DE102017201120B3

DE102017201120B3 - Andrückeinrichtung für Finishband und Bandfinishvorrichtung

Info

Publication number: DE102017201120B3
Application number: DE102017201120.3A
Authority: DE
Inventors: Marcel Bosch
Original assignee: Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Current assignee: Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Priority date: 2017-01-24
Filing date: 2017-01-24
Publication date: 2018-06-21
Anticipated expiration: 2037-01-25
Also published as: SE1850047A1; SE542000C2

Abstract

Eine Andrückeinrichtung (150) zum Andrücken von Finishband an eine Umfangsfläche eines rotationssymmetrischen Werkstückabschnitts eines Werkstücks bei einer Bandfinishbearbeitung, wobei das Finishband mittels eines biegeelastischen Andrückbandes über einen Eingriffswinkel mit einer Andrückkraft an die Umfangsfläche angedrückt wird, umfasst eine Andrückband-Trägereinrichtung (160), ein erstes Andrückband (170-1), das an zwei mit Abstand zueinander angeordneten ersten Lagerflächen (166-1, 166-2) der Andrückband-Trägereinrichtung gelagert ist, sowie ein zweites Andrückband (170-2), das neben dem ersten Andrückband (170-1) angeordnet ist und an zwei mit Abstand zueinander angeordneten zweiten Lagerflächen der Andrückband-Trägereinrichtung (160) gelagert ist. Zwischen den Andrückbändern liegt vorzugsweise ein Zwischenraum (175). Die Bandbreiten des ersten Andrückbandes (170-1) und des zweiten Andrückbandes (170-2) sind derart an die Bandbreite des Finishbands angepasst, dass das Finishband während der Bandfinishbearbeitung mittels des ersten Andrückbands (170-1) an einen ersten Teilabschnitt der Umfangsfläche andrückbar ist und gleichzeitig mittels des zweiten Andrückbandes (170-2) an einen axial neben dem ersten Teilabschnitt liegenden zweiten Teilabschnitt der Umfangsfläche andrückbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Andrückeinrichtung zum Andrücken von Finishband an eine Umfangsfläche eines rotationssymmetrischen Werkstückabschnitts eines Werkstücks bei einer Bandfinishbearbeitung, wobei das Finishband mittels eines biegeelastischen Andrückbandes über einen Eingriffswinkel mit einer Andrückkraft an die Umfangsfläche angedrückt wird, sowie eine Bandfinishvorrichtung, die mindestens eine derartige Andrückeinrichtung aufweist.
Das Finishen ist ein Feinbearbeitungsverfahren, mit dem die Umfangsflächen von rotationssymmetrischen 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 Andrückkraft 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.
Beim sogenannten Bandfinishen wird als Bearbeitungswerkzeug ein Finishband verwendet, das mit Hilfe einer Andrückeinrichtung an die Werkstückoberfläche angedrückt wird. 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.
Bei einer Klasse herkömmlicher Bandfinishvorrichtungen werden zum Andrücken eines Finishbands 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 Finishbands so an den Solldurchmesser des zu bearbeitenden Werkstückabschnittes angepasst ist, dass das Finishband mit Hilfe des Finishschuhs während der Bearbeitung im Wesentlichen flächig an die Umfangsfläche des Werkstücksabschnitts angedrückt wird. Mit solchen im Wesentlichen starren Andrückelementen kann die Kontur des Finishwerkzeugs 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.
Die internationale Patenanmeldung WO 2009/049868 A1 der Anmelderin offenbart gattungsgemäße Andrückeinrichtungen, 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. Die Andrückeinrichtungen weisen ein biegeelastisches Andrückband auf, das in Bandrichtung im Wesentlichen inelastisch ist und an zwei mit Abstand zueinander angeordneten Lagerflächen einer Andrückband-Trägereinrichtung gelagert ist. Dadurch ist die Andrückeinrichtung in der Lage, sich an Werkstückabschnitte unterschiedlicher Durchmesser aus einem relativ großen Durchmesserbereich selbsttätig anzupassen. Durch diese Anpassungsfähigkeit ist es möglich, dass sich bei allen Durchmessern in einem relativ breiten Durchmesserbereich bei der Bearbeitung über den gesamten durch die Andrückeinrichtung definierten Eingriffswinkel eine großflächiger Bearbeitungseingriff zwischen der abrasiven Seite des Finishbands und der Werkstückoberfläche bildet, wodurch Oberflächen hoher Güte erzeugt werden können.
Die Dokumente DE 20 2013 005 504 U1 , WO 2015/104372 A1 und WO 2016/005193 A1 offenbaren weitere Varianten von Andrückeinrichtungen mit einem biegeelastischem Andrückband.
