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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung von konvexen Werkstückoberflächen, insbesondere von im Wesentlichen zylindrischen Werkstückoberflächen. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Feinbearbeitung der Lagerflächen von Wellen, z. B. von Getriebewellen, Kurbelwellen, Nockenwellen usw.
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Zur Feinbearbeitung einer Werkstückoberfläche wird ein mit einem feinkörnigen Schneidmittel versehenes Werkzeug mit einer vorbestimmten Andrückkraft gegen die Werkstückoberfläche gedrückt, wobei zur Erzeugung eines Materialabtrages zwischen dem Werkzeug und der Werkstückoberfläche eine Relativbewegung realisiert wird. Dabei können sowohl das Werkzeug als auch das Werkstück oder beide bewegt werden.
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Ein bevorzugtes Werkzeug sind Schleifbänder, die mit einer Andrückeinrichtung gegen die zu bearbeitende Werkstückoberfläche gedrückt werden. Die Andrückeinrichtung kann dabei so ausgebildet sein, dass das Schleifband in eine der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche angepasste Form gebracht wird.
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Aus der
DE 10 2007 051 047 A1 ist eine Andrückeinrichtung zum Andrücken von Schneidmitteln an die Umfangsflächen von im Wesentlichen zylindrischen Werkstückabschnitten bekannt, die in einer bevorzugten Ausbildung ein biegeelastisches Andrückband, z. B. ein Metallband aus einem federelastischen Metall oder ein elastisches Kunststoffband mit in Bandrichtung verlaufenden inelastischen Fasern, umfasst, das an zwei mit Abstand zueinander angeordneten Lagern eines Trägerelementes befestigt ist, wobei der Kontaktbereich zwischen dem Andrückband und dem Werkstück zwischen den genannten Lagern liegt. Die die Feinbearbeitung bewirkenden Schneidmittel sind an der dem Werkstück zugewandten Seite am Andrückband angeordnet. Das Andrückband und das Werkstück sind so zueinander positioniert, dass sich die Schneidmittel am Andrückband unter federelastischer Verformung des Andrückbandes mindestens abschnittsweise an die zu bearbeitende Werkstückoberfläche anlegen. Der besondere Vorteil der in der DE 10 2007 051 047 A1 beschriebenen Andrückeinrichtung besteht darin, dass sie sich durch Änderung ihrer Geometrie an unterschiedliche Durchmesser des zu bearbeitenden Werkstückabschnittes anpasst. Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch die über die Andrückfläche ungleichmäßige Verteilung der Andrückkraft, mit der die Schleifmittel gegen die zu bearbeitende Werkstückoberfläche gedrückt werden.
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Hinzu kommt ein vergleichsweise geringer Umschlingungswinkel des Andrückbandes um den zu bearbeitenden im Wesentlichen zylindrischen Werkstückabschnitt.
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Eine ähnliche, jedoch auf ein Schleifband als Werkzeug eingeschränkte Lösung wird in der
DE 103 32 605 B4 offenbart. Die hier beschriebene Anpressvorrichtung umfasst ein zwischen zwei Umlenkelementen aufgespanntes blattförmiges biegbares Andrückelement, das eine Folie, ein Blech, Leder oder ein Gewebe sein kann, mittels dessen das Schleifband gegen das zu bearbeitende Werkstück gedrückt wird. Die Umlenkelemente sind bevorzugt durch einen zangenartigen Aufbau gelenkig miteinander verbunden. Auch mittels dieser Anpressvorrichtung können zylindrische Werkstücke mit unterschiedlichem Durchmesser bearbeitet werden. Die Anpressvorrichtung ermöglicht darüber hinaus für zylindrische Werkstücke mit kreisförmigem Querschnitt einen vergleichsweise großen Umschlingungswinkel des Andrückelementes um das zu bearbeitende Werkstück. Jedoch haftet auch dieser Lösung der Nachteil an, dass eine über die Andrückfläche ungleichmäßige Verteilung der Andrückkraft, mit der das Schleifband gegen die zu bearbeitende Werkstückoberfläche gedrückt wird, vorliegt.
