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ANWENDUNGSGEBIET UND STAND
DER TECHNIK
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Andrückeinrichtung zum
Andrücken von Schneidmittel an Umfangsflächen
von im Wesentlichen zylindrischen Werkstückabschnitten
bei einer Finishbearbeitung, auf eine mit mindestens einer solchen
Andrückeinrichtung ausgestatteten Vorrichtung zur Finishbearbeitung
sowie auf ein Verfahren zur Finishbearbeitung von Umfangsflächen
im Wesentlichen zylindrischer Werkstückabschnitte.
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Das
Finishen ist ein Feinbearbeitungsverfahren, mit dem die Umfangsflächen
von im Wesentlichen zylindrischen Werkstückabschnitten
an Werkstücken wie Kurbelwellen, Nockenwellen, Getriebewellen
oder anderen Bauteilen für Kraft- und Arbeitsmaschinen
zur Erzeugung einer gewünschten Oberflächenfeinstruktur
bearbeitet werden. Beim Finishen wird ein mit körnigem
Schneidmittel besetztes Bearbeitungswerkzeug mittels einer Andrückeinrichtung über
einen Eingriffswinkel mit einer An drückkraft 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 Bearbeitungswerkzeug erzeugt. Hierzu kann das Werkstück
in eine axiale Oszillationsbewegung versetzt werden. Alternativ
oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die
Oszillationsbewegung durch das Bearbeitungswerkzeug erzeugt wird.
Durch die Kombination der Rotationsbewegung des Werkstückes
und der überlagerten Oszillationsbewegung kann ein so genanntes
Kreuzschliffmuster erzeugt werden, wodurch die bearbeiteten Werkstückumfangsflächen
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
handeln.
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Es
können unterschiedliche Bearbeitungswerkzeuge verwendet
werden. Beim sogenannten Bandfinishen wird ein Finishband mit Hilfe
einer Andrückeinrichtung an die Werkstückoberfläche
angedrückt. Ein Finishband hat einen bandförmigen
flexiblen Träger, bei dem mit Hilfe eines Bindemittels Schneidkörner
auf der dem Werkstück zuzuwendenden Vorderseite aufgebracht
sind. Häufig dient ein reißfester, dehnungsarmer
Polyesterfilm als Trägermaterial für den Korn-Bindemittelaufbau.
Manchmal werden auch Gewebebänder verwendet. Nach Abschluss
oder im Verlauf eines Bearbeitungszyklus kann das zur Bearbeitung
verwendete Finishband weitergefördert werden, so dass jeweils
frisches Schneidmittel zum Materialabtrag zur Verfügung steht.
Dadurch können gut reproduzierbare Ergebnisse erzielt werden.
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Als
Bearbeitungswerkzeug können auch sogenannte Finishsteine
verwendet werden. Dabei handelt es sich um im Wesentlichen starre
Schneidkörper, bei denen das körnige Schneidmittel
durch Kunstharz oder keramisch oder galvanisch (in Metallmatrix)
oder auf andere Weise gebunden ist. Die dem Werkstück zugewandte
Seite der Schleifkörper ist häufig entsprechend
der Geometrie der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche
profiliert, um einen großflächigen Bearbeitungseingriff
sicherzustellen.
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Bei
herkömmlichen Vorrichtungen zur Finishbearbeitung mittels
Bandfinischen werden zum Andrücken eines Finishbandes an
die zu bearbeitende Werkstückoberfläche Andrückeinrichtungen
mit so genannten Finishschuhen verwendet. Ein Finishschuh hat einen
im Wesentlichen C-förmigen Andrückabschnitt, dessen
Krümmungsradius unter Berücksichtigung der Dicke
des Finishbandes so an den Solldurchmesser des zu bearbeitenden
Werkstückabschnittes angepasst ist, dass das Finishband
mit Hilfe des Finishschuhes während der Bearbeitung im Wesentlichen
flächig an die Umfangsfläche des Werkstücksabschnittes
angedrückt wird. Mit solchen im Wesentlichen starren Andrückelementen
kann die Kontur des Finishwerkzeuges dem zu bearbeitenden Werkstückabschnitt
aufgeprägt werden, sodass eine gezielte Einstellung der
Makroform des Werkstückabschnittes möglich ist.
Soll ein Werkstückabschnitt mit einem anderen Durchmesser
bearbeitet werden, so muss das Andrückelement durch ein
Andrückelement mit entsprechend anderem Radius des C-förmigen
Abschnittes ausgetauscht werden.
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Aus
der
EP 0 781 627 B1 ist
eine Vorrichtung zur Finishbearbeitung bekannt, die mit einem Andrückelement
ausgerüstet ist, welches derart flexibel ist, dass es sich
radial an die zu bearbeitende Oberfläche kreisgeometrisch
anpassen kann. Die Flexibilität ist dabei derart ausgelegt,
dass sich das Andrückelement nur im Wesentlichen an ein
Werkstück mit dem gleichen Durchmesser anlegen kann, wobei
aber dieser Durchmesser durch Verspannung des Antriebelementes im
Bereich weniger Mikrometer (μm) verändert werden
kann. Auch in diesen Fall müssen die Andrückelemente
gegen Andrückelemente anderer Dimensionierung ausgetauscht
werden, wenn nach Bearbeitung eines ersten Werkstückabschnittes
mit einem ersten Durchmesser am gleichen Werkstück oder
an einem anderen Werkstück ein Werkstückabschnitt
mit einem davon deutlich verschiedenen zweiten Durchmesser bearbeitet
werden soll.
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Da
der Wechsel der Andrückelemente nicht einfach ist, wurden
schon Andrückelemente vorgeschlagen, mit denen Werkstückabschnitte
mit unterschiedlich großen Durchmessern bearbeitet werden können.
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Aus
der
EP 1 506 839 B1 ist
ein Andrückelement für eine Bandfinish-Maschine
bekannt, das einen C-förmigen Abschnitt hat, mit dem Finishband
an eine Werkstückoberfläche angedrückt
werden kann. Der C-förmige Abschnitt hat wenigstens zwei
teilhohlzylindrische Anlagebereiche, die unterschiedlichen Krümmungsradien
besitzen. Die unterschiedlichen Krümmungsradien der beiden
Anlagebereiche entsprechen dabei den Solldurchmessern von zwei zu
bearbeitenden Werkstückabschnitten mit unterschiedlichen
Durchmessern. Dadurch können in einer einzigen Bearbeitungsstation
Werkstücke bearbeitet werden, die beispielsweise Lagerstellen
mit unterschiedlichen Durchmessern haben.
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Aus
der
DE 136 07 775
A1 ist eine Finishvorrichtung mit Andrückelementen
bekannt, die jeweils zwei Kontaktflächen-Abschnitte haben,
deren Krümmung etwas geringer ist als die Krümmung
der zu bearbeitenden Werkstückkontur. In Folge der geringen Krümmungsunterschiede
bilden sich anstelle zweier theoretisch linienhafter Berührungen
an zwei von einander in Umfangsrichtung beabstandeten Bereichen jeweils
eine Kontaktzone mit veränderlichem Kontaktdruck und veränderlichen
Werkstückabtrag. Durch die elliptische oder spitzbogenförmige
Gesamtkontur der Andrückflächen ist es mit solchen
Andrückeinrichtungen auch möglich, Werkstückabschnitte
mit unterschiedlichen Durchmessern zu bearbeiten, wobei dann jeweils
der Umfangsabstand zwischen den sich bildenden Kontaktzonen unterschiedlich
wäre.
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AUFGABE UND LÖSUNG
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Finishbearbeitung von Umfangsflächen an im Wesentlichen
zylindrischen Werkstückabschnitten bereitzustellen, die es
erlauben, bei geringem apparativen Aufwand Werkstücke mit
Werkstückabschnitten unterschiedlicher Durchmesser zu bearbeiten
und dabei unabhängig vom Durchmesser der Werkstückabschnitte eine
hohe Oberflächengüte zu erzielen.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung eine Andrückeinrichtung
mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung mit den
Merkmalen von Anspruch 29 und ein Verfahren mit den Merkmalen von
Anspruch 30 bereit.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben. Der Inhalt sämtlicher Ansprüche wird
durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Eine
Besonderheit der Andrückeinrichtung besteht darin, dass
die Andrückeinrichtung zu Bearbeitung von Werkstückabschnitten
unterschiedlicher Durchmesser mit einem Durchmesserunterschied von
mindestens 0.1 mm stufenlos anpassbar ist. Diese stufenlose Anpassung
wird bedingt durch die Konstruktion der Andrückeinrichtung
möglich, so dass kein Wechsel von Andrückeinrichtungen
notwendig ist, wenn Werkstückabschnitte unterschiedlicher Durchmesser
mit einem Durchmesserunterschied von 0.1 mm oder mehr bearbeitet
werden sollen. Durch diese Anpassungsfähigkeit der Andrückeinrichtung
an stark unterschiedliche Durchmesser ist es möglich, dass
sich bei allen Durchmessern im Durchmesserbereich bei der Bearbeitung über
den gesamten durch die Andrückeinrichtung definierten Eingriffswinkel
eine großflächiger Bearbeitungseingriff zwischen
der abrasiven Seite des Finishbandes bzw. den mit Schneidemittel
besetzten Schneidkörpern und der Werkstück- Oberfläche
bildet, wodurch Oberflächen hoher Güte erzeugt
werden können.
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Die
Anpassung der Andrückeinrichtung an den Durchmesser des
Werkstückabschnittes erfolgt somit unter Änderung
der Geometrie der Andrückeinrichtung, wobei die Andrückeinrichtung
konstruktiv für relativ große definierte Geometrieänderungen,
d. h. für relativ große Änderungen der
Krümmung der durch die Andrückeinrichtung bereitgestellten
Andrückfläche ausgelegt ist. Da sich bei erfindungsgemäßen
Andrückeinrichtungen die Andrückeinrichtung an
den Durchmesser des Werkstückabschnitts stufenlos anpasst
bzw. anpassen lässt, ist im gesamten Durchmesserbereich
eine großflächige Bearbeitung möglich,
wodurch hohe Oberflächenguten erzielbar sind.
