DE102011007732B4 - finish system - Google Patents
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Abstract
Finishsystem (10), umfassend einen Finishsteinhalter (12) zum Halten eines Finishsteins (14) und einen Werkstückantrieb (34) zum Antrieb eines finishend zu bearbeitenden Werkstücks (30) um eine Rotationsachse (32), dadurch gekennzeichnet, dass der Finishsteinhalter (12) um eine zu der Rotationsachse (32) parallele Schwenkachse (48) verschwenkbar ist und dass eine Einstelleinrichtung (68) vorgesehen ist, mittels welcher die Relativlage der Schwenkachse (48) und der Rotationsachse (32) derart einstellbar ist, dass in einem ersten Abnutzungszustand des Finishsteins (14) die Schwenkachse (48) bezogen auf die Rotationsachse (32) außerhalb einer durch die rotierende Werkstückoberfläche (46) definierten Hüllfläche (44) des Werkstücks (30) und in einem auf den ersten Abnutzungszustand folgenden zweiten Abnutzungszustand des Finishsteins (14) die Schwenkachse (48) zwischen der Hüllfläche (44) und der Rotationsachse (32) anordenbar ist.A finishing system (10) comprising a finishing stone holder (12) for holding a finishing stone (14) and a workpiece drive (34) for driving a finish-machined workpiece (30) about a rotation axis (32), characterized in that the finishing stone holder (12) about a to the rotation axis (32) parallel pivot axis (48) is pivotable and that an adjusting device (68) is provided, by means of which the relative position of the pivot axis (48) and the axis of rotation (32) is adjustable such that in a first state of wear of the Finishing stone (14) the pivot axis (48) with respect to the axis of rotation (32) outside a defined by the rotating workpiece surface (46) envelope surface (44) of the workpiece (30) and in a following state of wear second wear state of the finishing stone (14) the pivot axis (48) between the enveloping surface (44) and the rotational axis (32) can be arranged.
Description
Die Erfindung betrifft ein Finishsystem, umfassend einen Finishsteinhalter zum Halten eines Finishsteins und einen Werkstückantrieb zum Antrieb eines finishend zu bearbeitenden Werkstücks um eine Rotationsachse.The invention relates to a finishing system comprising a finishing stone holder for holding a finishing stone and a workpiece drive for driving a workpiece to be finish-machined about an axis of rotation.
Die finishende Bearbeitung eines Werkstücks ist ein auch als ”Superfinishen” oder ”Feinstbearbeitungsverfahren” bezeichnetes Verfahren zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks. Bei diesem Verfahren wird ein abrasiv wirkender Finishstein auf die zu bearbeitende Werkstückoberfläche gedrückt. Dabei rotiert die zu bearbeitende Werkstückoberfläche. Üblicherweise wird der Rotation der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche eine oszillierende Bewegung überlagert, bei welcher sich der Finishstein und die zu bearbeitende Werkstückoberfläche in zu der Rotationsachse parallelen Richtungen relativ zueinander bewegen.Finish finishing of a workpiece is a method of surface machining a workpiece, also referred to as "superfinishing" or "microfinishing". In this process, an abrasive finishing stone is pressed onto the workpiece surface to be machined. The workpiece surface to be machined rotates. Usually, the rotation of the workpiece surface to be machined is superimposed on an oscillating movement, in which the finishing stone and the workpiece surface to be machined move in directions parallel to the axis of rotation relative to one another.
Um die Herstellung hochgenauer Oberflächen gewährleisten zu können, ist eine sorgfältige Einrichtung des Finishsystems erforderlich. Dabei muss um eine korrekte Relativlage des Finishsteins und des Werkstücks gewährleistet sein. Diese korrekte Relativlage muss während der Bearbeitung eines Werkstücks oder einer Serie von Werkstücken auch mit zunehmender Abnutzung des Finishsteins aufrechterhalten werden. Es ist daher gewünscht, den zeitlichen Aufwand zur Einrichtung eines Finishsystems zu minimieren.In order to ensure the production of high-precision surfaces, a careful set up of the finishing system is required. It must be ensured by a correct relative position of the finishing stone and the workpiece. This correct relative position must be maintained during the machining of a workpiece or a series of workpieces with increasing wear of the finishing stone. It is therefore desirable to minimize the time required to set up a finish system.