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Aus der
AT 004 931 U1 ist eine Bandschleifmaschine mit einem endlosen Schleifband bekannt, bei der das Schleifband über zwei im Abstand zueinander angeordnete Umlenkwalzen geführt wird und zwischen den Umlenkwalzen ein zum Andrücken des Schleifbandes an ein Werkstück dienender Schleifbereich definiert ist, wobei das Schleifband ein zu bearbeitendes Werkstück in Form eines Rundkörpers mit einem großen Umschlingungswinkel umschlingt. Das Schleifband wird durch eine Spannvorrichtung gespannt. Die bei dieser Bandschleifmaschine aufbringbare Andrückkraft des Schleifbandes gegen die zu bearbeitende Werkstückoberfläche ist bezüglich ihrer Größe von der Spannung des Schleifbandes abhängig und damit sehr eingeschränkt. Hinzu kommt eine sehr ungleichmäßige Verteilung der Andrückkraft über die Andrückfläche. Für eine Feinbearbeitung mit hohen Qualitätsanforderungen ist diese Bandschleifmaschine nicht geeignet.
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Des Weiteren sind beispielsweise aus der
DE 198 50 216 A1 oder der
EP 1 506 839 B1 Vorrichtungen zur Feinbearbeitung von im Wesentlichen zylindrischen Werkstückoberflächen mittels eines Schleifbandes bekannt, die der Geometrie des zu bearbeitenden Werkstückes angepasste, das Werkstück halbschalenförmig umgreifende Andrückelemente aufweisen, mittels derer das Schleifband gegen die zu bearbeitende Werkstückoberfläche gedrückt wird. Derartige Lösungen mit der Geometrie des zu bearbeitenden Werkstückes angepassten Andrückelementen bilden einen großen Umschlingungswinkel des Schleifbandes um das zu bearbeitende Werkstück und eine gleichmäßige Verteilung der Andrückkraft über die Andrückfläche aus. Sie ermöglichen eine hohe Qualität der Feinbearbeitung der Werkstückoberfläche, sind jedoch hinsichtlich ihres Anwendungsbereiches auf zylindrische Werkstücke mit eng toleriertem gleichen Durchmesser eingeschränkt.
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Eine Weiterbildung der vorgenannten Lösung wird in der
EP 0 338 224 A2 offenbart. Bei dieser Lösung ist das halbschalenförmig ausgebildete Andrückelement zum Andrücken des Schleifbandes gegen die zu bearbeitende zylindrische Werkstückoberfläche federelastisch ausgebildet oder federelastisch abgestützt, um so die Qualität der Feinbearbeitung, insbesondere die Rundheit des feinbearbeiteten zylindrischen Werkstückes, zu erhöhen. Die federelastische Ausbildung des Andrückelementes wird durch einen oder mehrere konzentrisch zur Achse des halbschalenförmig ausgebildeten Andrückelementes verlaufende Ringspalte erreicht. Auch diese Lösung ist hinsichtlich ihres Anwendungsbereiches auf zylindrische Werkstücke mit eng toleriertem gleichen Durchmesser eingeschränkt.
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Eine weitere Lösung zur Feinstbearbeitung von zylindrischen Innen- oder Außenflächen eines Werkstückes mittels eines Schleifbandes wird in der
DE 44 44 239 A1 beschrieben. Dabei wird das Schleifband durch eine flexible Bearbeitungsschale, die sich radial an die zu bearbeitende Werkstückoberfläche kreisgeometrisch anpassen kann, an die zu bearbeitende zylindrische Werkstückoberfläche angedrückt. Die Flexibilität und damit die Anpassbarkeit der Bearbeitungsschale an die zu bearbeitende Werkstückoberfläche wird durch parallel zur Drehachse des Werkstückes verlaufende randoffene Ausnehmungen in der dem zu bearbeitenden Werkstück zugewandten und/oder abgewandten Oberfläche der Bearbeitungsschale erreicht. Die Anpassbarkeit der Bearbeitungsschale an unterschiedliche Durchmesser des zu bearbeitenden zylindrischen Werkstückes ist jedoch vergleichsweise gering und bezieht sich grundsätzlich auf den Ausgleich üblicher Fertigungstoleranzen des zu bearbeitenden Werkstückes vor der Feinbearbeitung. Die Lösung ist daher hinsichtlich ihres Anwendungsbereiches auf zylindrische Werkstücke mit im Wesentlichen gleichem Durchmesser eingeschränkt.