Auch die Patentschrift EP 2 712 702 B1 offenbart eine Bandfinishvorrichtung mit einer Andrückeinrichtung zum Andrücken eines Finishbands gegen eine Werkstückoberfläche, wobei die Andrückeinrichtung ein Andrückband umfasst, welches an zwei in Laufrichtung des Finishbands gesehen zueinander beabstandet angeordneten Lagerflächen gelagert ist. Die Bandfinishvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Lagerflächen und/oder das Andrückband ein Profil aufweist, das in Breitenrichtung des Finishbands von einem geradlinigen Verlauf abweicht. Damit soll die Geometrie der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche beeinflussbar sein. Eine Krümmung des Profils der Andrückfläche kann z.B. so ausgelegt werden, dass die bearbeitete Werkstückoberfläche eine annähernd zylindrische Form erhält, ggf. aber auch eine konvexe oder konkave Form.
AUFGABE UND LÖSUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Andrückeinrichtung bereitzustellen, die kostengünstig herstellbar ist, sich durch einfachen robusten Aufbau sowie hohe Lebensdauer auszeichnet und die es ermöglicht, eine formerhaltende oder formverändernde Bandfinishbearbeitung rotationssymmetrischer Werkstückabschnitte so durchzuführen, dass der fertig bearbeitete Werkstückabschnitt bezüglich Form und Oberfläche mit hoher Genauigkeit den Anforderungen entspricht.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung eine Andrückeinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie eine Bandfinishvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 13 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Inhalt sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Die Andrückeinrichtung nutzt die bekannten technischen Vorteile, die sich dadurch ergeben, dass das Finishband mittels eines biegeelastischen Andrückbands über einen Eingriffswinkel mit einer Andrückkraft an die Umfangsfläche angedrückt wird, und bietet gegenüber den Stand der Technik weitere Vorteile.
Die Andrückeinrichtung hat eine Andrückband-Trägereinrichtung. Es ist ein erstes Andrückband vorgesehen, das an zwei in Längsrichtung des ersten Andrückbands mit Abstand zueinander angeordneten ersten Lagerflächen der Andrückband-Trägereinrichtung gelagert ist. Weiterhin ist ein zweites Andrückband vorgesehen, welches in Breitenrichtung der Andrückbänder neben dem ersten Andrückband angeordnet ist und das an zwei in Längsrichtung des zweiten Andrückbands mit Abstand zueinander angeordneten zweiten Lagerflächen der Andrückband-Trägereinrichtung gelagert ist. Die (in Breitenrichtung gemessenen) Bandbreiten des ersten Andrückbands und des zweiten Andrückbands sind derart an die Bandbreite des Finishbands angepasst, dass das Finishband während der Bandfinishbearbeitung mittels des ersten Andrückbands an einen ersten Teilabschnitt der Umfangsfläche andrückbar ist und gleichzeitig mittels des zweiten Andrückbands an einen axial neben dem ersten Teilabschnitt liegenden zweiten Teilabschnitt der Umfangsfläche andrückbar ist. Der Begriff „axial“ bezieht sich hierbei auf die Symmetrieachse des rotationssymmetrischen Werkstückabschnitts. Dieser kann beispielsweise eine im Wesentlichen kreiszylindrische Gestalt haben oder aber eine „ballige“ Gestalt mit Tonnenform und konvexer Mantelfläche oder eine Gestalt mit konkaver Mantellinienform, also mit einer Verjüngung zwischen zwei im Durchmesser dickeren Abschnitten.
Die Andrückbänder (erstes Andrückband und zweites Andrückband) sind jeweils in Längsrichtung bzw. Bandrichtung im Wesentlichen inelastisch, so dass sich ihre Länge auch unter starker Zugbeanspruchung nicht wesentlich ändert. Dadurch ist es möglich, bei Bedarf hohe Bearbeitungskräfte mittels der Andrückeinrichtung auf das Finishband und somit den Eingriffsbereich zwischen Finishband und Werkstückoberfläche zu übertragen. Ein 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.
Die Andrückbänder können an den zugehörigen Lagerflächen oder in deren Nähe an den die Lagerflächen aufweisenden Lagern oder Lagerabschnitten befestigt sein. Es ist auch möglich, dass Endabschnitte der Andrückbänder räumlich getrennt von den Lagern oder Lagerabschnitten an anderen Befestigungsstellen der Andrückeinrichtung befestigt sind, so dass die Lagerflächen ausschließlich der Lagerung dienen und die Befestigung entfernt davon an andere Stelle realisiert ist.