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Mit
erfindungsgemäßen Andrückeinrichtungen
kann in einem vorgegebenen Durchmesserbereich ΔD = DMAX – DMIN zwischen
einem minimalen Durchmesser DMIN und einem
maximalen Durchmesser DMAX jeder Durchmesser
bearbeitet werden, wobei bei jedem Durchmesser ein flächenhafter
Kontakt zwischen Schneidmittel und zu bearbeitender Werkstückoberfläche
mit einer vorgesehenen Andrückkraft bzw. Andrückkraftverteilung
sichergestellt werden kann.
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Bei
manchen Ausführungsformen kann der Durchmesserunterschied
mindestens 1% oder mindestens 5% oder mindestens 10% betragen, bei
anderen Ausführungsformen auch mindestens 15% oder mindestens
20% oder mehr. Manche Andrückeinrichtungen sind derart
ausgelegt, dass in einen Durchmesserbereich mit einem Durchmesserunterschied ΔD
von mindestens 0,1 mm oder mindestens 1 mm zwischen einem minimalen
und einen maximalen Durchmesser bei einem mittleren Durchmesser zwischen
20 mm und 70 mm jeder Durchmesser bearbeitbar ist. Manche Ausführungsformen
sind beispielsweise so ausgelegt, dass in einem Durchmesserbereich
zwischen ca. 50 mm und ca. 70 mm jeder Durchmesser bearbeitet werden
kann. Damit sind beispielsweise die meisten Kurbelwellen gängiger PKW-Motoren
mit Hilfe eines einzigen Typs von Andrückeinrichtung gut
zu bearbeiten. Selbstverständlich können Andrückeinrichtungen
auch für andere Durchmesserbereiche ausgelegt sein, beispielsweise
für einen Durchmesserbereich mit einem Durchmesserunterschied
von mindestens 2 mm oder mindestens 8 mm oder mindestens 15 mm oder
mehr, z. B. bei einem mittleren Durchmesser von 20 mm oder 40 mm
oder 50 mm oder 60 mm oder mehr. Auf diese Weise kann mit einer
einzigen oder mit wenigen Andrückeinrichtungen ein relativ
großer Durchmesserbereich abgedeckt werden. Für
die Bearbeitung von Wellen kann es beispielsweise sinnvoll sein,
einen Durchmesserbereich von ca. 20 mm bis ca. 80 mm abzudecken.
Damit sind beispielsweise Wellen für Kompressoren bearbeitbar,
deren mittlere Durchmesser häufig im Bereich um 20 mm liegen.
Bei Kurbelwellen für PKWs liegen typische Durchmesser häufig
in der Größenordnung von ca. 50 mm, so dass beispielsweise
Durchmesserbereiche zwischen 40 und 50 mm und/oder 50 und 60 mm
abgedeckt werden können. Bei Kurbelwellen für
Lastkraftwagen liegen die typischen Durchmesser üblicherweise
etwas höher, beispielsweise im Bereich um 70 mm.
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Die
Andrückeinrichtung kann so ausgelegt sein, das die Anpassung
der Andrückeinrichtung an den Durchmesser des Werkstückabschnittes
unter Änderung der Geometrie der Andrückeinrichtung selbsttätig
bzw. automatisch stattfindet, wenn das Schneidmittel mit Hilfe der
Andrückeinrichtung an die gekrümmte Umfangsfläche
des Werkstückabschnitts angedrückt wird. Derartige
Andrückeinrichtungen werden im Folgenden auch als „passive"
Andrückeinrichtungen bezeichnet und zeichnen sich dadurch aus,
dass die beim Andrücken entstehenden Andrückkräfte
zur Einstellung des richtigen Durchmessers genutzt werden.
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Bei
anderen Varianten ist die Andrückeinrichtung als verstellbare
Andrückeinrichtung ausgelegt, deren Andrückgeometrie – bestimmt
durch den Krümmungsradius der an die Rückseite
des Finishbandes anzudrü ckenden Andrückfläche(n) – mit
Hilfe eines oder mehrerer Stellglieder, z. B. Stellschrauben, automatisch
oder durch einen Bediener an den Durchmesser des Werkstückabschnittes
stufenlos angepasst werden kann, bevor die Andrückeinrichtung
das Schneidmittel an das Werkstück andrückt. Solche
Einrichtungen werden im Folgenden auch als „aktive" bzw. „aktiv
einstellbare" Andrückeinrichtungen bezeichnet. Der jeweils
eingestellte Krümmungsradius der Andrückfläche(n)
ist nach der Einstellung in der Regel fest vorgegeben und weitestgehend
unveränderlich, so dass solche Andrückeinrichtungen auch
zur Formkorrektur bzw. zur Durchmesserveränderung des bearbeiteten
Werkstückabschnittes genutzt werden können.
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Mit
erfindungsgemäßen Andrückeinrichtungen
sind Feinbearbeitungsverfahren möglich, bei denen mit derselben
Andrückeinrichtung zunächst ein erster Werkstückabschnitt
mit einem ersten Durchmesser und danach ein zweiter Werkstückabschnitt mit
einem vom ersten Durchmesser verschiedenen zweiten Durchmesser bearbeitet
wird, wobei jeweils eine stufenlose Anpassung der Andrückeinrichtung an
die jeweiligen Durchmesser erfolgt.
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Bei
manchen Ausführungsformen umfasst die Andrückeinrichtung
mindestens ein biegeelastisches Andrückband, das an zwei
mit Abstand zueinander angeordneten Lagern eines Trägerelementes befestigt
ist. Durch die Biegeelastizität des Andrückbandes
kann erreicht werden, dass die dem Werkstück zugewandte
Vorderseite des Andrückbandes bei jedem Durchmesser innerhalb
eines vorgegebenen Durchmesserbereiches großflächig
an der Werkstückoberfläche bzw. an der Rückseite
des Finishbandes anliegt, um die Andrückkraft auf das Schneidmittel
zu übertragen. Das Andrückband kann an seiner
Vorderseite auch weitere Elemente zur Übertragung der Andrückkräfte
tragen.
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Das
Material bzw. eine Materialkombination des Andrückbandes
sollte in Bandrichtung im Wesentlichen inelastisch sein, so dass
sich die Bandlänge zwischen den Lagern auch unter Belastung
nicht wesentlich ändert. Hierdurch ist es möglich,
bei unterschiedlichen Durchmessern ggf. auch hohe Andrückkräfte
zu übertragen.
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Das
Andrückband kann beispielsweise mindestens ein Metallband
aus einem federelastischen Metall umfassen, insbesondere aus Federstahl.
Dabei ist es möglich, dass das Andrückband ausschließlich
durch ein solches Metallband gebildet wird und keine weiteren Elemente
aufweist. Es ist jedoch auch möglich, dass zusätzlich
zu dem mindestens einen Metallband noch weitere Elemente vorgesehen
sind, um beispielsweise der dem Werkstück zugewandten Vorderseite
eine besondere Gestaltung und/oder besondere Elastizitätseigenschaften zu
verleihen. Beispielsweise kann das Metallband an seiner Vorderseite
eine Schicht aus gummielastischem Material aufweisen, um der Andrückseite
eine begrenzte elastische Nachgiebigkeit zu verleihen.
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Bei
manchen Ausführungsformen besteht das Andrückband
im Wesentlichen aus einem Gummimaterial, das beispielsweise durch
in Bandrichtung verlaufende inelastische Fasern verstärkt
sein kann. Es ist auch möglich, dass Andrückband
aus einem geeigneten Kunststoffmaterial zu fertigen oder Kunststoffmaterial
bei der Fertigung des Andrückbandes zu verwenden. Auch
eine Ausgestaltung des Andrückbandes mit einem Gewebeband
ist möglich. Mehrere Materialien können in einem
Verbundwerkstoff kombiniert sein, um die senkrecht zur Bandrichtung
erwünschte Biegeelastizität bei gleichzeitig hoher
Zugfestigkeit in Bandrichtung zu erreichen.
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Bei
manchen Ausführungsformen, die eine Bearbeitung ohne Finishband
ermöglichen, ist an einer dem Werkstück zuzuwendenden
Vorderseite des Andrückbandes Schneidmittel zur Bearbeitung
der Werkstück oberflache befestigt. Beispielsweise kann eine
dem Werkstück zuzuwendenden Vorderseite eine Schneidmittelschicht
mit in einer Bindung gebundenen Schneidkörnern tragen.
Auf diese Weise erhält das Andrückband eine großflächig
abrasive Vorderseite, die sich aufgrund der Biegelastizität
des Andrückbandes an die Werkstückoberfläche
großflächig anpassen kann. Es kann sich beispielsweise
um eine Schneidmittelschicht handeln, bei der Diamantkörner
oder keramische Körner in einer galvanisch aufgebrachten
Bindung auf der Vorderseite eines metallischen Andrückbandes
vorliegen.
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Es
ist auch möglich, dass an der dem Werkstück zuzuwendenden
Vorderseite eines Andrückbandes mehrere Schneidkörper
mit gegenseitigem Abstand zueinander angeordnet sind. Bei den Schneidkörpern
kann es sich beispielsweise um in Bandrichtung mit Abstand zueinander
angeordnete Schneidleisten handeln, die durch Löten, Kleben oder
auf andere Weise an der Vorderseite befestigt sind. Die leistenförmigen
Schneidkörper können sich im Wesentlichen über
die gesamte Breite des Andrückbandes erstrecken, ggf. auch
nur über einen Teil davon. In der Regel sind drei oder
mehr solcher zueinander beabstandeter Schneidkörper vorgesehen.
Die dem Werkstück zugewandten Eingriffsflächen
können durch Profilierung der Werkstückgeometrie
angepasst sein. Bei manchen Varianten werden sehr viele leistenförmige
Schneidkörper in Bandrichtung (Längsrichtung)
mit Abstand nebeneinander angebracht, beispielsweise mehr als 3
oder mehr als 5 oder mehr als 10 oder mehr als 15 leistenförmige Schneidkörper,
z. B. zwischen 5 und 10 solcher Schneidkörper. Bei Schneidkörpern
mit geringer Breite kann ggf. auf eine Profilierung der dem Werkstück
zugewandten Eingriffsfläche verzichtet werden, wodurch
die Fertigung vereinfacht und kostengünstiger wird. Außerdem
können dadurch größere Durchmesserbereiche
abgedeckt werden
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Bei
manchen Ausführungsformen ist an der dem Werkstück
zuzuwendenden Vorderseite des Andrückbandes ein zweidimensional
ausgedehntes Feld von relativ kleinen Schneidmittelzonen angeordnet,
deren mittlerer Durchmesser wesentlich kleiner ist als die Breite
des Andrückbandes quer zur Bandrichtung. Die kleinen Schneidmittelzonen
werden im Folgenden auch als „Pads" bezeichnet. Es kann
sich dabei um Schneidmittelflecken handeln, die mit Hilfe einer
durchlöcherten Maske in einem Beschichtungsprozess auf
das metallische Andrückband aufgebracht werden. Die Pads
können auch durch kleine Schneidmittelkörper gebildet
werden, die durch Kleben, Löten oder auf andere Weise an
der Vorderseite des Andrückbandes in der gewünschten
Anordnung befestigt werden. Die Schneidmittelzonen können beispielsweise
einen Rechteckquerschnitt mit ungleichen oder gleichen Kantenlängen
haben, sie können aber auch rund oder oval sein. Vorzugsweise
liegt der mittlere Durchmesser einer Schneidmittelzone bei 8 mm
oder darunter, zum Beispiel im Bereich zwischen ca. 1 mm und ca.