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Die
US 2012/0222230 A1 offenbart ein Werkzeug bzw. ein Zusatzgerät für eine Handschleifmaschine in Form eines flexiblen Kopfes, bestehend aus einem flexiblen Rahmen, der ein im Wesentlichen spitzwinkliges Dreieck bildet, wobei der Rahmen zwei flexible Seitenwände aufweist, die an einer Seite spitzwinklig aufeinander zu laufen und an der anderen Seite mittels eines weiteren bevorzugt starren Seitenwandteiles miteinander verbunden sind und zwischen den beiden flexiblen Seitenwänden eine Vielzahl starrer Streben angeordnet sind, die mit Gelenkverbindungen jeweils mit den flexiblen Seitenwänden verbunden sind, derart, dass bei Aufbringen einer Kraft auf mindestens eine der beiden flexiblen Seitenwände die Enden dieser Seitenwand in Richtung der Kraft ausgelenkt werden (Fin Ray Effekt). Auf den Seitenwandteilen ist Schleifpapier befestigt. Das offenbarte Werkzeug bzw. Zusatzgerät für eine Handschleifmaschine hat den Vorteil, dass sich seine Form beim Andrücken an eine gekrümmte Oberfläche an die Krümmung dieser Oberfläche anpasst. Zur Feinbearbeitung mit hohen Qualitätsanforderungen ist dieses Werkzeug jedoch nicht geeignet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung konvexer Werkstückoberflächen, die bei hoher Qualität der Feinbearbeitung einen breiten Anwendungsbereich aufweist. Die Vorrichtung soll insbesondere die Feinbearbeitung von Werkstückoberflächen, insbesondere von im Wesentlichen zylindrischen Werstückoberflächen mit unterschiedlichen Durchmessern, ermöglichen und dabei eine hohe Gleichmäßigkeit der Verteilung der Andrückkraft über die Andrückfläche bewirken. Dabei soll das Anwendungsgebiet der Erfindung nicht auf Oberflächen zylindrischer Werkstücke mit kreisförmigem Querschnitt beschränkt sein.
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Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zur Feinbearbeitung von konvexen Werkstückoberflächen, die mindestens die Merkmale des 1. Anspruches aufweist, gelöst. Die Ansprüche 2 bis 8 beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst mindestens ein den Fin Ray Effekt ausnutzendes Andrückelement. Dieses Andrückelement ist in einem Lagerbock so angeordnet, dass es mit einer seiner Längsflanken gegen eine Teilfläche der zu bearbeitende Werkstückoberfläche mit einer vorbestimmten Andrückkraft andrückbar ist, und zwar derart, dass sich die genannte Längsflanke des Andrückelementes durch die Wirkung der vom Werkstück infolge des Andrückens der Längsflanke in Richtung der Längsflanke aufgebrachten, der Andrückkraft entgegenwirkenden Reaktionskraft entgegen der Richtung der senkrecht auf die Längsflanke einwirkenden Kraftkomponente der Reaktionskraft krümmt, d. h. konkav verformt und so an die konvexe Teilfläche der zu bearbeitende Werkstückoberfläche anlegt. Ein entsprechendes den Fin Ray Effekt ausnutzendes Andrückelement weist zwei nicht parallel zueinander angeordnete biegeelastische Längsflanken auf, die durch Stege miteinander verbunden sind. Dabei ist die Verbindung der Stege mit den Längsflanken als Drehgelenk mit einer quer zur Längsausdehnung der Längsflanke liegenden Drehachse ausgebildet. Bevorzugt stehen die beiden Längsflanken zueinander in einem spitzen Winkel zwischen 10° bis 30°. Das Andrückelement besitzt damit eine schmale und eine breite Querseite. In Richtung der schmalen Querseite laufen die beiden Längsflanken aufeinanderzu, während sie sich in Richtung der breiten Querseite aufspreizen.