Aus der
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Finishsystem zu schaffen, welches die Möglichkeit der Herstellung hochgenauer Oberflächen mit einem geringen Aufwand zur Einrichtung des Finishsystems kombiniert.On this basis, the present invention has the object to provide a finishing system, which combines the possibility of producing high-precision surfaces with little effort to set up the finish system.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Finishsteinhalter um eine zu der Rotationsachse parallele Schwenkachse verschwenkbar ist und dass eine Einstelleinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher die Relativlage der Schwenkachse und der Rotationsachse derart einstellbar ist, dass in einem ersten Abnutzungszustand des Finishsteins die Schwenkachse bezogen auf die Rotationsachse außerhalb einer durch die rotierende Werkstückoberfläche definierten Hüllfläche des Werkstücks und in einem auf den ersten Abnutzungszustand folgenden zweiten Abnutzungszustand des Finishsteins die Schwenkachse zwischen der Hüllfläche und der Rotationsachse anordenbar ist.This object is achieved in that the finishing stone holder is pivotable about a pivot axis parallel to the axis of rotation and that an adjustment is provided by means of which the relative position of the pivot axis and the rotation axis is adjustable such that in a first state of wear of the finishing stone, the pivot axis based on the axis of rotation can be arranged outside of an envelope surface of the workpiece defined by the rotating workpiece surface and in a second state of wear of the finishing stone following the first state of wear, the pivot axis between the envelope surface and the axis of rotation can be arranged.
Durch die Verschwenkbarkeit des Finishsteinhalters um eine zu der Rotationsachse parallele Schwenkachse wird ein Freiheitsgrad geschaffen, der es ermöglicht, dass sich eine Wirkfläche des Finishsteins vollflächig an die zu bearbeitende Werkstückoberfläche anlegt. Insbesondere ist der Finishsteinhalter passiv um die Schwenkachse verschwenkbar; es ist also kein Aktor (beispielsweise in Form eines Motors) vorgesehen, mittels welchem eine extern gesteuerte, aktive Verschwenkung des Finishsteinhalters um die Schwenkachse erfolgt.Due to the pivotability of the finishing stone holder about a pivot axis parallel to the axis of rotation, a degree of freedom is created which makes it possible for an effective surface of the finishing stone to be fully applied to the workpiece surface to be machined. In particular, the finish stone holder is passively pivotable about the pivot axis; So there is no actuator (for example in the form of a motor) is provided by means of which an externally controlled, active pivoting of the finish stone holder takes place about the pivot axis.
Bei dem erfindungsgemäßen Finishsystem ist außerdem vorgesehen, dass die Relativlage der Rotationsachse und der hierzu parallelen Schwenkachse einstellbar ist. Hierbei wird die Relativlage der Schwenkachse und der Rotationsachse in Abhängigkeit eines Abnutzungszustands des Finishsteins eingestellt. In einem ersten Abnutzungszustand ist der Finishstein weniger stark abgenutzt als in einem zweiten Abnutzungszustand. Dies bedeutet, dass der Finishstein in dem ersten Abnutzungszustand eine größere quer zu der Wirkfläche des Finishsteins gemessene Länge aufweist als in dem zweiten Abnutzungszustand.In the finish system according to the invention, it is also provided that the relative position of the axis of rotation and the pivot axis parallel thereto can be adjusted. In this case, the relative position of the pivot axis and the axis of rotation is set as a function of a state of wear of the finishing stone. In a first state of wear, the finishing stone is less worn than in a second state of wear. This means that in the first wear condition, the finish stone has a greater length measured transversely to the effective area of the finish stone than in the second wear condition.
Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass mit zunehmender Abnutzung des Finishsteins die Schwenkachse niedriger zu der Rotationsachse beabstandet wird. In einem ersten Abnutzungszustand des Finishsteins ist die Schwenkachse so angeordnet, dass sie bezogen auf die Rotationsachse außerhalb einer durch die rotierende Werkstückoberfläche definierten Hüllfläche des Werkstücks angeordnet ist. In dieser Konfiguration übt die zu bearbeitende Werkstückoberfläche auf die Wirkfläche des Finishsteins eine Kraft aus, welche den Finishstein um die Schwenkachse in einer ersten Richtung verschwenkt. Mit zunehmender Abnutzung des Finishsteins und mit zunehmender Verkleinerung des Abstands zwischen der Schwenkachse und der Rotationsachse wird in einem zweiten Abnutzungszustand eine Konfiguration erreicht, in welcher die Schwenkachse des Finishsteins so weit in Richtung auf die Rotationsachse verschoben ist, dass sie zwischen der Hüllfläche des Werkstücks und der Rotationsachse angeordnet ist. Da die um die Rotationsachse rotierende Werkstückoberfläche eine in Drehrichtung wirkende Kraft auf die Wirkfläche des Finishsteins ausübt, die Schwenkachse nunmehr jedoch in einen Bereich zwischen der Hüllfläche und der Rotationsachse verlagert ist, wird der Finishstein in einer zweiten, der ersten Schwenkrichtung entgegengesetzten Schwenkrichtung um die Schwenkachse verschwenkt.In the context of the invention it is provided that with increasing wear of the finishing stone, the pivot axis is spaced lower to the axis of rotation. In a first wear state of the finishing stone, the pivot axis is arranged such that, with respect to the axis of rotation, it is arranged outside an enveloping surface of the workpiece defined by the rotating workpiece surface. In this configuration, the workpiece surface to be machined exerts a force on the active surface of the finishing stone which pivots the finishing stone about the pivot axis in a first direction. With increasing wear of the finishing stone and with increasing reduction of the distance between the pivot axis and the rotation axis, a configuration is achieved in a second wear condition in which the pivot axis of the finishing stone is displaced so far towards the axis of rotation that it is between the envelope surface of the workpiece and the axis of rotation is arranged. Since the workpiece surface rotating around the axis of rotation exerts a force acting in the direction of rotation on the active surface of the finishing stone, but the pivot axis is now displaced into a region between the envelope surface and the axis of rotation, the finishing stone is in a second, opposite to the first pivot direction pivoting direction about the pivot axis pivoted.
Das erfindungsgemäße Finishsystem ermöglicht eine weitestgehend vollständige Nutzung der Gebrauchslänge eines Finishsteins, sodass Einrichtarbeiten auf ein Minimum reduziert werden können. Insbesondere kann ein linienförmiger Kontakt einer Wirkfläche des Finishsteins mit dem zu bearbeitenden Werkstück vermieden werden, sodass besonders gute Rundheitswerte erzielt werden können.The finishing system according to the invention allows a largely complete use of the useful length of a finishing stone, so that setup work can be reduced to a minimum. In particular, a linear contact of an effective surface of the finishing stone with the workpiece to be machined can be avoided, so that particularly good roundness values can be achieved.
Darüber hinaus wird einem einseitigen Finishsteinverschleiß vorgebeugt. Das erfindungsgemäße Finishsystem ermöglicht außerdem einen besonders schonenden Umgang mit dem Finishstein, sodass das Risiko von Finishsteinbrüchen reduziert wird.In addition, one-sided finishing stone wear is prevented. The finish system according to the invention also allows a particularly gentle handling of the finishing stone, so that the risk of finishes quarries is reduced.
Um eine besonders gute Ausnutzung einer nutzbaren Länge des Finishstein zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass der Finishstein eine Finishsteinlängsachse aufweist, welche in einer neutralen Finishsteinstellung senkrecht zu der Rotationsachse verläuft, wobei der Finishstein ausgehend von der neutralen Finisheinstellung in einander entgegengesetzten Schwenkrichtungen um die Schwenkachse verschwenkbar ist. Dies ermöglicht eine Anpassung der Wirkfläche des Finishsteins ausgehend von einer neutralen Finishsteinstellung in eine erste Endschwenklage, welche dann erreicht ist, wenn die Wirkfläche des Finishsteins, die Schwenkachse des Finishsteins und die Hüllfläche der Werkstückoberfläche miteinander übereinstimmen. Ausgehend von dieser ersten Schwenklage kann der Finishstein in vorstehend beschriebener Weise zurückverschwenkt werden, die neutrale Finishsteinstellung einnehmen und schließlich in eine entgegengesetzte zweite Endschwenklage verschwenken. Die Verschwenkung aus der ersten in die zweite Endschwenklage erfolgt ausgehend von einer Konfiguration, in welcher die Schwenklage mit der Hüllfläche des Werkstücks übereinstimmt, hin zu einer Konfiguration, in welcher die Schwenklage des Finishsteins zwischen der Hüllfläche und der Rotationsachse des Werkstücks angeordnet ist.In order to ensure a particularly good utilization of a usable length of the finishing stone, it is proposed that the finishing stone has a finish stone longitudinal axis, which runs in a neutral finish stone position perpendicular to the axis of rotation, wherein the finishing stone, starting from the neutral Finisheinstellung in opposite pivoting directions pivotable about the pivot axis is. This allows an adaptation of the effective surface of the finishing stone from a neutral finish stone position in a first Endschwenklage, which is achieved when the effective surface of the finishing stone, the pivot axis of the finishing stone and the envelope surface of the workpiece surface coincide with each other. Starting from this first pivot position, the finishing stone can be swung back in the manner described above, take the neutral finish stone position and finally pivot in an opposite second Endschwenklage. The pivoting from the first to the second Endschwenklage carried out from a configuration in which the pivot position coincides with the envelope surface of the workpiece, to a configuration in which the pivot position of the finishing stone between the envelope surface and the axis of rotation of the workpiece is arranged.