5 mm. Der gegenseitige Abstand der Schneidmittelzonen kann in der
gleichen Größenordnung liegen, ggf. aber auch
darüber oder darunter. Die Schneidmittelzonen sollten sich
jedoch nicht berühren. Dadurch kann ein zweidimensional ausgedehntes
Feld von Schneidmittelzonen bereitgestellt werden, zwischen denen
in mehrere Richtungen schneidmittelfreie Kanäle verlaufen.
Der Flächenanteil der Kanäle kann in einer ähnlichen
Größenordnung liegen wie der Flächenanteil
der Schneidmittelzonen, so dass eine zuverlässige Späneabfuhr
gewährleistet ist. Die Schneidmittelzonen können
ungleichmäßig oder im Wesentlichen gleichmäßig
innerhalb des Feldes verteilt sein. Eine ungleichmäßige
Verteilung kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn bestimmte
Formen der zu bearbeiteten Werkstücke erzeugt werden sollen.
Häufig ist jedoch eine gleichmäßige Verteilung
vorteilhaft, um einen entsprechend gleichmäßigen
Materialabtrag sicherzustellen.
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Die
Bereitstellung eines zweidimensional ausgedehnten Feldes von relativ
kleinen Schneidmittelzonen kann unabhängig vom Vorhandensein
eines biegeelastischen Andrückbandes auch bei Andrückeinrichtungen
für die Finishbearbeitung sinnvoll sein, die eine im Wesentlichen
starre Andrückgeometrie haben. Beispielsweise kann ein
starres Andrückelement einen im Wesentlichen C-förmigen,
weitgehend zylindrisch gekrümmten Andrückabschnitt
haben, dessen konkave Innenseite mit einem Feld solcher Schneidmittelzonen
belegt ist.
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Bei
Ausführungsformen von Andrückeinrichtungen, die
für das Bandfinishen vorgesehen sind, kann die dem Werkstück
zugewandte Vorderseite des Andrückbandes im Wesentlichen
glatt sein und beispielsweise durch die durch Walzen entstandene Vorderseite
eines Metallbandes gebildet werden.
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Bei
manchen Ausführungsformen für die Bandfinish-Bearbeitung
sind an einer dem Finishband zuzuwendenden Vorderseite des Andrückbandes
Verrutschsicherungsmittel vorgesehen, die ein Verrutschen des Finishbandes
gegenüber dem Andrückband bei angedrückter
Andrückeinrichtung erschweren. Hierdurch kann die bei der
Bearbeitung erzielbare Oberflächengüte verbessert
werden. Die Verrutschsicherungsmittel können durch eine
geeignete Rauheit der Vorderseite gebildet sein. Bei manchen Ausführungsformen
ist die Vorderseite des Andrückbandes mit feinkörnigem
Schneidmaterial belegt, das beispielsweise an einem metallischen
Andrückband mit Hilfe einer galvanischen Beschichtung angebracht
sein kann. Bei Verwendung von beidseitig mit Schneidmittel beschichtetem
Finishband sind gesonderte Verrutschsicherungsmittel in der Regel nicht
notwendig.
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Bei
manchen Ausführungsformen sind an einer dem Finishband
zuzuwendenden Vorderseite des Andrückbandes mehrere in
Bandrichtung versetzt angeordnete Andrückelemente aus elastisch nachgiebigem
Ma terial angebracht. Hierdurch können höhere Flächenpressungen
und damit stärkere Materialabträge erreicht werden.
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Ein
biegeelastisches Andrückband kann auf unterschiedliche
Weise am zugeordneten Trägerelement befestigt sein. Bei
manchen Ausführungsformen haben die Lager am Trägerelement
einen festen Abstand zueinander, so dass sich die Anpassungsfähigkeit
der Andrückeinrichtung an unterschiedliche Durchmesser
ausschließlich aus der Biegeelastizität des Andrückbandes
ergibt. Das Andrückband kann zwischen den beiden Festlagern
selbsttragend eingespannt sein, so dass sich im lastfreien Zustand eine
an der Vorderseite konkave Bogenform ergibt. Bei solchen Ausführungsformen
wird in der Regel die Andrücklänge, mit der das
Andrückband an der Rückseite des Finishbandes
anliegt bzw. die Eingriffslänge am Werkstück,
bei unterschiedlichen Durchmessern, variieren. Bei anderen Ausführungsformen
ist mindestens eines der Lager beweglich am Trägerelement
angeordnet. Beispielsweise kann eines der Lager als Festlager ausgebildet
sein, während das andere Lager ein Loslager ist. Die Befestigungsstelle
des Andrückbandes kann beweglich, beispielsweise linear
verschiebbar oder verschwenkbar, am Trägerelement befestigt
sein. Hierdurch kann erreicht werden, dass im vorgesehenen Durchmesserbereich
bei unterschiedlichen Durchmessern jeweils die gleiche Andrücklänge
bzw. Eingriffslänge vorliegt, so dass sich bei unterschiedlichen
Durchmessern und jeweils gleicher Andrückkraft im Wesentlichen die
gleiche Flächenpressung an der Werkstückoberfläche
ergibt.
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Bei
einer für das Bandfinishen vorgesehenen Ausführungsform
umfasst die Andrückeinrichtung zwei mit gegenseitigen Abstand
zueinander angeordneten Umlenkeinrichtungen zur Umlenkung eines
unter Spannung über die Umlenkeinrichtungen geführten
Finishbandes, welches zwischen den Umlenkeinrichtungen einen mit
einer Bandspannung geführten Finishbandabschnitt bildet,
wobei die Umlenkeinrichtungen in einer Arbeitsstellung der Andrückeinrichtung
an gegenüberliegenden Seiten des Werkstückabschnittes
derart angeordnet sind, dass der Finishbandabschnitt unter Spannung über
einen durch die Relativposition zwischen den Umlenkeinrichtungen und
dem Werkstückabschnitt bestimmten Umschlingungswinkel flächig
an der Umfangsfläche anliegt. Die Umlenkeinrichtungen können
beispielsweise als drehbare Umlenkrollen beweglich ausgebildet sein. Es
ist auch möglich, eine oder mehrere fixierte Umlenkeinrichtungen
mit gekrümmten Umlenkkonturen vorzusehen. Die Umlenkelemente
können beispielsweise durch Metallrollen mit zylindrischer
Außenkontur gebildet sein. Es ist auch möglich,
dass die Umlenkelemente an einem zur Führung des Finishabschnitts
vorgesehenen Außenabschnitt aus einem elastisch nachgiebigen
Material bestehen. Insbesondere in solchen Fällen kann
ein Umlenkelement auch als Andrückelement dienen, um das
Finishband unmittelbar an die Werkstückoberfläche
anzudrücken.
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Bei
jeder dieser Varianten ist sichergestellt, dass der Finishbandabschnitt über
einen durch die Relativposition zwischen den Umlenkeinrichtungen und
dem Werkstückabschnitt bestimmten Umschlingungswinkel unterbrechungsfrei
flächig an der Umfangsfläche anliegt, wodurch
eine besonders schonende Bearbeitung möglich ist. Der Umschlingungswinkel
kann dabei durch Veränderung der Relativposition zwischen
den Umlenkeinrichtungen und dem Werkstückabschnitt eingestellt
und stufenlos verändert werden.
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Bei
manchen Ausführungsformen wird die Andrückkraft
ausschließlich über die Bandspannung des gespannten
Finishbandabschnittes bestimmt. Mit Hilfe einer Finishband-Spanneinrichtung
zur variablen Einstellung der Bandspannung des Finishbandes lassen
sich stufenlos unterschiedliche Bandspannungen und damit unterschiedliche
Anpressdrücke einstellen, die in Verbindung mit der Veränderbarkeit
des Um schlingungswinkels einen großen Bereich unterschiedlicher
Flächenpressungen erlauben.
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Bei
manchen Verfahrensvarianten ist vorgesehen, dass die Umlenkelemente
derart in die Nähe des Werkstückabschnittes verlagert
werden, dass das Finishband durch die Umlenkelemente unmittelbar
an die Werkstückoberfläche angedrückt
wird. Hierdurch sind im Bereich der Umlenkelemente höhere
Anpresskräfte erzeugbar als allein durch die Bandspannung
des Finishbandabschnittes. Es können sich linienhafte Kontaktbereiche
ausbilden. Bei Umlenkelementen mit elastisch nachgiebiger Außenfläche
können sich auch breitere Kontaktzonen ausbilden, so dass
Andruckkraftspitzen vermieden werden.
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Bei
den Varianten mit frei gespannten Finishbandabschnitt werden die
erzielbaren Anpressdrücke bzw. Flächenpressungen
durch die Zugfestigkeit des Finishbandes begrenzt. Bei manchen Ausführungsformen
umfasst die Andrückeinrichtung eine gesonderte, an der
Rückseite des Finishbandabschnittes angreifende Andrückeinheit
zum Andrücken des zwischen den Umlenkeinrichtungen gespannten
Finishbandabschnittes an den Werkstückabschnitt. Hierdurch
kann die an der Werkstückoberfläche wirksame Andrückkraft
von der Bandspannung des Finishbandes entkoppelt werden und es können
höhere Anpressdrücke bzw. Flächenpressungen
erzielt werden.