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Das Andrückelement ist in einem Lagerbock schwenkbar gelagert. Dabei verläuft die Schwenkachse parallel zur breiten Querseite des Andrückelementes in der Nähe oder innerhalb der breiten Querseite. Der Lagerbock ist an einer Werkzeugmaschine angeordnet und so zu der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche positioniert, dass die freie schmale Querseite des Andrückelementes in Richtung dieser Werkstückoberfläche bzw. von dieser weg bewegbar ist, wobei der bezogen auf ihre Längsausdehnung mittlere Bereich der Längsflanke an eine Teilfläche der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche anlegbar und mit einer vorbestimmten Andrückkraft andrückbar ist.
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Zwischen der gegen eine Teilfläche der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche drückbaren Längsflanke und der Werkstückoberfläche ist ein Schleifband angeordnet, wobei die mit Schleifmittel besetzte Seite des Schleifbandes in Richtung der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche weist.
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Am Lagerbock ist eine Einrichtung zum Positionieren und Führen des Schleifbandes angeordnet. Die Einrichtung umfasst eine Vorratsrolle mit frischem unverbrauchten Schleifband, eine Rolle zum Aufwickeln verbrauchten Schleifbandes sowie Schleifbandführungs- und -umlenkwalzen zur Führung des Schleifbandes entlang der vorgenannten Längsflanke des Andrückelementes. Die Schleifbandführungs- und -umlenkwalzen sind dabei so positioniert, dass infolge der Führung und Umlenkung des Schleifbandes in Verbindung mit der Bandspannung des Schleifbandes keine Biegebeanspruchung des Andrückelementes bewirkt wird. Dazu ist vor der freien schmaleren Querseite des Andrückelementes eine Schleifbandumlenkwalze positioniert.
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Bevorzugt besitzen die Längsflanken des Andrückelementes eine Länge zwischen 50 mm bis 300 mm und eine Breite zwischen 5 mm bis 100 mm und bestehen aus einem biegeelastischen Material mit einer Biegesteifigkeit zwischen 2·103 N/mm2 bis 210·103 N/mm2. Die Längsflanken können beispielsweise aus einem biegeelastischen Metall, aus einem Kunststoff, der faserverstärkt sein kann, oder Holz bestehen. Aus den gleichen Materialien können die Stege gefertigt sein.
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Für die Feinbearbeitung einer Werkstückoberfläche kann es zweckmäßig sein, das mit Schleifmittel besetzte Werkzeug zu bewegen. Notwendig ist dies beispielsweise zur Realisierung eines Kreuzschliffes auf der feinbearbeiteten Werkstückoberfläche. Dazu wird eine Komponente der Schnittbewegung durch eine Bewegung des Werkstückes und eine zweite Komponente der Schnittbewegung durch eine Bewegung des Werkzeuges, im vorliegenden Fall also des mit Schleifmittel besetzten Schleifbandes, erzeugt. In diesem Fall ist es zweckmäßig, wenn die Längsflanke, mittels derer das Schleifband gegen die Werkstückoberfläche drückbar ist, eine Oberflächenrauigkeit Rz im Bereich von Rz = 10 μm bis Rz = 100 μm besitzt.