Bevorzugt ist es ferner, dass der Finishstein eine Gesamtnutzlänge aufweist, dass der erste Abnutzungszustand einer zuerst abnutzbaren Hälfte der Gesamtnutzlänge zugeordnet ist und dass der zweite Abnutzungszustand einer zuletzt abnutzbaren Hälfte der Gesamtnutzlänge zugeordnet ist. Anders ausgedrückt: Bei einem frischen, unbenutzten Finishstein liegt die frische Wirkfläche des Finishsteins an der Hüllfläche des Werkstücks an. Dabei ist die Schwenkachse des Finishsteins zu der Hüllfläche mit einem ersten Abstand (bezogen auf die Rotationsachse nach radial außen) beabstandet. In einem vollständig abgenutzten Zustand des Finishsteins liegt die zuletzt nutzbare Wirkfläche des Finishsteins ebenfalls an der Hüllfläche des Werkstücks an. Dabei ist die Schwenkachse des Finishsteins zu der Hüllfläche mit einem zweiten Abstand (bezogen auf die Rotationsachse nach radial innen) beabstandet. Das Maß dieses zweiten Abstands ist identisch oder ähnlich zu dem Maß des ersten Abstands.It is further preferred that the finishing stone has a total useful life, that the first wear condition is associated with a first wearable half of the total useful life, and that the second wear condition is associated with a last wearable half of the total useful life. In other words, in a fresh, unused finishing stone, the fresh working surface of the finishing stone bears against the envelope surface of the workpiece. In this case, the pivot axis of the finishing stone to the envelope surface with a first distance (relative to the axis of rotation radially outward) spaced. In a completely worn-out state of the finishing stone, the last usable effective area of the finishing stone is also applied to the envelope surface of the workpiece. In this case, the pivot axis of the finishing stone to the envelope surface at a second distance (with respect to the axis of rotation radially inward) spaced. The measure of this second distance is identical or similar to the measure of the first distance.
In vorteilhafter Weise umfasst die Einstelleinrichtung des Finishsystems eine Führungseinrichtung zur Führung der Schwenkachse und/oder der Rotationsachse entlang einer Führungsbahn. Entlang dieser Führungsbahn kann die absolute Raumlage der Schwenkachse oder der Rotationsachse oder eine Relativlage der Schwenkachse und der Rotationsachse vorgegeben werden.In an advantageous manner, the setting device of the finishing system comprises a guide device for guiding the pivot axis and / or the axis of rotation along a guideway. Along this guideway, the absolute spatial position of the pivot axis or the axis of rotation or a relative position of the pivot axis and the axis of rotation can be specified.
Die Einstellung der Relativlage zwischen Schwenkachse und Rotationsachse kann beispielsweise schwerkraftunterstützt erfolgen. Wenn beispielsweise die Rotationsachse ortsfest ist, kann die Schwenkachse des Finishsteins schwerkraftunterstützt nach unten in Richtung auf die Rotationsachse nachgeführt werden. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn eine Antriebseinrichtung zum Antrieb der Schwenkachse und/oder der Rotationsachse entlang der Führungsbahn vorgesehen ist, sodass die Relativlage schwerkraftunabhängig einstellbar ist.The adjustment of the relative position between the pivot axis and rotation axis can be done, for example, gravity assisted. For example, if the axis of rotation is stationary, the pivot axis of the finishing stone can be gravity-assisted down in the direction of the axis of rotation tracked. It is advantageous, however, if a drive device for driving the pivot axis and / or the axis of rotation along the guideway is provided, so that the relative position is independent of gravity adjustable.