Die Andrückeinrichtung hat über die (in Breitenrichtung der Andrückbänder zu messende) effektive Arbeitsbreite der Andrückeinrichtung mindestens zwei Andrückbänder. Diese verlaufen zumindest über die gesamte wirksame Länge der Andrückbänder zwischen den jeweiligen Lagerflächen voneinander getrennt, so dass u.a. ein gegenseitiges Spiel (bzw. eine gegenseitige Relativbewegung) möglich ist. Innerhalb der Andrückband-Anordnung mit dem ersten und dem zweiten Andrückband ist also ein gewisser Freigang zwischen den Andrückbändern möglich. Es hat sich herausgestellt, dass sich dadurch eine verbesserte Anpassungsfähigkeit der Andrückeinrichtung in einer Richtung parallel zur Achse des bearbeiteten Werkstückabschnitts ergibt. Hierdurch können im Vergleich zu Andrückeinrichtungen mit nur einem einzigen Andrückband bei vielen Bearbeitungsaufgaben verbesserte Bearbeitungsergebnisse erzielt werden.
Das erste und das zweite Andrückband können praktisch ohne seitlichen Abstand unmittelbar nebeneinander angeordnet sein. Durch die Trennung zwischen den Andrückbändern im Bereich zwischen den zugehörigen Lagerflächen sind z.B. eine relative Beweglichkeit unter phasenweiser Vergrößerung des Abstands und/oder unterschiedliche Krümmungsverläufe in Längsrichtung möglich. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Andrückband ein Zwischenraum liegt. Dadurch ist ein gegenseitiges Seitenspiel sowohl mit Verringerung des gegenseitigen Abstands als auch mit Vergrößerung des gegenseitigen Abstands möglich. Der gegenseitige seitliche Abstand zwischen den begrenzenden Rändern der Andrückbänder, also die lokale Breite des Zwischenraums, kann bei unbelasteter Andrückeinrichtung über die Länge des Zwischenraums gleichmäßig oder ungleichmäßig sein. Die Breite des Zwischenraums (gemessen parallel zur Breitenrichtung der begrenzenden Andrückbänder) kann so bemessen sein, dass bei allen denkbaren Bearbeitungsaufgaben ein gegenseitiger Kontakt der nebeneinander verlaufenden Andrückbänder vermieden wird, so dass sich jedes der Andrückbänder u.a. unbeeinflusst durch das daneben verlaufende andere Andrückband seitlich bewegen kann. Die Breite des Zwischenraums kann beispielsweise im Bereich zwischen 5 % und 20 % der mittleren Bandbreite von erstem und zweitem Andrückband liegen und/oder im Bereich von 0,5 mm bis 4 mm. Um zu vermeiden, dass am bearbeiteten Werkstückabschnitt unbearbeitete Bereiche oder nur schwach bearbeitete Bereiche entstehen, sollte die Spaltbreite kleiner sein als die Amplitude der axialen Oszillationsbewegung.
Es ist prinzipiell möglich, dass die Andrückeinrichtung mehr als zwei nebeneinander verlaufende Andrückbänder aufweist, beispielsweise drei oder vier Andrückbänder. Bei bevorzugten Ausführungsformen weist die Andrückeinrichtung außer dem ersten und dem zweiten Andrückband kein weiteres Andrückband auf, so dass genau zwei Andrückbänder vorgesehen sind. Hierdurch kann ein guter Kompromiss zwischen ausreichend großer Einzelbreite der einzelnen Andrückbänder (dies ergibt eine großflächige Anpressung des Finishbands) und erzielbarer Flexibilität durch die Aufteilung der Arbeitsbreite über (mindestens) zwei Andrückbänder erzielt werden.
Durch die Bereitstellung von mindestens zwei nebeneinander verlaufenden Andrückbändern werden neue Freiheitsgrade in Bezug auf die Geometrie der durch die Andrückbänder definierten Gesamt-Andrückfläche geschaffen. Dies kann erreicht werden, ohne dass die einzelnen Andrückbänder in irgendeiner Weise mit einem Profil in Breitenrichtung versehen werden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem ersten Andrückband und dem zweiten Andrückband jeweils um ein unprofiliertes Flachband, welches im Schnitt senkrecht zur Längsrichtung im Wesentlichen einen flachen Rechteckquerschnitt aufweist. Durch Verzicht auf eine Profilierung in Breitenrichtung sind solche Andrückbänder einfach und kostengünstig, zum Beispiel als Resultat eines Walzprozesses, herstellbar. Die Vermeidung von Profilierung in Querrichtung trägt außerdem zur mechanischen Langzeitstabilität der Andrückbänder bei.