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Ist die zu bearbeitende Werkstückoberfläche im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet, wie dies beispielsweise bei den Lagerflächen einer Welle der Fall ist, ist es zweckmäßig, das Andrückelement so zur Werkstückoberfläche zu positionieren, dass die Längsausdehnung der an eine Teilfläche der Werkstückoberfläche anlegbaren Längsflanke quer zur Längsachse der im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Werkstückoberfläche liegt. Folgerichtig liegt dann die Querausdehnung der Längsflanke parallel zur Längsachse der Werkstückoberfläche. Ebenso liegt dann auch die Schwenkachse der Lagerung des Andrückelementes im Lagerbock, um die das Andrückelement schwenkbar ist, parallel zur Längsachse der Werkstückoberfläche.
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Bei einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind zwei Andrückelemente so in einem Lagerbock angeordnet, dass je eine Längsflanke eines Andrückelementes an je eine Teilfläche einer zu bearbeitenden Werkstückoberfläche anlegbar und mit einer vorbestimmten Andrückkraft andrückbar ist. Auch bei dieser Ausbildung der Erfindung verlaufen die Schwenkachsen, um die die Andrückelemente schwenkbar sind, parallel zu den breiten Querseiten der Andrückelemente in der Nähe oder innerhalb der breiten Querseiten. Der Lagerbock mit den daran angeordneten Andrückelementen ist so zu der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche positioniert, dass die freien schmalen Querseiten der Andrückelemente in Richtung dieser Werkstückoberfläche bzw. von dieser weg bewegbar sind und dabei die bezogen auf die Längsausdehnung der Längsflanken mittleren Bereiche an je eine Teilfläche der zu bearbeitende Werkstückoberfläche anlegbar und mit einer vorbestimmten Andrückkraft andrückbar sind.
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Ebenso ist es bei der vorgenannten Ausbildung der Erfindung für den Fall, dass die zu bearbeitende Werkstückoberfläche im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, zweckmäßig, die Andrückelemente so zur Werkstückoberfläche zu positionieren, dass die Längsausdehnungen der an die Teilflächen der Werkstückoberfläche anlegbaren Längsflanken quer zur Längsachse der im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Werkstückoberfläche und folgerichtig die Querausdehnung der Längsflanken parallel zur Längsachse der Werkstückoberfläche liegen. Auch die Schwenkachsen der Lagerung der Andrückelemente im Lagerbock, um die die Andrückelemente schwenkbar sind, liegen dann parallel zur Längsachse der Werkstückoberfläche. Mittels der beiden Längsflanken wird dann die zu bearbeitende im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet Werkstückoberfläche zangenartig umgriffen.
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Auch bei der vorgenannten Ausbildung der Erfindung kann am Lagerbock eine Einrichtung zum Positionieren und Führen eines Schleifbandes entlang der an die zu bearbeitende Werkstückoberfläche anlegbaren Längsflanken der Andrückelemente angeordnet sein.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind mehr als zwei, beispielsweise drei, Andrückelemente am Lagerbock angeordnet. Auch bei dieser Ausbildung der Erfindung verlaufen, wie bereits beschrieben, die Schwenkachsen, um die die Andrückelemente schwenkbar sind, parallel zu den breiten Querseiten der Andrückelemente in der Nähe oder innerhalb der breiten Querseiten. Dabei sind die einzelnen Andrückelemente in solchen Positionen am Lagerbock angeordnet und der Lagerbock mit den daran angeordneten Andrückelementen so zu der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche positioniert, dass je eine Längsflanke eines Andrückelementes an je eine Teilfläche der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche anlegbar und mit einer vorbestimmten Andückkraft andrückbar ist. Zur Feinbearbeitung einer kugelförmigen Oberfläche können beispielsweise drei Andrückelemente so zueinander angeordnet sein, dass ihre Schwenkachsen entlang der Schenkel eines gleichseitigen Dreieckes verlaufen, also jeweils einen Winkel von 120° zueinander einschließen.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist in einer konkreten Ausbildungsform für eine Feinbearbeitung unterschiedlicher konvexer Werkstückoberflächen anwendbar. Dabei können die Unterschiede sowohl die Abmessungen als auch den Grad der konvexen Krümmung der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche betreffen. Die jeweilige Längsflanke eines den Fin Ray Effekt ausnutzenden Andrückelementes wird beim Andrücken an eine Teilfläche der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche infolge der Andrückkraft eine solche Krümmung bzw. eine solche konvexe Verformung erfahren, dass sich mindestens eine Teilfläche der Längsflanke an eine Teilfläche der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche dicht und mit einer vorbestimmbaren Andrückkraft anlegt. Dabei ist die Verteilung der Andrückkraft über die besagte Teilfläche weitgehend gleichmäßig. Insbesondere Letzteres bewirkt eine hohe Qualität der Feinbearbeitung.
