DD220547A1 - DEVICE FOR FLAT LACING WITH ULTRASOUND SURFACE SUPPORT - Google Patents

DEVICE FOR FLAT LACING WITH ULTRASOUND SURFACE SUPPORT Download PDF

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DD220547A1
DD220547A1 DD25930284A DD25930284A DD220547A1 DD 220547 A1 DD220547 A1 DD 220547A1 DD 25930284 A DD25930284 A DD 25930284A DD 25930284 A DD25930284 A DD 25930284A DD 220547 A1 DD220547 A1 DD 220547A1
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flat
lapping disc
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DD25930284A
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Ulrich Enger
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Ilmenau Tech Hochschule
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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Flachlaeppen mit Ultraschallueberlagerung ebener Werkstuecke bevorzugt kleinerer Abmessungen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die mit Ultraschallfrequenz schwingende Laeppscheibe einschliesslich des Schwingungswandlers festgesetzt werden und keine Rotation mehr ausfuehren und die erforderliche horizontale Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstueck durch eine Zusatzvorrichtung realisiert wird, so dass das Verfahren auf einer Ultraschallstosslaeppmaschine durchgefuehrt werden kann.The invention relates to a device for flat slicing with ultrasonic superimposition of flat workpieces, preferably of smaller dimensions. According to the invention, the object is achieved by fixing the ultrasonic frequency oscillating lapping disk including the vibration transducer and no longer performing any rotation and realizing the required relative horizontal movement between the tool and workpiece by means of an additional device, so that the method can be carried out on a ultrasonic impact lapping machine.

Description

Vorrichtung; zum Flachläppen mit Ultraschall überlagerung;Device; for flat lapping with ultrasound overlay;

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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum.Flachläppen mit Ultraachallüberlagerung ebener Werkstücke bevorzugt ' kleinerer Abmessungen.The invention relates to a device for flat lapping with ultrasound overlaying of flat workpieces, preferably of smaller dimensions.

Charakteristik der bekannten technischen LosungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, daß das Feinbearbeitungsverfahren Läppen durch die Überlagerung von Ultraschallschwingungen erheblich effektiviert werden kann, wobei sich eine Schwingung senkrecht zur Horizontalbewegung des Werkstückes als be~ '· ' sonders günstig erwiesen hat /1/. Die Bearbeitung erfolgt auf einer Spezialmaschine, bei der die rotierende Läppscheibe im Mittelpunkt von einem magnetostriktiven Schwinger so zu Plattenschwingungen angeregt wird, daß der Resonanzfall eintritt und eine stehende Welle entsteht /2/. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß das gesamte Erregersvetem mit rotieren muß und dies einerseits zu Problemen bei der Energiezuführung über Schleifringe führt und andererseits mit Störungen durch austretendes Kühlwasser zu rechnen ist, • da die eingesetzten Dichtungen verschleißen.It is known that the fine machining process lapping can be considerably improved by the superposition of ultrasonic vibrations, wherein a vibration perpendicular to the horizontal movement of the workpiece has proven to be particularly favorable. The processing takes place on a special machine, in which the rotating lapping disk in the middle of a magnetostrictive oscillator is excited to plate vibrations, that the resonance case occurs and a standing wave is formed / 2 /. This arrangement has the disadvantage that the entire Erregersvetem must rotate with and this leads on the one hand to problems in energy supply via slip rings and on the other hand is expected to be disrupted by escaping cooling water, • wear because the seals used.

. . ν. f. r·. η ί. , Λ 7' , , ν. f. r ·. η ί. , Λ 7 '