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Bei
einer Variante umfasst die Andrückeinrichtung ein zwischen
dem Finishband und den Umlenkeinrichtungen geführtes Stützband
zur rückseitigen Abstützung des an dem Werkstückabschnitt
anliegenden Finishbandes. Mit Hilfe einer Stützband-Spanneinrichtung
kann die Bandspannung des Stützbandes variabel und vorzugsweise
stufenlos eingestellt werden. Dabei kann das Stützband
derart unter Spannung gesetzt werden, dass das Finishband mittels
des Stützbandes mit einer durch die Bandspannung des Stützbandes
bestimmten Andrückkraft an die Umfangsfläche angedrückt
wird. Obwohl ein Teil der Andrückkraft auch aus einer Bandspannung
des Finishbandes resultieren kann, ist das Finishband in solchen
Fällen in der Regel spannungsfrei und liegt nur am Stützband
an.
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Das
Stützband ist vorzugsweise aus einem Bandmaterial gefertigt,
das eine höhere Zugfestigkeit besitzt als das Material
des Finishbandes, so dass höhere Andruckkräfte
erzeugbar sind als alleine über die Bandspannung des Finishbandes
möglich wären. Es ergeben sich dadurch zusätzliche
Freiheiten für die Materialwahl des Finishbandes.
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Die
Andrückkraft kann mit Hilfe des Stützbandes oder
einer anderen gesonderten Andrückeinheit weggesteuert oder
kraftgesteuert erzeugt und damit gezielt vorgegeben werden.
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Bei
manchen Verfahrensvarianten der Band-Finishbearbeitung ruht das
Finishband während der Bearbeitung, so dass die Schnittgeschwindigkeit
ausschließlich durch die Drehbewegung des Werkstückes
und die überlagerte axial oszillierende Relativbewegung
zwischen Werkstück und Werkzeug (Finishband) erzeugt wird.
In regelmäßigen oder unregelmäßigen
Zeitintervallen kann ein gebrauchter Finishbandabschnitt durch einen
frischen Finishbandabschnitt ersetzt werden, indem in einer Bearbeitungspause
mit entlastetem Finishband das Finishband um eine vorbestimmte Bandvorschubstrecke
vorgeschoben wird. Der Bandtransport muss jedoch nicht in einer
Bearbeitungspause erfolgen. Vielmehr kann der Bandvorschub auch
während des Bearbeitungseingriffes erfolgen, so dass der
Bandvorschub zur Schnittgeschwindigkeit beiträgt. Das Stützband
und das berührende Finishband können sich dabei
in Richtung der Drehung des Werkstückes bewegen, es ist
jedoch auch eine Bewegung entgegen der Drehung des Werkstückes
möglich, wobei hierfür größere
Verschiebungskräfte nötig sind. Vorzugsweise wird
das Stützband beim Bandtransport des Finishbandes gleichläufig
mit glei cher Geschwindigkeit mit dem Finishband vorgeschoben, so
dass Finishband und Stützband nicht relativ zueinander bewegt
werden. Hierzu ist bei manchen Ausführungsformen eine Transporteinrichtung
zur Bewegung des Stützbandes bei einem Bandtransport des Finishbandes
vorgesehen. Grundsätzlich ist es auch möglich,
den Transport des Stützbandes unabhängig vom Transport
des Finishbandes zu gestalten, wenn dies gewünscht ist,
oder das Stützband überhaupt nicht zu bewegen.
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Vorzugsweise
ist das Stützband als Endlosband ausgestaltet. Dies erleichtert
eine Integration des Stützbandes in die Andrückeinrichtung,
so dass das Stützband ohne Aufwand gemeinsam mit einer Andrückeinrichtung
ausgebaut bzw. eingebaut werden kann. Auch die Erzeugung der gewünschten Bandspannung
des Stützbandes wird durch eine Ausgestaltung als Endlosband
vereinfacht.
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Bei
einer Weiterbildung umfasst die Andrückeinrichtung ein
Trägerelement, an dem mindestens zwei mit gegenseitigem
Abstand zueinander angeordnete Andrückelemente mit dem
Werkstück zuzuwendenden Andrückflächen
derart schwenkbar gelagert sind, dass sich die Andrückelemente
bei Anliegen der Andruckflächen an einer Rückseite
eines am Werkstückabschnitt anliegenden Finishbandes derart
beispielsweise im Wesentlichen radial, zum Werkstückabschnitt
ausrichten, dass die Andrückflächen im Wesentlichen
flächig an der Rückseite des Finishbandes anliegen.
Beispielsweise können drei oder mehr unabhängig
voneinander schwenkbar gelagerte Andrückelemente vorgesehen
sein, die vorzugsweise symmetrisch und/oder in gleichen Umfangsabständen
zueinander angeordnet sind. Durch die Verschwenkbarkeit der Andrückelemente
wird die Anpassungsfähigkeit der Andrückeinrichtung
an unterschiedliche Durchmesser gewährleistet. Die unmittelbare
Lagerung am Trägerelement erlaubt es, relativ große
Anpressdrücke zu erzeugen. Die Andrückelemente
können zumindest im Bereich der Andrückflachen mit
einem elastisch etwas nachgiebigen Material ausgestaltet sein, um
im begrenzten Maße eine Anpassung der Andrückflächen
an unterschiedliche Krümmungen der Werkstückoberfläche
zu ermöglichen.
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Diese
und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen
auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die
einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren
in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der
Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte
sowie für sich schutzfähige Ausführungen
darstellen können. Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher
erläutert.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine schematische Teilansicht einer Finisheinheit mit zwei zangenartig
gegeneinander verschwenkbaren Bearbeitungsarmen, die Andrückeinrichtungen
tragen, welche Finishband an einen zylindrischen Werkstückabschnitt
einer Kurbelwelle andrücken;
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2A zeigt
eine Ausführungsform einer Andrückeinrichtung
mit biegeelastischem Andrückband bei Bearbeitung eines
Werkstückabschnittes mit großem Durchmesser;
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2B zeigt
die in 2A gezeigte Ausführungsform
bei der Bearbeitung eines Werkstückabschnittes mit kleinerem
Durchmesser;
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3 zeigt
eine Ausführungsform einer Andrückeinrichtung,
die ein biegeelastisches Andrückband mit werkstückseitigen
Andrückelementen umfasst;
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4 zeigt
eine Ausführungsform einer Andrückeinrichtung
mit einem biegeelastischen Andrückband, das an einer Seite
fest und an der gegenüberliegenden Seite beweglich gelagert
ist;
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5A zeigt
eine Ausführungsform einer Andrückeinrichtung
mit einem zwischen Umlenkrollen frei gespannten Finishbandabschnitt
in einer ersten Arbeitsstellung;
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5B zeigt
die in 5A gezeigt Andrückeinrichtung
in einer zweiten Arbeitsstellung mit größerem
Umschlingungswinkel;
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6 zeigt
eine Ausführungsform einer Andrückeinrichtung
mit Umlenkrollen, die zum unmittelbaren Andrücken des Finishbandes
an die Werkstückoberfläche genutzt werden;
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7 zeigt
eine Ausführungsform einer Andrückeinrichtung
mit einem endlosen Stützband;
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8 zeigt
eine Ausführungsform einer Andrückeinrichtung
mit mehreren verschwenkbaren Andrückelementen;
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9 zeigt
eine Ausführungsform einer Andrückeinrichtung
mit Andrückband für Finishband;
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10 zeigt
eine Ausführungsform einer Andrückeinrichtung
mit einem Federstahl-Andrückband, das an seiner Vorderseite
drei relativ breite Finishsteine trägt;
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11 zeigt
eine Ausführungsform einer Andrückeinrichtung
mit einem Andrückband, das an seiner Vorderseite viele
schmale Finishsteine trägt; und
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12 zeigt
schematisch die Vorderseite eines biegeelastischen Andrückbandes
mit einem zweidimensional ausgedehnten Feld kleiner Schneidmittelzonen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In 1 ist
schematisch ein Ausschnitt einer als Bandfinishmaschine ausgelegten
Vorrichtung zur Finishbearbeitung von Umfangsflächen im
Wesentlichen zylindrischer Werkstückabschnitte an Werkstücken
wie Kurbel- oder Nockenwellen gezeigt. Die Vorrichtung ist zur Bearbeitung
eines Werkstückes 10 in Form einer Kurbelwelle
eingerichtet. Das Werkstück wird von einer nicht gezeigten
Dreheinrichtung um seine Hauptachse 11 (Werkstückachse)
gedreht und gleichzeitig durch eine Oszillationseinrichtung in eine
axial kurzhubig schwingende Bewegung mit Hüben in der Größenordnung
einiger Millimeter versetzt. Die Dreheinrichtung kann beispielsweise
einen Elektro-Getriebemotor haben, die Oszillationseinrichtung kann
einen in Abhängigkeit von der Werkstückdrehung
betätigten Kurvenantrieb umfassen. Die Dreheinrichtung
und die Oszillationseinrichtung können beispielsweise am
Abtriebsende der Kurbelwelle 10 angreifen. Die Oszillationseinrichtung
kann auch einen von der Werkstückdrehung unabhängigen
Antrieb, z. B. einen pneumatischen oder elektromechanischen Schwinger
enthalten.
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Die
Bandfinishvorrichtung hat mehrere nebeneinander angeordnete Finisheinheiten,
die an einem gemeinsamen Maschinengestell angeordnet sind. Die Einheiten
sind jeweils sehr schmal, um gleichzeitig nebeneinander liegende
Werkstückabschnitte zu bearbeiten. Die gezeigte Vorrichtung
hat mehrere Finisheinheiten zur Bearbeitung von Hauptlagern und
dazwischenliegende Finisheinheiten zur Bearbeitung von Pleuellagern
der Kurbelwelle 10.
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Die
in 1 ausschnittsweise gezeigte Finisheinheit 15 in
Form einer Bearbeitungszange ist dafür vorgesehen, die
im Wesentlichen zylindrische Umfangsfläche 12 eines
Werkstückabschnitts 13 zu bearbeiten, bei dem
es sich hier um ein Hauptlager der Kurbelwelle 10 handelt.
Bei entsprechender Aufnahme der Finisheinheit können auch
die Hublager bearbeitet werden, wozu Finisheinheiten vorgesehen sind,
die der Exzenterbewegung der Hublager folgen. Die Finisheinheit 15 hat
zwei Bearbeitungsarme (Finisharme, Druckarme) 15A, 15B,
die um nicht gezeigte, parallele Schwenklager derart schwenkbar gelagert
sind, dass ihre freien Enden nach innen in Richtung auf das zu bearbeitende
Werkstück bzw. nach außen vom Werkstück
weg verschwenkbar sind. Die Bearbeitungsarme können hydraulisch, pneumatisch
oder mechanisch aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden.