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Es ist möglich, die Verteilung der Andrückkraft über die an der Teilfläche der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche anliegende Teilfläche der Längsflanke durch unterschiedliche Biegesteifigkeiten in verschiedenen Flächenabschnitten der Längsflanke oder durch die Anordnung und/oder die Anzahl der die Längsflanken verbindenden Stege zu beeinflussen und so an bestimmte Bedürfnisse zur Erzielung einer hohen Qualität der Feinbearbeitung anzupassen.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
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Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in
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1: eine schematische Darstellung eines den Fin Ray Effekt ausnutzendes Andrückelementes, in
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2: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit einem den Fin Ray Effekt ausnutzenden Andrückelementes zur Feinbearbeitung einer konvexen Werkstückoberfläche, in
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3: die Vorrichtung gemäß 2 in Arbeitsposition, in
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4: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit zwei den Fin Ray Effekt ausnutzenden Andrückelementen zur Feinbearbeitung einer konvexen Werkstückoberfläche und in
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5: die Vorrichtung gemäß 4 in Arbeitsposition.
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Ein den Fin Ray Effekt aunutzendes Andrückelement 1, wie in 1 gezeigt, weist zwei nicht parallel zueinander angeordnete Längsflanken 2 auf, die durch Stege 3 miteinander verbunden sind. Die Verbindung der Stege 3 mit den Längsflanken 2 erfolgt über Drehgelenke 4 mit einer quer zur Längsausdehnung der Längsflanke 2 liegenden Drehachse 5. Die Längsflanken 2 stehen in einem spitzen Winkel von ca. 15° zueinander. Das Andrückelement 1 besitzt somit eine schmale Querseite 6 und eine breite Querseite 7.
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2 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung mit einem den Fin Ray Effekt ausnutzenden Andrückelement 1 zur Feinbearbeitung einer konvexen Werkstückoberfläche. Das Andrückelement 1 ist mit seiner breiten Querseite 7 in einem Lagerbock 8 um eine parallel zu breiten Querseite 7 und parallel zu den Längsflanken 2 liegenden Schwenkachse 9 mit einer vorwählbaren Kraft schwenkbar gelagert. In gleicher Weise schwenkbar ist am Lagerbock 8 ein Bügel 10 angeodnet. Die Schwenkachse 11 des Bügels 10 liegt parallel zur Schwenkachse 9 des Andrückelementes 1. Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine Einrichtung zum Positionieren und Führen eines Schleifbandes 12. Diese umfasst eine Vorratsrolle 13 mit frischem unverbrauchtem Schleifband 12, zwei Führungs- und Umlenkwalzen 14, 15 sowie eine Rolle 16 zum Aufwickeln des verbrauchten Schleifbandes 12. Die Führungswalze 14 ist im Lagerbock 8 angeordnet, die Führungswalze 15 am freien Ende des Bügels 10. Die Einrichtung zum Positionieren und Führen des Schleifbandes 12 dient der Positionierung und Führung des Schleifbandes 12 entlang der der zu bearbeitenden Werkstückteilfläche zugewandten Längsflanke 2 des Andrückelementes 1. Die Vorrichtung zur Feinbearbeitung einer konvexen Werkstückoberfläche ist so ausgebildet, dass sie an eine Werkzeugmaschine angeordnet werden kann, und zwar derart, dass sie, wie in 2 prinzipiell veranschaulicht, gegenüber einem zu bearbeitenden Werkstück 17 positioniert und in Richtung des Pfeiles 18 verschiebbar ist.