US-Stoßläppmaschinen werden bisher, in erster Linie zur Erzeugung von Bohrungen und Durchbrüchen einer breiten Formenvielfalt bevorzugt in sprödes Material eingesetzt. Eine neuere Variante, das sogenannte Ultraschallfräsen, ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Werkstück dann eine Horizontalbewegung entsprechend der angestrebten Form erteilt wird, wenn das Werkzeug die gesamte Tiefe oder einen technisch sinnvollen Teil davon erreicht hat /3, 4/· ' ' Es arbeitet dann analog einem Fingerfräser. Die Arbeitsauf gäbe besteht dabei in der Schaffung von Durchbrüchen oder Einsekungen größerer Abmessungen, Eine Erzeugung ..;. ' hochwertiger ebener Flächen ist nicht möglich.US impact loppers are hitherto, preferably used primarily in the production of holes and breakthroughs of a wide variety of shapes in brittle material. A newer variant, the so-called ultrasonic milling, is characterized in that the workpiece is then given a horizontal movement corresponding to the desired shape when the tool has reached the entire depth or a technically meaningful part thereof / 3, 4 / '' 'It then works analogous to a finger milling cutter. The Arbeitsauf there is in the creation of breakthroughs or Einsekungen larger dimensions, a generation ..;. 'high quality flat surfaces is not possible.

: Ziel der Erfindung : Object of the invention

Es ist das Ziel der Erfindung, das Läppen mit Ultraschall-Überlagerung auf in der Praxis bereits eingeführten Anlagen durchführen zu können, da sich deren AnwendungsbereichIt is the object of the invention to be able to carry out the lapping with ultrasound superimposition on systems already introduced in practice, since their field of application

, damit erweitert, die Verbreitung dieses sehr effektiven -Feinbearbeitungsverfahrens fördert sowie die Anlagenauslastung erhöht· Es ist weiterhin das Ziel der Erfindung, die der jetzigen Anordnung anhaftenden Mängel bezüglich der Betriebssicherheit zu beseitigen. Außerdem soll neben der bisher nur möglichen Bearbeitung nur einer Fläche jeIn order to expand it, it promotes the dissemination of this very effective refinement process and increases the plant utilization. It is also the object of the invention to remedy the deficiencies with regard to operational safety inherent in the present arrangement. In addition to the previously only possible processing only one area ever

J Werkstück auch eine Planparallelbearbeitung realisierbar .. sein, , ..' .' ·. ... - ·.. .. : · - . J workpiece also a plane parallel machining feasible .., .. '..' ·. ... - · .. ..: · -.

Das Wesen der Erfindung , The essence of the invention ,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mit der bisher verwendeten Läppkinematik, insbesondere der erforderlichen Rotation der Läppscheibe, verbundenen Nachteile zu vermeiden und die bisher bekanntgewordenen Bearbeitungsanordnungen zu erweiternThe invention has for its object to avoid the disadvantages associated with the previously used Läppkinematik, in particular the required rotation of the lapping disc, and to expand the hitherto known processing arrangements

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf einer According to the invention the object is achieved in that on a

Ultraschallstoßläppmaschine anstelle eines StoßläppWerkzeuges am Sekundärrüssel eine entsprechend dimensionierte Läppscheibe befestigt wird, die im vorgegebenen Frequenzbereich der Maschine zu stehenden Plattenschwingungen angeregt werden kann und daß vertikal belastete Werkstücke durch ein kinematisches System horizontal über diese Läppscheibe verschoben werden·Ultraschallstoßläppmaschine instead of a StoßläppWerkzeuges on the secondary trunk a suitably sized lapping disc is fixed, which can be excited in the predetermined frequency range of the machine to stationary plate vibrations and that vertically loaded workpieces are moved horizontally through a kinematic system on this lapping disk ·

Eine Planparallelbearbeitung wird dadurch ermöglicht, daß bei grundsätzlich gleicher kinematischer Anordnung eine zweite Läppacheibe zum Einsatz gebracht wird, die unter der erstgenannten angeordnet wird, die pendelnd gelagert ('"λ ist und die im einfachen Einsatzfall selbst nicht zu Schwingungen angeregt wird, zur weiteren Effektivitätssteigerung jedoch synchron zur oberen Läppscheibe angetrieben werden ... . 'kann, . ' . " . ·-." : . ;A plane parallel processing is made possible by the fact that in principle the same kinematic arrangement a second Läppacheibe is used, which is arranged under the former, which is oscillating ('"λ and which is not excited in a simple case itself to vibrate, to further increase the effectiveness but can be driven in synchronism with the upper lapping disc .... '.,.'. "." -. " : .;

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll an einem Auaführungsbeiapiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail on an Auaführungsbeiapiel.