Im Beispielsfall sind die Bearbeitungsarme über einen hydraulischen oder
pneumatischen Krafterzeuger 16 miteinander verbunden, der
es erlaubt, die Bearbeitungsarme mit einer vorbestimmten Kraft F
(Pfeile) nach innen gegen das Werkstück zu drücken.
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Eine
nicht im Detail gezeigte Finishband-Fördereinrichtung stellt
ein Finishband 20 bereit, das von einer nicht gezeigten
Vorratsrolle in Richtung der Eintrittsseite der Finisheinheit abgezogen
und nach Benutzung von der Austrittsseite der Finisheinheit in Austrittsrichtung 22 zu
einer Aufwickelrolle für verbrauchtes Finishband geführt
wird. Das Finishband 20 umfasst einen weitgehend inkompressiblen,
dehnungsarmen Polyesterfilm, der an seiner dem Werkstück
zuzuwendenden Vorderseite 21 mit körnigem Schneidmittel
besetzt ist. Es sind jedoch auch andere Typen von Finishbändern
verwendbar, beispielsweise Finishbänder mit Schneidmittel
auf Gewebeunterlage oder Finishbänder mit Schneidmittel
auf Papierunterlage. Alle üblichen Schneidmittel können
verwendet werden, beispielsweise keramische Schneidkörner
aus Aluminiumoxid oder Siliziumkarbid, Diamantschneidkörner
oder Schneidkörner aus kubischem Bornitrid odgl..
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An
jedem der Bearbeitungsarme 15A, 15B ist im Bereich
des freien Endes auf der dem Werkstück zuzuwendenden Seite
eine auswechselbare Andrückeinrichtung 50A, 50B befestigt,
die jeweils dafür ausgelegt ist, das mit Schneidmittel
besetzte Finishband 20 an die Umfangsfläche 12 des
Werkstücks so anzudrücken, dass das Finishband
an die Umfangsfläche über einen Umschlingungswinkel
W mit einer für den Bearbeitungsvorgang vorgesehenen Andrückkraft
angedrückt wird. Die beiden in 1 gezeigten
Andrückeinrichtungen 50A, 50B sind im
Wesentlichen identisch ausgebildet und spiegelsymmetrisch zueinander
ausgerichtet, um diametral gegenüberliegende Bereiche des
sich drehenden Werkstückabschnitts zu bearbeiten. Dabei
ruht das Finishband während der Bearbeitung, so dass die
für den Materialabtrag erforderliche Schnittgeschwindigkeit
ausschließlich durch die Rotationsbewegung des Werkstücks
in Kombination mit der überlagerten axialen Oszillationsbewegung
erzeugt wird, um an der Werkstückoberfläche ein
für die Eignung an Gleitlagerfläche vorteilhaftes
Kreuzschliffmuster zu erzeugen.
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Aufbau
und Funktionsweise der Andrückeinrichtungen 50A und 50B werden
im folgenden Zusammenhang mit den 1 und 2 näher erläutert, wobei 1 eine
Variante der in den 2 gezeigten Ausführungen
darstellt und die 2 die gleiche Andrückeinrichtung 50 einmal
bei der Bearbeitung eines Werkstückabschnitts mit relativ
großem Durchmesser (2A) und
ein anderes Mal bei der Bearbeitung eines Werkstückabschnittes
mit im Vergleich dazu deutlich kleinerem Durchmesser (2B) zeigt.
Die Figuren sind nicht maßstäblich. Typische prozentuale
Durchmesserunterschiede können je nach Anwendung z. B.
1% oder mehr betragen, z. B. 5% oder mehr, 10% oder mehr oder 20%
oder mehr. Absolut gesehen können Durchmesserunterschiede in
der Größenordnung von einem oder mehreren Millimetern
liegen, z. B. bei mehr als 0,5 mm oder mehr als 1 mm oder mehr als
5 mm oder mehr als 10 mm oder mehr als 20 mm.
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Aus
Gründen der Übersichtlichkeit werden für
entsprechende Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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Eine
Andrückeinrichtung 50 hat ein starres, im Wesentlichen
C-förmiges Trägerelement 60 aus Werkzeugstahl,
das mit seiner der C-Öffnung abgewandten Rückseite
an den jeweiligen Bearbeitungsarm 15A bzw. 15B fest,
aber auswechselbar angeschraubt ist. Das einstückige Trägerelement
gliedert sich in einen massiven Trägerabschnitt 61,
mit dem das Andrückelement am jeweiligen Bearbeitungsarm befestigt
ist, und zwei mit Abstand zueinander angeordnete Schenkelabschnitte 62, 63,
die im Einbauzustand dem Werkstück zugewandt sind. Zwischen
den freien Enden der Schenkelabschnitte 62, 63 ist
ein biegeelastisches Andrückband 70 befestigt,
dessen beide Enden jeweils an den freien Ende der zugeordneten Schenkelabschnitte 62, 63 durch
Schrauben oder auf andere Weise an den Lagern 72, 73 fixiert sind.
Die freie Länge des Andrückbandes zwischen den
Lagern 72, 73 ist größer als
der lichte Abstand der Lager, so dass sich bereits am unbelasteten
Andrückband eine in das Innere des Trägerelementes gerichtete
Krümmung derart ausbildet, dass das unbelastete Andrückband
eine dem Werkstück zuzuwendende, weitgehend zylindrisch
gekrümmte konkave Andrückfläche bietet.
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Das
Andrückband 70 ist im Beispielsfall ein Band aus
Federstahl mit einer typischen Dicke im Bereich von 0.1 bis 3 mm
und einer quer zur Bandrichtung gemessene Breite, die im Wesentlichen
der Breite des Finishbandes 20 entspricht, gegebenenfalls
jedoch auch etwas geringer als die Finishbandbreite sein kann. Die
dem Finishband zuzuwendende Vorderseite 71 des Andrückbandes 70 trägt
eine Verrutschsicherung in Form einer Schicht aus galvanisch gebundenen
Diamantkörnern sehr feiner Körnung (beispielsweise
D10 oder D20), die dafür sorgt, dass das anzudrückende
Finishband im angedrückten Zustand nicht gegenüber dem
Andrückelement verrutschen kann. Bei anderen Ausführungsformen besteht
das Andrückband im Wesentlichen aus einem Elastomermaterial
besteht, das vorzugsweise durch in Bandrichtung verlaufende inelastische
Fasern verstärkt ist.
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Für
die Führung des Finishbandes in den Raum zwischen dem Andrückband
und der Werkstückoberfläche hat die Andrückeinrichtung
zwei mit gegenseitigem Abstand zueinander angeordnete Umlenkeinrichtungen 91, 92 in
Form von zylindrischen Umlenkrollen, die bei der Variante von 1 an
den jeweiligen Schenkelabschnitten des Trägerelementes
gelagert sind, in anderen Fällen jedoch auch außerhalb
des Trägerelementes gesondert drehbar gelagert sein können.
Die Umlenkrollen können gegenüber dem Trägerelement
beweglich gelagert sein, um die Relativposition zwischen Umlenkrollen
und Andrückband zu verändern. Das Finishband wird
unter Spannung über die Umlenkeinrichtungen geführt
und bildet zwischen den Umlenkeinrichtungen eine mit einer Bandspannung
gespannten Finishbandabschnitt 21. In den gezeigten Arbeitsstellungen
der Andrückeinrichtungen sind die Umlenkrollen an gegenüberliegenden
Seiten des Werkstückabschnittes angeordnet. Durch die Relativposition
zwischen den Umlenkeinrichtungen und dem Werkstückabschnitt
wird der Umschlingungswinkel W bestimmt, über den das Finishband
an der Werkstückoberfläche ohne Unterbrechung
flächig anliegt.
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Vor
der Bearbeitung des Werkstückabschnittes ist das Finishband
bei noch abgehobenen Andrückelementen zwischen Werkstückabschnitt
und Andrückelement hindurchgeführt und liegt normalerweise
nur an den Umlenkrollen 91, 92 unter Spannung an.
Beim Einwärtsschwenken der Bearbeitungsarme legt sich dann
das gespannte Finishband um den jeweilig zugewandten Bereich des
Werkstückabschnittes, bis das entsprechende Andrückband
der Andrückeinrichtung auf die nach außen gewandte
Rückseite des Finishbandes aufgedrückt wird. Unter
Einwir kung der von den Bearbeitungsarmen bereitgestellten Kraft
F passt sich das Andrückband dann unter Änderung
seiner Krümmung flexibel dem zu bearbeitenden Durchmesser
an und drückt das zwischen Andrückband und Werkstückoberfläche
eingeklemmte Finishband großflächig in einem einzigen,
zusammenhängenden Andrückbereich an den Werkstückabschnitt
an.
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Der
Vergleich der 2A und 2B zeigt anschaulich,
dass sich dabei in Abhängigkeit vom Durchmesser des zu
bearbeitenden Werkstückabschnittes unterschiedliche Umschlingungswinkel
W und auch unterschiedliche, in Umfangsrichtung gemessene Eingriffslängen
L des Finishbandes ergeben. Die Eingriffslänge ist hierbei
die in Umfangsrichtung der Werkstückoberfläche
gemessene Länge, mit der das Finishband unter einem durch
das Andrückband erzeugten Druck an der Werkstückoberfläche
anliegt. Die Bandlänge des in Bandrichtung quasi inelastischen,
d. h. dehnungsfesten Andrückbandes zwischen den beiden
Festlagern 72 und 73 soll in den 2A und 2B gleich
sein. Bei dem relativ großen Durchmesser in 2A ergibt
sich ein Umschlingungswinkel W2A und eine Eingriffslänge L2A.
Bei dem im Vergleich dazu wesentlich kleineren Durchmesser des Werkstücks
in 2B ergibt sich ein etwas größerer
Umschlingungswinkel W2B > W2A,
wobei jedoch die Eingriffslänge L2B aufgrund des geringeren
Durchmessers des Werkstückabschnittes kleiner ist als die
Eingrifflänge bei größerem Durchmesser
(L2B < L2A). Dabei
bildet sich im Fall relativ kleinerer Durchmesser eine stärkere
Krümmung der als Andrückfläche dienenden
Vorderseite 71 des Andrückbandes aus als bei größeren
Durchmessern. Die von der Werkstückgeometrie abhängigen
Umschlingungswinkel und Eingriffslängen werden von der
Steuerung der Finishmaschine berücksichtigt, um über
eine entsprechend vorgegebene Andrückkraft F die gewünschte
Flächenpressung im Eingriffsbereich des Finishbandes einzustellen.