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3 zeigt die Vorrichtung mit einem den Fin Ray Effekt ausnutzenden Andrückelement 1 zur Feinbearbeitung einer konvexen Werkstückoberfläche in Arbeitsposition. Dazu wurde sie in Richtung des Pfeiles 18 soweit an das zu bearbeitend Werkstück 17 herangeschoben und das Andrückelement 1 und der Bügel 10 soweit in Richtung des Werkstückes 17 geschwenkt, dass sich das Andrückelement 1 unter Ausnutzung des Fin Ray Effektes an eine Werkstückteilfläche anlegt und dabei das Schleifband 12 gegen diese Werkstückteilfläche drückt. Das Andrückelement 1 wird dazu mit einer vorbestimmten Andrückkraft gegen die Werstückoberfläche gedrückt, so dass es sich infolge der senkrecht zur Längsflanke 2 wirkenden Komponente der der Andrückkraft entgegenwirkenden Reaktionskraft gemäß dem Fin Ray Effekt krümmt, d. h. konkav verformt, und so an die konvexe Werkstückteilfläche anlegt, wobei das zwischen besagter Längsflanke 2 und dem Werkstück 17 positinierte Schleifband 12 gegen die genannte Werkstückteilfläche gedrückt wird. Das den Fin Ray Effekt ausnutzende Andrückelement 1 ist so ausgebildet, dass die Verteilung der Andrückkraft über die an die konvexe Werkstückteilfläche angelegte Fläche der Längsflanke 2 weitgehend gleichmäßig ist. Zur Realisierung der Feinbearbeitung wird das Werkstück 17 in Richtung des Pfeiles 19 gedreht, wodurch zwischen dem Schleifband 12 und der Werkstückteilfläche eine Schnittbewegung bewirkt wird. Ein Kreuzschliff auf der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche kann erzeugt werden, indem die Vorrichtung in Richtung der Schwenkachsen 9, 11 des Andrückelementes 1 bzw. des Bügels 10 oszillierend bewegt wird. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die einander zugewandten Oberflächen der Längsflanke 2 und des Schleifbandes 12 vorbestimmte Rauigkeiten aufweisen, um eine ausreichende Haftung des Schleifbandes 12 an der Längsflanke 2 zu bewirken und die oszillierende Bewegung der Vorrichtung auf das Schleifband 12 zu übertragen.
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Für die Feinbearbeitung von Oberflächen zylindrischer Werkstücke mit einem Durchmesser zwischen 40 mm bis 130 mm, beispielsweise von Lagerflächen entsprechender Wellen, ist eine nachfolgend genannte Parameter aufweisende Vorrichtung geeignet:
Länge der Längsflanke 2 des Andrückelmentes 1: 80 mm;
Breite der Längsflanke 2 des Andrückelementes 1: 25 mm;
Dicke der Längsflanken des Andrückelementes 1: 0,75 mm
Winkel zwischen den Längsflanken 2 des Andrückelementes 1: 17°;
Dicke der Stege 3 des Andrückelementes 1: 1,5 mm;
Werkstoff des Andrückelementes 1: Polyamid 12 GF, handelsüblich beispielsweise unter dem Namen Substamid PA 12 GF der Firma Röchling Leripa Papertech GmbH & Co. KG, Oepping, Österreich;
Rauigkeit der Oberfläche der dem Schleifband zugewandten Seite der Längsflanke 2 des Andrückelementes 1: Rz = 67 μm;
Rauigkeit der Oberfläche der der Längsflanke 2 zugewandten Seite des Schleifbandes 12: Rz = 38 μm.
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Die Vorrichtung sollte mit folgenden Parametern betrieben werden:
Andrückkraft zum Andrücken des Andrückelementes 1 gegen die zu bearbeitende Werstückfläch: 50 N bis 1000 N;
Drehzahl des Werkstückes 17: 55 min–1 bis 130 min–1;
Oszillationsfrequenz der Vorrichtung: 20 Hz;
Oszillationshub: ±1 mm.