Dabei zeigen Figur 1 den grundsätzlichen Aufbau der Vorrichtung zum Flachläppen auf einer Ultraschallstoßläppmaschine und Figur 2 Möglichkeiten des Planparallelläppens auf einer Ultraschallstoßläppanlage.  1 shows the basic structure of the device for flat lapping on a Ultraschallstoßläppmaschine and Figure 2 possibilities of Planparallelläppens on a Ultraschallstoßläppanlage.

\j) ' /' Das Läppen einer ebenen Fläche auf einer Ultraschallstoßläppmaschine erfolgt gemäß Figur 2 mit einer Vorrichtung, deren Oberteil, bestehend aus einem Klemmring 1, einer Riemenscheibe mit innerem Stiftkranz 2 und einem nicht näher dargestellten Motor an der Kapsel des magnetostriktiven Wandlers und seines Primärrüssels 3 befestigt wird. In diesen wird, wie üblich, mit dem Ziel der Amplitudenverstärkung der Sekundärrüssei 4 geschraubt, an dessen unterem Ende die Läppscheibe 8 befestigt ist. Sie kann zur Entlastung von einem Auflagering 9 gestützt werden, der so zu dimensionieren ist, daß der Kontakt zur Läppscheibe 8 / in einem Schwingungsknoten zustande kommt. Der Auflagering \ j) '/' The lapping a flat surface on a Ultraschallstoßläppmaschine takes place according to FIG 2 with a device whose upper part, consisting of a clamping ring 1, a pulley with an inner pin ring 2 and a motor on the capsule of the magnetostrictive transducer not shown in detail and his primary tripe 3 is attached. In these, as usual, screwed with the goal of amplifying the amplification of Sekundärrüssei 4, at the lower end of the lapping disc 8 is attached. It can be supported for relief of a support ring 9, which is to be dimensioned so that the contact with the lapping disc 8 / comes in a vibration node. The support ring

: ' .- . .· .' . : . . , 4 , , : '.-. ·. ' , :. , , 4,,

wird seinerseits vom Grundkörper 10 aufgenommen, Wobei an dessen Außenrand eine Riemenscheibe mit dem äußeren Stiftkranz 11 drehbar gelagert ist. Diese wird von einem nicht näher dargestellten Motor angetrieben. Während der Bearbeitung drehen sich die beiden Stiftkränze 2 und 11 und erteilen damit den mit Belastungsmassen 5 -beschwerten. Werkstücken 6 Über die Werkstückaufnahmekäfige 7 die erforderliche Horizontalbewegung, so daß die im Wirkspalt befindliche Läppsuspension einen Werkstoffabtrag erzeugt·is in turn received by the base body 10, wherein at the outer edge of a pulley with the outer pin ring 11 is rotatably mounted. This is driven by a motor, not shown. During processing, the two pin rings 2 and 11 rotate and thus give the-5-loaded with load masses. Workpieces 6 Via the workpiece receiving cages 7, the required horizontal movement, so that the lapping suspension located in the effective gap generates a material removal ·