Es ist ersichtlich, dass diese Ausführungsform der Andrückeinrichtung
in der Lage ist, sich stufenlos an Werkstückabschnitte
stark unterschiedlicher Durchmesser anzupassen, wobei sowohl der
Umschlingungswinkel W, als auch die Eingriffslänge L in
Abhängigkeit vom Durchmesser des Werkstückabschnittes
variieren.
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Mit
Hilfe derartiger Andrückeinrichtungen, die sich in einem
weiten Durchmesserbereich an unterschiedliche Werkstückabschnittsdurchmesser
anpassen können, kann eine Finishmaschine aufgebaut werden,
bei der alle Finisheinheiten mit identischen Andrückeinheiten
ausgestattet sind. Ein Satz von Finisheinheiten kann dabei an relativ
großen Hublagerabschnitten angreifen, während
dazwischenliegende Finisheinheiten mit identischen Andrückeinrichtungen
an im Vergleich dazu im Durchmesser kleineren Hublagerabschnitten
angreifen können.
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Selbstverständlich
ist es auch möglich, dass mit der derselben Andrückeinrichtung
zunächst ein erster Werkstückabschnitt mit einem
ersten Durchmesser und danach (ohne zwischengeschalteten Werkzeugwechsel),
am gleichen Werkstück oder an einem anderen Werkstück
ein zweiter Werkstückabschnitt mit einem vom ersten Durchmesser
verschiedenen zweiten Durchmesser bearbeitet wird, wobei sich die
Andrückeinrichtung an die jeweils unterschiedlichen Durchmesser
stufenlos anpasst. Der Durchmesserunterschied darf bei vielen Ausführungsformen
im Bereich von einem oder mehreren Millimetern und/oder im Bereich
von 1% oder mehr liegen, beispielsweise im Bereich zwischen ca.
50 mm und ca. 60 mm, aber auch darüber oder darunter.
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Bei
passiven, adaptiven Andrückeinrichtungen bestimmt der Durchmesser
des zu bearbeitenden Werkstückabschnittes die Geometrie
des Andrückelementes, wenn dieses in die Andrückstellung
gebracht wird. Dabei passt sich das Andrückelement an die
Geometrie des Werkstückabschnittes an. Solche Andrückeinrichtungen
sind daher in erster Linie zur Verbesserung der Oberflächenbeschaffenheit
eines Werkstückabschnittes in Fällen vorgesehen,
bei denen eine Formkorrektur nicht erforder lich und auch nicht gewünscht
ist. Eine Formkorrektur, insbesondere für kurzwellige Fehler,
ist jedoch in manchen Fällen möglich, da sich
das Stützband nicht in alle Richtungen gleichmäßig
verformen lässt.
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Bei
der Ausführungsform einer Andrückeinrichtung 350 in 3 tragen
entsprechende Elemente die entsprechenden Bezugszeichen wie in den
vorangegangenen Figuren, jeweils aus dem Zahlenbereich zwischen 300 und 399.
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Der
Grundaufbau der Andrückeinrichtung 350 mit Trägerelement 360 und
Andrückband 370 sowie Umlenkrollen 392, 393 und
Festlagern 372, 373 ist im Wesentlichen der gleiche
wie bei den Ausführungsformen gemäß 1 und 2. Im Unterschied zu jenen Ausführungsformen
sind jedoch an der dem Finishband zuzuwendenden Vorderseite des
Andrückbandes drei in Bandrichtung versetzt angeordnete Andrückelemente 375A, 375B, 375C befestigt,
die aus einem elastisch nachgiebigen Material bestehen, beispielsweise
aus einem relativ harten Elastomermaterial, wie Vulkollan®. Das Andrückband 370 liegt somit
in der Arbeitsstellung nicht direkt an der Rückseite des
Finishbandes an, sondern stützt sich über die
Andrückelemente an der Rückseite ab, die wiederum
das Finishband an definiert vorgegebenen und in Umfangsrichtung
versetzten Zonen an die Umfangsfläche des Werkstückabschnittes
andrücken. Da die Andrückelemente nur in räumlich
begrenzten Bereichen auf das Finishband drücken, können
in diesen Bereichen bei gleichen äußerem Anpressdrück
F größere Flächenpressungen erzeugt werden als
bei großflächiger Anlage eines Andrückbandes. Außerdem
ist häufig eine konstantere Flächenpressung möglich.
Weiterhin werden die Zuführung von Kühlschmierstoff
und die Späneabfuhr erleichtert.
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In
einer nicht bildlich dargestellten Variante ist ein metallisches
Andrückband an seiner dem Finishband zuzuwendenden Vorderseite
mit einer Schicht aus einem Elastomermaterial versehen, so dass
ein groß flächiger und ununterbrochener Anlagekontakt
mit der Finishband-Rückseite möglich ist.
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In 4 ist
eine Ausführungsform einer Andrückeinrichtung 450 gezeigt,
die sich in Aufbau und Funktion grundsätzlich von den vorherigen
Ausführungsformen unterscheidet. Auch hier hat die Andrückeinrichtung
ein im Wesentlichen C-förmiges oder U-förmiges
Trägerelement 460 mit einem massiven Basisabschnitt 461 und
zwei werkstückzugewandten Schenkel 462, 463.
Ein metallisches Andrückband 470 ist an zwei mit
Abstand zueinander angeordneten Lagern 472, 473 mit
den freien Enden der Schenkel 462, 463 verbunden.
Während der links gezeigte Schenkel 462 ein Festlager 472 für
das Andrückelement bietet, ist der rechts gezeigte Schenkel 463 als Schwenkarm
ausgebildet, der sowohl am Basisabschnitt 461, als auch
am zugewandten Endabschnitt des Andrückbandes 470 gelenkig
gelagert ist. Hierdurch wird am rechten Schenkel ein Loslager gebildet
und der lichte Abstand der Lagerstellen 472, 473 ist
variabel und stellt sich in Abhängigkeit vom Durchmesser
des Werkstückabschnittes ein. Durch diese Konstruktion
wird auch sichergestellt, dass die Eingriffslänge L entlang
des Umfangs des Werkstückabschnittes unabhängig
vom Durchmesser im Wesentlichen gleich bleibt, so dass bei gleicher
Andrückkraft F an Werkstücken unterschiedlicher
Durchmesser im Wesentlichen die gleiche Flächenpressung
für das Finishband eingestellt werden kann. Der Umschlingungswinkel
W ändert sich dagegen in Abhängigkeit vom Durchmesser
des Werkstückabschnittes derart, dass der Umschlingungswinkel
zunimmt, je kleiner der Durchmesser wird.
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Bei
dieser Ausführungsform wurde auf Umlenkrollen zur Führung
des Finishbandes in den Bereich zwischen Andrückband 470 und
Werkstück verzichtet. Stattdessen sind an den freien Enden
des Andrückbandes Umlenkeinrichtungen 492, 493 in Form
von kontinuierlich gekrümmten Führungsflächen
vorgesehen, auf denen das Finishband anliegt und auf denen es beim
Bandtransport in Bearbeitungspausen abgleiten kann. Eine solche
Finishbandführung kann auch bei den oben erläuterten Ausführungsformen
anstelle der Umlenkrollen vorgesehen sein. Umgekehrt können
bei der Ausführungsform in 4 anstelle
der angeformten Führungsflächen auch gesonderte
Umlenkrollen vorgesehen sein.
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Die
bisher beschriebenen Ausführungsformen sind Beispiele für „passive"
Andrückeinrichtungen, die so konstruiert sind, dass sie
sich selbsttätig an den zu bearbeitenden Werkstückdurchmesser
anpassen. Anhand einer Variante der Ausführungsform von 4 wird
nun ein Ausführungsbeispiel einer „aktiv" einstellbaren
Andrückeinrichtung erläutert, die eine Voreinstellung
des wirksamen Krümmungsradius des Andrückbandes über
einen großen Durchmesserbereich (Durchmesserunterschied ΔD
z. B zwischen 5 mm bis 10 mm) erlaubt. Hierzu kann die beschriebene
Variante mit dem frei verschwenkbaren Loslager 473 so modifiziert
werden, dass auch das Lager 473 des Andrückbandes
ein Festlager wird, wobei jedoch der lichte Abstand zwischen den
Festlagern 472, 473 stufenlos auf unterschiedliche
Werte fest eingestellt werden kann. Beispielsweise kann zwischen
dem massiven Basisabschnitt 461 und dem verschwenkbaren
Schenkel 463 eine optionale Verstelleinrichtung 410 in
Form eines längenveränderlichen Stellelementes
vorgesehen sein. Das eine Ende des Stellelementes ist am Basisabschnitt 461 befestigt,
das andere Ende am Schwenkhebel 463 mit Abstand von der
Lagerung, mit der der Schwenkhebel 463 am Basisabschnitt 461 befestigt
ist. Mit Hilfe einer Stellschraube oder auf andere Weise kann die
Länge des Verstellelementes 410 zwischen seinen
Befestigungspunkten am Basisabschnitt 461 und am Schwenkarm 463 verstellt
werden, so dass die Lagerstelle 473 in Richtung Festlager 472 zur
Verringerung des gegenseitigen Abstands oder in entgegen gesetzter
Richtung zur Erhöhung des gegenseitigen Abstandes verstellt
werden kann. Wird der gegenseitige Abstand der Lagerstellen 472, 473 verringert,
so verringert sich auch der Krümmungsradius des Andrückbandes 410,
so dass Werkstückabschnitte mit kleinerem Durchmesser großflächig
bearbeitet werden können. Soll danach ein Werkstückabschnitt
mit größerem Durchmesser bearbeitet werden, so
wird mit Hilfe der Stelleinrichtung 410 der lichte Abstand
zwischen den Festlagerstellen 472, 473 vergrößert,
so dass das Andrückband im Sinne einer Streckung seine
Krümmung vermindert und ein größerer
Krümmungsradius eingestellt wird, der dem größeren
Werkstückdurchmesser angepasst wird. Die Betätigung
der Versteileinrichtung 410 kann durch einen Bediener oder,
bei geeigneter Konstruktion der Andrückeinrichtung auch
automatisch durch die Finishvorrichtung selbst durchgeführt
werden.