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4 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit zwei den Fin Ray Effekt ausnutzenden Andrückelementen zur Feinbearbeitung einer konvexen Werkstückoberfläche. Die Vorrichtung weist grundsätzlich das gleiche Aufbauprinzip auf, wie die in 2 dargestellte und vorstehend beschriebene Vorrichtung, wobei am Lagerbock 8 zangenartig schwenkbar zwei den Fin Ray Effekt ausnutzende Andrückelemente 1 und dementsprechend auch zwei zangenartig schwenkbare Bügel 10 angeordnet sind. Die Vorrichtung umfasst ebenfalls eine Einrichtung zum Positionieren und Führen eines Schleifbandes 12. mit einer Vorratsrolle 13 mit frischem unverbrauchtem Schleifband 12, zwei Führungs- und Umlenkwalzen 14, 15 sowie eine Rolle 16 zum Aufwickeln des verbrauchten Schleifbandes 12. Im Unterscheid zu der in 2 gezeigten Vorrichtung sind die Führungs- und Umlenkwalzen 14, 15 jeweils an den freien Enden der Bügel 10 angeordnet. Die Vorrichtung ist ebenso wie die in 2 gezeigte und vorstehend beschriebene Vorrichtung so ausgebildet, dass sie an eine Werkzeugmaschine angeordnet werden kann, und zwar derart, dass sie, wie in 4 prinzipiell veranschaulicht, gegenüber einem zu bearbeitenden Werkstück 17 positioniert und in Richtung des Pfeiles 18 verschiebbar ist.
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5 zeigt die Vorrichtung mit zwei den Fin Ray Effekt ausnutzenden Andrückelementen 1 zur Feinbearbeitung einer konvexen Werkstückoberfläche in Arbeitsposition. Zur Erreichung dieser Arbeitsposition wurde die Vorrichtung, wie bereits zu 3 beschrieben, in Richtung des Pfeiles 18 soweit an das zu bearbeitende Werkstück 17 herangeschoben und die Andrückelemente 1 und die Bügel 10 soweit in Richtung des Werkstückes 17 geschwenkt, dass sich die Andrückelemente 1 unter Ausnutzung des Fin Ray Effektes an jeweils eine Werkstückteilfläche anlegen und dabei das Schleifband 12 gegen diese Werkstückteilflächen drücken. Die Andrückelemente 1 werden dabei, wie ebenfalls bereits beschrieben mit einer vorbestimmten Andrückkraft gegen die Werstückoberfläche gedrückt, wodurch sich infolge des Fin Ray Effektes die jeweils der Werstückoberfläche zugewandte Längsflanke 2 jedes Andrückelementes 1 konkav verformt und an die konvexe Werkstückteilfläche anlegt, wobei das zwischen besagten Längsflanken 2 und dem Werkstück 17 positinierte Schleifband 12 gegen die genannte Werkstückteilfläche gedrückt wird. Zur Realisierung der Feinbearbeitung wird das Werkstück 17 in Richtung des Pfeiles 19 gedreht. Die mit den 4 und 5 veranschaulichte, zwei Andrückelemente 1 aufweisende Vorrichtung ermöglicht die Feinbearbeitung einer Werkstückoberfläche in hoher Qualität und kurzer Berabeitungszeit.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Andrückelement
- 2
- Längsflanke
- 3
- Steg
- 4
- Drehgelenk
- 5
- Drehachse des Drehgelenkes 5
- 6
- schmale Querseite
- 7
- breite Querseite
- 8
- Lagerbock
- 9
- Schwenkachse
- 10
- Bügel
- 11
- Schwenkachse
- 12
- Schleifband
- 13
- Vorratsrolle
- 14
- Führungs- und Umlenkwalze
- 15
- Führungs- und Umlenkwalze
- 16
- Rolle
- 17
- Werkstück
- 18
- Pfeil
- 19
- Pfeil