Zur Durchführung des Planparallelläppens müssen gleichzeitig zwei Läppscheiben in Eingriff stehen, von denen mindestens eine zum Ausgleich von Höhenunterschieden der Werkstücke pendelnd zu lagern ist* In Figur 2 ist in einem Ausführungsbeispiel eine mögliche Anordnung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt. Die obere Läppscheibe 8 ist wie beim Plachläppen befestigt. Da der aktive Teil der Läppscheibe jetzt die Unterseite ist, kann auf den Einsatz des inneren Stiftkranzes 2 verzichtet werden. Dessen Punktion muß unter die Läppscheibe 8 verlegt werden und könnte in einer vereinfachten Variante durch Befestigung des Stiftkranzes 14 auf der unteren Läppscheibe 12 realisiert werden. Eine anspruchsvollere Lösung wäre, sie analog zum Stiftkranz gesondert anzutreiben« Dazu würde die Ausbildung der Läppscheibe 12 als Kreisring die Möglichkeit bieten. In die Läppscheibe 12 sind im Bereich der Schwingungsknoten mehrere Bohrungen 15 zur Zuführung der Läppsuspension vorzusehen. Die Läppscheibe 12 ist pendelnd zu lagern, z.B. durch die Auflage 13 und gegen Verdrehung ausichern 16. Eine Erhöhung der abrasiven Wirkung wird zweifellos dadurch erzielt, daß die untere Läppscheibe 12 analog zur Läppscheibe 8 phasengleicb durch einen eigenen Schwingungswandler erregt wird. " Bei grundsätzlich gleicher Anordnung ist dann ein System pendelnd zu lagern.To carry out the Planparallelläppens two lapping wheels must be engaged at the same time, of which at least one to compensate for differences in height of the workpieces is to store pendulum * In Figure 2, a possible arrangement for performing the method is shown in one embodiment. The upper lapping disc 8 is attached as in the Plachläppen. Since the active part of the lapping disc is now the bottom, can be dispensed with the use of the inner pin collar 2. Its puncture must be laid under the lapping disc 8 and could be realized in a simplified variant by fastening the pin collar 14 on the lower lapping disc 12. A more sophisticated solution would be to drive them separately analogous to the Stiftkranz "For this, the formation of the lapping disk 12 as a circular ring would offer the opportunity. In the lapping disk 12, a plurality of bores 15 for supplying the lapping suspension are to be provided in the region of the vibration nodes. The lapping disk 12 is to be oscillatingly supported, e.g. 16. Increasing the abrasive effect is undoubtedly achieved by the fact that the lower lapping disc 12 is energized in phase analogous to the lapping disc 8 by its own vibration transducer. "If the arrangement is basically the same, then a system must be stored in a swinging manner.

Claims (3)

Erfindungsansprucb Erfindungsansprucb 1. Vorrichtung zum Flachläppen mit Ultraschallüberlagerung, gekennzeichnet dadurch, daß auf einer Ultraachallstoß- ··. läppmaschine anstelle eines Stoßläppwerkzeuges am Sekundärrüssel (4) eine entsprechend dimensionierte Läppscheibe (8) befestigt wird, die im vorgegebenen Frequenzbereich der Maschine zu stehenden Plattenschsdjagungen angeregt werden kann und daß vertikal belastete Werkstücke durch ein kinematisches System horizontal über diese Läppscheibe verschoben werden,1. Apparatus for flat lapping with ultrasound overlay, characterized in that on an Ultraachallstoß- ··. lapping machine instead of a Stoßläppwerkzeuges on the secondary trunk (4) a correspondingly sized lapping disc (8) is fixed, which can be excited in the predetermined frequency range of the machine to stationary Plattenschsdjagungen and that vertically loaded workpieces are moved horizontally through a kinematic system on this lapping disc, 2. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß unter der Läppscheibe (8) eine nicht angeregte, pendelnd gelagerte untere Läppscheibe (12) angeordnet wird und die Werkstücke durch ein kinematisches System zwischen den Läppscheiben horizontal verschoben werden.2. Device according to item 1, characterized in that under the lapping disc (8) a non-excited, oscillating mounted lower lapping disc (12) is arranged and the workpieces are moved horizontally by a kinematic system between the lapping discs. 3. Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,3. Apparatus according to item 1 and 2, characterized daß die untere Läppscheibe (12) synchron zur Läppscheibe (8) erregt wird · ; _ ,that the lower lapping disc (12) is excited synchronously with the lapping disc (8) ·; _, Hierzu_j2_Seifen ZeichnungenDazu_j2_Seifen drawings
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4734964A (en) * 1985-10-24 1988-04-05 Cooper Lasersonics, Inc. Apparatus for refurbishing acoustic members
DE20221899U1 (en) 2002-05-24 2008-12-11 FIP Forschungsinstitut für Produktionstechnik GmbH Braunschweig fine grinding machine

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DE10222956B4 (en) * 2002-05-24 2009-01-29 FIP Forschungsinstitut für Produktionstechnik GmbH Braunschweig fine grinding machine

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