Für ein besonders gutes Finishergebnis ist es bevorzugt, wenn eine Anpresseinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher der Finishstein elastisch nachgiebig gegen die zu bearbeitende Werkstückoberfläche andrückbar ist. Eine solche Anpresseinrichtung ist insbesondere von Vorteil, wenn Werkstückoberflächenabschnitte bearbeitet werden sollen, welche zu der Rotationsachse nicht rotationssymmetrisch sind. Die Anpresseinrichtung kann beispielsweise in Form einer Feder ausgebildet sein.For a particularly good finish result, it is preferred if a pressing device is provided, by means of which the finishing stone is resiliently pressed against the workpiece surface to be machined. Such a pressing device is particularly advantageous when workpiece surface sections are to be processed, which are not rotationally symmetrical to the axis of rotation. The pressing device can be designed, for example, in the form of a spring.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Anpresseinrichtung als Antriebseinrichtung zum Antrieb der Schwenkachse und/oder der Rotationsachse entlang einer Führungsbahn wirksam ist. Dies bedeutet, dass die Anpresseinrichtung nicht nur einen Anpressdruck für den Finishstein bereitstellt, sondern auch eine Nachführung der Schwenkachse in Richtung auf die Rotationsachse ermöglicht.In a preferred embodiment it is provided that the pressing device is effective as a drive device for driving the pivot axis and / or the axis of rotation along a guideway. This means that the pressing device not only provides a contact pressure for the finishing stone, but also allows tracking of the pivot axis in the direction of the axis of rotation.
Besondere Vorteile hinsichtlich der Genauigkeit der herzustellenden Werkstückoberfläche und der Minimierung des Einrichtungsaufwands des Finishsystems ergeben sich, wenn die Hüllfläche durch eine zu der Rotationsachse exzentrisch versetzte Exzenterfläche definiert ist. Die Exzenterfläche ist also die zu bearbeitende Werkstückoberfläche, welche um eine Exzenterflächenachse rotiert, die zu der Rotationsachse des Werkstücks versetzt ist.Particular advantages with regard to the accuracy of the workpiece surface to be produced and the minimization of the setup effort of the finish system arise when the envelope surface is defined by an eccentric surface offset eccentrically with respect to the axis of rotation. The eccentric surface is thus the workpiece surface to be machined, which rotates about an eccentric surface axis which is offset from the axis of rotation of the workpiece.
Im Folgenden werden bevorzugte Möglichkeiten der konstruktiven Realisierung einer Schwenkachse beschrieben.In the following preferred ways of constructing a pivot axis will be described.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Schwenkachse gleich der Drehachse eines Schwenklagers. In diesem Fall stimmt die Schwenkachse also mit einer körperlichen Drehachse eines Schwenklagers überein.According to an advantageous embodiment of the invention, the pivot axis is equal to the axis of rotation of a pivot bearing. In this case, it's true the pivot axis thus coincide with a physical axis of rotation of a pivot bearing.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verläuft die Schwenkachse durch den Krümmungsmittelpunkt eines Bogenführungslagers. Das Bogenführungslager ermöglicht die Definition einer virtuellen Schwenkachse. Dabei ist die Lage der Schwenkachse durch die Stärke der Krümmung des Bogenführungslagers vorgegeben.In a further preferred embodiment of the invention, the pivot axis extends through the center of curvature of a sheet guide bearing. The bow guide bearing allows the definition of a virtual pivot axis. The position of the pivot axis is predetermined by the strength of the curvature of the sheet guide bearing.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele.Further features and advantages of the invention are the subject of the following description and the drawings of preferred embodiments.
In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:
Eine Ausführungsform eines Finishsystems ist in den Figuren mit dem Bezugszeichen
Der Finishstein
Der Finishstein
Der Finishstein
Das Werkstück
Das Werkstück
Das Werkzeug
Der Finishsteinhalter
Die Schwenkachse
Die Schwenkachse
Bevorzugt ist es, wenn sich die Schwenkachse
Mit dem Begriff ”Verschwenkbarkeit” ist gemeint, dass der Finishsteinhalter
Die Lage des Schwenklagers
Ausgehend von dem in
Durch die an der Wirkfläche
Nach Abnutzung der zuerst nutzbaren Hälfte
Ausgehend von einem Zustand, in welchem die Schwenkachse
Während der Abnutzung der zuletzt abnutzbaren Hälfte
Bei vollständiger Abnutzung des Finishsteins
Nach Nutzung der Gesamtnutzlänge
Es versteht sich, dass im Rahmen der vorstehend beschriebenen Nutzung der Gesamtnutzlänge
Im Rahmen der finishenden Bearbeitung eines Werkstücks
Eine in den
Bei dem Finishsystem
An dem Führungselement
Beispiele für Einstelleinrichtungen
Grundsätzlich ist es möglich, dass die Führungsbahn
Optional weist die Einstelleinrichtung
Um die finshende Überarbeitung einer Exzenterfläche
Es ist möglich, sowohl eine Antriebseinrichtung
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