Obwohl es möglich ist, dass sich das erste Andrückband und das zweite Andrückband zum Beispiel hinsichtlich Bandbreite und/oder Banddicke unterscheiden, ist vorzugsweise vorgesehen, dass das erste Andrückband und das zweite Andrückband identische Bandbreiten aufweisen. Vorzugsweise können das erste Andrückband und das zweite Andrückband im Rahmen der Fertigungstoleranzen identische Gestalt haben, also nicht nur gleiche Bandbreite, sondern auch gleiche Länge, gegebenenfalls gleiche Krümmung bzw. Krümmungsverlauf etc. Dadurch sind symmetrische Anordnungen vom ersten und zweiten Andrückband über die Arbeitsbreite der Andrückeinrichtung möglich.
Bei vielen Ausführungsformen sind die ersten Lagerflächen (an denen zugeordnete Abschnitte des ersten Andrückbands gelagert sind) und die zweiten Lagerflächen (an denen zugeordnete Abschnitte des zweiten Andrückbands gelagert sind) in Längsrichtung des jeweils zugeordneten Andrückbands wenigstens abschnittsweise kontinuierlich konvex gekrümmt und weisen im gekrümmten Abschnitt in Breitenrichtung des Andrückbands eine gerade Mantellinie auf. Es handelt sich also im gekrümmten Abschnitt um Lagerflächen mit einer einsinnigen Krümmung um eine parallel zur Breitenrichtung verlaufende Achse, so dass kein Profil in Breitenrichtung vorgesehen ist. Dadurch kann eine in Breitenrichtung biegende Belastung der Andrückbänder im gekrümmten Bereich der Lagerflächen vermieden werden, was sich günstig auf die Standzeit der Andrückeinrichtung auswirkt. Über die in Längsrichtung des Andrückbands kontinuierliche konvexe Krümmung einer Lagerfläche kann erreicht werden, dass das Andrückband im Bereich der Lagerfläche großflächig aufliegt, was sich ebenfalls günstig auf die Standzeit der Andrückeinrichtung auswirkt. An einen gekrümmten Abschnitt können sich an einer Seite oder an beiden Seiten ebene Abschnitte der Lagerfläche abschließen.
Das erste Andrückband und das zweite Andrückband können in dem Sinne parallel zueinander verlaufen, dass sie eine gemeinsame einsinnig gekrümmte Andrückfläche (Gesamt-Andrückfläche) für das Finishband definieren. Dazu kann vorgesehen sein, dass die Mantellinien der Lagerflächen parallel zueinander verlaufen. Mit einer derartigen Andrückeinrichtung kann beispielsweise eine bereits im Wesentlichen kreiszylindrische Umfangsfläche unter Erhaltung der kreiszylindrischen Form durch Bandfinishen bearbeitet werden. Es wäre mit einer derartigen Anordnung auch möglich, eine gegebenenfalls aus der Vorbearbeitung resultierende ballig Form durch größeren Materialabtrag im mittleren Abschnitt des Werkstückabschnitts in eine Gestalt mit geringerer Balligkeit oder eine im Wesentlichen kreiszylindrische Gestalt zu überführen. Auch eine Vergleichmäßigung einer konkaven Gestalt des Werkstückabschnitts ist ggf. möglich.
Andrückeinrichtungen gemäß dem Konzept der Erfindung können jedoch auch so ausgelegt sein, dass eine eventuell aus einer Vorbearbeitung resultierende Balligkeit des Werkstückabschnitts weitgehend erhalten bleibt oder dass durch die Finishbearbeitung eine existierende Balligkeit verstärkt oder aus einer nicht-balligen, beispielsweise kreiszylindrischen Ausgangsform eine ballige Form des Werkstückabschnitts erzeugt wird. Dies kann erreicht werden mit Ausführungsformen von Andrückeinrichtungen, bei denen die ersten Lagerflächen und die zweiten Lagerflächen derart schräg zueinander ausgerichtet oder ausrichtbar sind, dass zum Kontakt mit dem Finishband vorgesehene Andrückflächen des ersten und des zweiten Andrückbands einen Winkel von weniger als 180° einschließen. Dadurch kann die Gesamtanordnung aus erstem Andrückband und zweitem Andrückband in Längsrichtung der Andrückbänder gesehen eine leichte V-Form einnehmen.