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Anhand
der 5 und 6 werden
Andrückeinrichtungen 550 bzw. 650 mit
jeweils zwei mit gegenseitigem Abstand zueinander angeordneten Umlenkeinrichtungen
in Form von Umlenkrollen erläutert, die zur Umlenkung eines
unter Spannung über die Umlenkeinrichtung geführten
Finishbandes dienen. Das Finishband bildet zwischen den Umlenkeinrichtungen
einen mit einer Bandspannung gespannten Finishbandabschnitt. Mit
Hilfe einer nicht gezeigten Finishband-Spanneinrichtung kann die
Bandspannung des Finishbandes variabel stufenlos eingestellt werden.
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Wie
bei den Ausführungsformen gemäß 1 bis 3 sind
die Umlenkrollen in den gezeigten Arbeitsstellungen der Andrückeinrichtung
an gegenüberliegenden Seiten des Werkstückabschnittes derart
angeordnet, dass der zwischen ihnen aufgespannte Finishbandabschnitt
unter Spannung flächig an der Umfangsfläche des
Werkstückabschnittes anliegt. Wie der Vergleich der 5A und 5B zeigt, ist
dabei der Umschlingungswinkel W, mit dem das Finishband am Werkstückabschnitt
unterbrechungsfrei anliegt, durch die Relativposition zwischen den Umlenkeinrichtungen 592, 593 und
dem Werkstückabschnitt 13 bestimmt in der Weise,
dass sich bei gleichem Durchmesser des Werkstückabschnittes ein
größerer Umschlingungswinkel (5B)
ergibt, je weiter das Andrückelement in Richtung Werkstückabschnitt
verschoben ist (W5A < W5B).
Der Umschlingungswinkel, und damit die Eingriffslänge,
ist somit durch Veränderung der Relativposition zwischen
den Umlenkeinrichtungen und dem Werkstückabschnitt stufenlos
einstellbar. Die im Umschlingungsbereich bzw. im Bereich der Eingriffslänge wirksame
Andrückkraft wird bei der Andrückeinrichtung 550 ausschließlich über
die Bandspannung des Finishbandes mit Hilfe der Finishband-Spanneinrichtung
eingestellt.
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Zur
Erhöhung der spezifischen Flächenpressung und
der daraus resultierenden Material-Abtrennrate können die
Umlenkeinrichtungen auch so weit an die Werkstückoberfläche
herangeführt werden, dass sie das Finishband unmittelbar
an die Werkstückoberfläche andrücken.
Dies ist in 6 anhand der Andrückseinrichtung 650 schematisch dargestellt.
Bei Verwendung von nicht-elastischen Rollen, wie sich beispielsweise
bei den oben gezeigten Ausführungsformen verwendet werden
können, entstehen auf diese Weise zwei mit Umfangsabstand zueinander
angeordnete Linienkontakte mit erhöhter Flächenpressung,
wobei zwischen den Linienkontakten das Finishband großflächig
mit niedrigerer Flächenpressung anliegt. Bei der Ausführungsform
gemäß 6 bestehen die Umlenkrollen 692, 693 an dem
zur Führung des Finishbandes vorgesehenen Außenabschnitt
aus einem elastisch nachgiebigen Material, beispielsweise aus einem
relativ harten Elastomermaterial. In diesem Fall können
durch die übertrieben dargestellte elastische Deformation
der Umlenkrollen mehr oder weniger schmale, flächig ausgedehnte
Kontaktzonen erhöhter Flächenpressung erzeugt
werden.
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Die
Flächenpressung im Bereich des Umschlingungswinkels wird
bei den Varianten mit frei gespanntem Finishbandabschnitt (siehe 5A und 5B)
durch die Zugfestigkeit des Finishbandes begrenzt. Zur Erhöhung
der Flächenpressung in diesem Bereich hat die in 7 gezeigte
Variante einer Andrückeinrichtung 750 ein zwischen
dem Finishband 20 und den rollenförmigen Umlenkeinrichtungen 792, 793 geführtes
Stütz band 780 zur rückseitigen Abstützung
des an dem Werkstückabschnitt 13 anliegenden Finishbandes.
Dieses Stützband bzw. Spannband kann stabiler ausgeführt
sein und damit mehr Zugkraft übertragen, so dass die Flächenpressung
im Bereich der Umschlingung dadurch erhöht werden kann.
Das Stützband 780 ist als Endlosband ausgeführt
und hat eine Bandbreite, die geringfügig kleiner ist als
die Breite des Finishbandes. Das Stützband wird im Bereich
der Umlenkrollen 792, 793 zwischen deren Außenseite
und dem Finishband geführt und ist an der werkstückabgewandten
Seite über zwei beweglich gelagerte Umlenkrollen 795, 796 geführt,
die einer Stützband-Spanneinrichtung zur variablen Einstellung
der Bandspannung des Stützbandes zugeordnet sind. Es ist
ersichtlich, dass durch Verlagerung der Umlenkrollen 795, 796 relativ
zu den anderen Umlenkrollen 792, 793 die Bandspannung des
Endlosbandes 780 stufenlos variiert werden kann. Das Spannband
kann fixiert, d. h. in Bandrichtung unbeweglich aufgespannt sein,
so dass beim Bandtransport des Finishbandes zwischen einzelnen Bearbeitungsstufen
das Finishband relativ zum Spannband an diesem entlang verschoben
wird. Bei der gezeigten Ausführungsform bewegt sich das Stützband
bei einem Bandtransport des Finishbandes gleichläufig mit
gleicher Geschwindigkeit mit diesem mit. Hierzu kann eine gesonderte
Transporteinrichtung zum Bewegen des Stützbandes vorgesehen sein,
die beispielsweise eine der Rollen 795, 796 beim
Finishbandvorschub antreibt. Sofern das Finishband beim Bandtransport
mit ausreichender Andrückkraft an dem Stützband
anliegt, kann es auch ausreichen, das Stützband passiv
beweglich auszugestalten, so dass das Stützband beim Bandtransport
durch das Finishband mitgenommen wird.
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Bei
einer Verfahrensvariante werden das Finishband und das Stützband
gleichzeitig während des Bearbeitungseingriffes langsam
weiterbewegt, so dass während einer Bearbeitungsphase kontinuierlich
oder in Stufen frisches, unverbrauchtes Finishband nachgeführt
wird. Hierdurch sind besonders gleichmäßige Bearbeitungsergebnisse
erzielbar. Außerdem kann ein Teil der Späneabfuhr über
das Finishband erfolgen, welches abgetragene Späne beim
Weitertransport mitnehmen kann. Zur Erzeugung der Vorschubbewegung
des Finishbandes und des daran anliegenden Stützbandes
kann die Drehbewegung des Werkstückabschnitts 13 genutzt
werden, indem eine der Rollen 795, 796 mit einer
kontrolliert ansteuerbaren Bremseinrichtung versehen ist, die der
Mitnahmekraft des rotierenden Werkstückabschnittes entgegen
wirkt und somit eine Fortbewegung von Finishband/Stützband
mit kontrollierter Geschwindigkeit und ggf. mit Pausen ermöglicht.
Es ist auch ein aktiver Antrieb der koordinierten Vorschubbewegung
von Finishband und Stützband während der Bearbeitung
möglich. Hierzu kann mindestens eine der Rollen 795, 796 mit
einem entsprechenden Antrieb, beispielsweise einem Elektromotor
verbunden sein, der über die Steuerung der Bearbeitungsmaschine
nach einem vorgebbaren Programm angesteuert werden kann. Diese kontrollierte
Fortbewegung von Finishband und Stützband während
einer Bearbeitungsphase kann unabhängig von der beschriebenen
Durchmesseranpassung nützlich sein und auch bei Andrückeinrichtungen
vorgesehen sein, die nicht für eine stufenlose Anpassung
an unterschiedliche Durchmesser eines größeren
Durchmesserbereiches ausgelegt sind.
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Bei
der Ausführungsform einer Andrückeinrichtung 850 in 8 sind ähnlich
wie bei den Ausführungsformen der 1 bis 3 zwei
Umlenkrollen 892, 893 vorgesehen, über
deren Relativposition zum Werkstückabschnitt der Umschlingungswinkel bestimmt
werden kann. Die Andrückeinrichtung umfasst außerdem
ein Trägerelement 860, das an seiner werkstückzugewandten
Seite eine C-förmige Aussparung hat. Entlang des Umfangs
der Aussparung sind drei mit gegenseitigem Umfangsabstand zueinander
angeordnete Andrückelemente 880A, 8808, 880C angebracht.
Jedes der Andrückelemente ist gegenüber dem Trägerelement 860 um
eine achsparallel zur Werkstückachse ausgerichtete Schwenkachse 881A, 8816, 881C begrenzt
verschwenkbar gelagert, wobei diese Verschwenkbarkeit eine im Wesentlichen
radiale Ausrichtung der Andrückelemente zum gekrümmten
Werkstückabschnitt erlaubt. An den werkstückzugewandten
Endbereichen der Andrückelemente sind diese mit einer Elastomerschicht
beschichtet, deren werkstückzugewandte Oberfläche
eine begrenzt nachgiebige Andrückfläche bildet,
mit der das Finishband an die Werkstückoberfläche
angedrückt wird.
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Durch
die pendelnde Lagerung der Andrückelemente wird erreicht,
dass sich die Andrückelemente bei Anlegen der Andrückflächen
an die Rückseite des über dem Werkstückabschnitt
gespannten Finishbandes gegenüber diesem Werkstückabschnitt im
Wesentlichen radial so ausrichten, dass die Andrückflächen
im Wesentlichen flächig an der Rückseite des Finishbandes
anliegen. Je größer hierbei der Durchmesser des
Werkstückabschnittes ist, desto geringer wird der relative
Schrägwinkel zwischen den Andrückelementen. Durch
die Verschwenkbarkeit der Andrückelemente ist eine Anpassung
an stark unterschiedliche Werkstückabschnittsdurchmesser
möglich, wobei gleichzeitig durch die Elastizität
im Bereich der Andrückflächen erreicht wird, dass auch
bei unterschiedlichen Krümmungen der Werkstückoberfläche
jeweils ein vollflächiger Kontakt zwischen Andrückelement
und Finishband vorliegt. Für die Übertragung der
Andrückkräfte ist diese Anordnung relativ starr,
so dass mit dieser Variante im Bereich der Andrückelemente
relativ große Flächenpressungen und damit eine
hohe Materialabtragsrate erzielt werden kann. Selbstverständlich
können auch mehr als drei Andrückelemente vorgesehen
sein, beispielsweise 5, 7 und 9 Andrückelemente oder mehr.
Die Anordnungsdichte der Andrückelemente muss dabei lediglich
berücksichtigen, dass in dem für die Andrückeinrichtung
vorgesehenen Durchmesserbereich ausreichend Spielraum für
die gegenseitige Verschwenkung der Andrückelemente bleibt.
Im Bereich der Andrückflächen können
die pendelnd aufgenommenen Andrückelemente auf einen mittleren Durchmesser
des angedachten Durchmesserbereichs vorge schliffen sein, so dass
ausgehend von dieser mittleren Krümmung nur geringfügige
Flächenformanpassungen beim Andrücken erforderlich sind.
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9 zeigt
eine weitgehend maßstabsgetreue Darstellung einer Andrückeinrichtung 950 für Finishband 20,
die zur Bearbeitung von Werkstückabschnitten mit Durchmessern
aus einem Durchmesserbereich zwischen DMIN =
50 mm und DMIX = 58 mm stufenlos anpassbar
ist, und zwar im Wesentlichen in der Weise, wie es im Zusammenhang
mit 2 beschrieben ist. Ein aus Werkszeugstahl
gefertigtes Trägerelement 960 hat an seiner dem
Werkstückabschnitt 13 zugewandten Seite eine C-förmige
Aussparung, die an beiden Seiten durch Stützabschnitte 961 mit
halbzylindrischer Außenkontur begrenzt wird. An den einander
abgewandten Außenseiten der Stützabschnitte befinden
sich Klemmeinrichtungen 965 zur klemmenden Fixierung der
Enden eines Andrückbandes 970 am Trägerelement 860.
Hierfür haben die Klemmeinrichtungen jeweils einen Aufnahmeschlitz
für das jeweils zugeordnete Ende des Andrückbandes 970 sowie
eine Klemmschraube, mit deren Hilfe das eingeführte Andrückband
im Aufnahmeschlitz festgeklemmt werden kann. Im eingeklemmten Zustand
ist das Andrückband so über die halbzylindrisch
gekrümmten, als Lagerstellen dienenden Stützabschnitte
in das Innere der Ausnehmung geführt, dass sich am unbelasteten
Andrückband eine in das Innere des Trägerelementes
gerichtete Krümmung ausbildet, wobei die konkavzylindrisch
gekrümmte Vorderseite des Andrückbandes als Andrückfläche
für das Finishband 20 dient. Das Andrückband 970 ist
ein Federstahlband mit ca. 0,3 mm Materialstärke. Die strichpunktierten
Kreise am Werkstückabschnitt 13 repräsentieren
maßstabsgetreu den minimalen Durchmesser 50 mm und den maximalen
Durchmesser 58 mm von Werkstückabschnitten, die mit Hilfe
dieser Andrückeinrichtung bearbeitet werden können.
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Die
in den 10 und 11 gezeigten
Andrückeinrichtungen sind für Finishvorrichtungen
vorgesehen, die nicht mit Finishband arbeiten, sondern mit Schleifkörpern
(sog. Finishsteinen), deren mit Schneidmittel besetzten Vorderflächen
direkt auf die zu bearbeitende Werkstückoberfläche
aufgedrückt werden. Das Trägerelement 1060 der
Andrückeinrichtung 1050 in 10 hat
den gleichen Aufbau wie das Trägerelement 960 aus 9.
Auch die Klemmeinrichtungen 1065 zum Einklemmen der Enden
des Andrückbandes 1070 haben den gleichen Aufbau. Das
Andrückband ist ein Federstahlband mit ca. 0,3 mm Materialstärke
und trägt an seiner dem Werkstückabschnitt 13 zugewandten
Vorderseite drei mit gegenseitigem Abstand angeordnete Schneidstoffkörper
in Form von Diamantleisten 1080, deren Länge in
Querrichtung des Andrückbandes im Wesentlichen der Breite
des Andrückbandes in Querrichtung entspricht. Die Breite
der Diamantleisten (gemessen in Längsrichtung des Antriebbandes)
ist jeweils so bemessen, dass der Eingriffswinkel in Umfangsrichtung
einer einzigen Diamantleiste im Bereich zwischen ca. 10° und
ca. 20°, beispielsweise bei 15° liegt. Die dem
Werkstück zugewandte Vorderflächen sind jeweils
mit einer konkavzylindrischen Profilierung versehen, so dass jede
der Diamantleisten über ihre gesamte Breite an der Werkstückoberfläche großflächig
anliegt. Der gegenseitige Abstand der Diamantleisten ist größer
als die Breite der Diamantleisten in Bandrichtung und kann beispielsweise
zwischen 120% und 200% dieser Breite betragen. Die drei Schneidstoffkörper 1070 decken
insgesamt einen Eingriffswinkel von ca. 135° ab. Häufig
liegt der Gesamteingriffswinkel zwischen 90° und 150°.
Durch die Biegeelastizität des Andrückbandes ist
eine Anpassungsfähigkeit der Andrückeinrichtung
an Werkstückabschnitte unterschiedlichen Durchmessers gegeben,
wobei jedoch darauf zu achten ist, dass bei gegebener Profilierung
der abrasiven Vorderseiten der Schneidstoffkörper bei allen
Durchmessern des Durchmesserbereichs ein relativ großflächiger
Arbeitseingriff stattfindet. Dank der großen Zwischenräume
zwischen den einzelnen Schneidstoffkörpern sind die Zuführung
von Kühlschmierstoff und die Späneabfuhr sehr
wir kungsvoll möglich, so dass auch bei hohen Andrückkräften
und entsprechend großem Materialabtrag eine störungsfreie
Bearbeitung sichergestellt ist.
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Bei
der in 11 dargestellten Andrückeinrichtung 1150 sind
das Trägerelement 1160 und die Klemmeinrichtungen 1165 identisch
wie bei den Ausführungsformen von 9 und 10.
Auch bei dieser Ausführungsform trägt das Federstahl-Andrückband 1170 an
seiner dem Werkstück zugewandten Vorderseite mehrere Schneidstoffkörper 1180,
die auf das metallische Andrückband beispielsweise aufgelötet
oder aufgeklebt sein können. Im Unterschied zur Ausführungsform
von 10 sind jedoch wesentlich mehr leistenförmige
Schneidstoffkörper vorgesehen, nämlich neuen relativ
schmale Diamantleisten, deren Eingriffswinkel in Umfangsrichtung
jeweils deutlich weniger als 10° beträgt. Alternativ
können anstelle der Diamantleisten z. B. auch harte, keramische
Honsteine oder Honleisten verwendet werden. Der gegenseitige Abstand
zwischen den Schneidstoffkörpern in Bandrichtung ist geringer
als die Breite der Schneidstoffkörper und kann beispielsweise
zwischen 50% und 90% dieser Breite betragen. Der gegenseitige Abstand
sollte so bemessen sein, dass sich die einzelnen Schneidstoffkörper auch
bei der größtmöglichen vorgesehenen Krümmung
(kleinstmöglicher vorgesehener Krümmungsradius
des Werkstückabschnittes) im Bereich der Eingriffsseiten
nicht berühren. Auch hier kann über den Gesamt-Eingriffsbereich
von beispielsweise 90° bis 150° mit hohen Flächenpressungen
gearbeitet werden und es ist durch die zwischen den Leisten ausgebildeten,
in Querrichtung verlaufenden Kanäle eine wirksame Kühlschmierstoffzufuhr
und Späneabfuhr gewährleistet. Da die dem Werkstück
zugewandten, abrasiven Vorderseiten der Schneidstoffkörper jedoch
nur eine relativ geringe Breite in Umfangsrichtung haben, kann hier
auf eine Profilierung zur Anpassung an die Krümmung der
Werkstückaußenseite verzichtet werden. Daher sind
solche Ausführungsformen in der Herstellung besonders kostengünstig und
können auch über einen größeren
Durchmesserbereich verwendet werden. Die Anpassungsfähigkeit der
Andrückeinrichtung an unterschiedliche Werkstückdurchmesser
ist in jedem Fall durch die Biegeelastizität des Andrückbandes
gegeben.
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12 zeigt
die dem Werkstück zuzuwendende Vorderseite eines metallischen
biegeelastischen Andrückbandes 1270. An der Vorderseite
ist ein zweidimensional ausgedehntes Feld von relativ kleinen, im
Wesentlichen quadratischen Schneidmittelzonen 1280 angeordnet,
deren mittlerer Durchmesser im Beispielsfall zwischen 3 und 5 mm
beträgt und damit wesentlich kleiner ist als die Breite
B des Andrückbandes quer zur Bandrichtung (hier ca. 25 bis
30 mm). Die gleichmäßig verteilten Schneidmittelzonen
(Schneidmittelpads) sind kleine Beschichtungsflecken mit galvanisch
gebundenen Diamantkörnern, die mit Hilfe einer durchlöcherten
Maske in einem Beschichtungsprozess auf das metallische Andrückband
aufgebracht werden. Bei anderen Ausführungsformen können
die Schneidmittelzonen bzw. Pads auch durch aufgeklebte oder aufgelötete Scheidleistenabschnitte
gebildet sein. Der gegenseitige Abstand der Schneidmittelzonen beträgt
z. B. zwischen 3 mm und 5 mm, so dass ein zweidimensional ausgedehntes
Feld von Schneidmittelzonen gebildet wird, zwischen denen in Längsrichtung
und in Querrichtung des Andrückbandes schneidmittelfreie Kanäle 1285 verlaufen.
Der Flächenanteil der Kanäle liegt in einer ähnlichen
Größenordnung wie der Flächenanteil der
Schneidmittelzonen, so dass eine zuverlässige Kühlschmierstoffzufuhr
und Späneabfuhr gewährleistet ist. Das Feld von
Schneidmittelzonen kann z. B an Stelle der Schneidkörper 1080 oder 1180 bei
den Ausführungsbeispielen in 10 oder 11 vorgesehen
sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0781627
B1 [0006]
- - EP 1506839 B1 [0008]
- - DE 13607775 A1 [0009]