Umgekehrt ist es auch möglich, dass die ersten Lagerflächen und die zweiten Lagerflächen derart schräg zueinander ausgerichtet oder ausrichtbar sind, dass die zum Kontakt mit dem Finishband vorgesehene Andrückflächen des ersten und des zweiten Andrückbands einen Winkel von mehr als 180° einschließen. Dadurch kann die Gesamtanordnung aus erstem Andrückband und zweitem Andrückband in Längsrichtung der Andrückbänder gesehen eine leichte Dachform einnehmen. Hierdurch können z.B. konkave Gestalten durch Finishen erzeugt werden.
Es gibt zahlreiche Realisierungsmöglichkeiten von Ausführungsformen der Andrückeinrichtung. Bei einer Variante weist die Andrückband-Trägereinrichtung ein Trägerelement auf, das zwei mit festem Abstand zueinander angeordnete Lagerabschnitte aufweist, wobei die ersten und die zweiten Lagerflächen (zur Lagerung des ersten und des zweiten Andrückbands) nebeneinander an den Lagerabschnitten ausgebildet sind. Es kann also so sein, dass ein einziges Trägerelement beide (bzw. zwei oder mehr) Andrückbänder trägt. Derartige Ausführungsformen sind in der Herstellung günstig und im Betrieb äußerst robust.
Es ist auch möglich, dass die Andrückband-Trägereinrichtung ein erstes Trägerelement und ein neben dem ersten Trägerelement angeordnetes, gesondertes zweites Trägerelement aufweist, wobei das erste Trägerelement die zwei mit festem Abstand zueinander angeordneten ersten Lagerabschnitte und das zweite Trägerelement die zwei mit festem Abstand zueinander angeordneten zweiten Lagerabschnitte aufweist. Das erste und das zweite Trägerelement können identisch gestaltet sein, wodurch die Fertigung vereinfacht wird. Sie können fest miteinander verbunden sein, zum Beispiel mittels Schrauben.
Bei anderen Ausführungsformen ist das erste Trägerelement relativ verkippbar mit dem zweiten Trägerelement gekoppelt, z.B. über ein Schwenkgelenk. Dadurch wird eine relative Verkippung zwischen erstem Trägerelement und zweitem Trägerelement in der Weise ermöglicht, dass sich unterschiedliche Winkel zwischen den nebeneinanderliegenden Lagerflächen für das erste und das zweite Andrückband einstellen lassen bzw. sich unterschiedliche Winkel einstellen können.
Die Anordnung kann so getroffen sein, dass die Winkelstellung zwischen erstem und zweitem Trägerelement nicht fest vorgegeben wird, so dass sich während der Bearbeitung unter Wirkung der Andrückkräfte eine optimale Winkelstellung selbsttätig einstellen kann. Dadurch kann sich die Andrückeinrichtung beispielsweise an eine bereits ballig bearbeitete Werkstückoberfläche anpassen, um unerwünschte Andruckspitzen und damit unerwünschten ungleichmäßigen Materialabtrag zu vermeiden. Eine derartige Andrückeinrichtung kann als „passiv adaptiv“ bezeichnet werden. Sie kann in erster Linie formerhaltend wirken.
Bei einer anderen Variante mit einer Verkippungseinrichtung (z.B. einem Schwenkgelenk) zwischen dem ersten und dem zweiten Trägerelement ist eine Einstelleinrichtung zur Einstellung einer relativen Orientierung zwischen dem ersten Trägerelement und dem zweiten Trägerelement vorgesehen. Hierdurch kann eine eventuell gewünschte Winkelstellung zwischen den Trägerelementen fest vorgegeben werden. Derartige Ausführungsformen sind besonders dafür geeignet, eine formverändernde Bearbeitung mittels Bandfinishen durchzuführen, beispielsweise um aus einer im Wesentlichen kreiszylindrischen Ausgangsgestalt nach Ende der Vorbearbeitung einen Werkstückabschnitt mit axialer Kontur zu bearbeiten, beispielsweise einen tonnenförmigen bzw. balligen Werkstückabschnitt oder einen Werkstückabschnitt mit einer Taille im Mittelbereich (konkave Mantellinie).
Die Erfindung betrifft auch eine gattungsgemäße Bandfinishvorrichtung zur Finishbearbeitung, die mindestens eine Andrückeinrichtung aufweist, welche gemäß der beanspruchten Erfindung ausgebildet ist.
Figurenliste
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.

1 zeigt eine Bandfinisheinheit für eine Bandfinishvorrichtung, wobei die Bandfinisheinheit eine auswechselbare Andrückeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel trägt;
2 zeigt eine partielle Detailansicht einer Andrückeinrichtung aus 1;
3 zeigt die Bearbeitung eines Lagerabschnitts einer Kurbelwelle mittels Bandfinishen mithilfe einer Andrückeinrichtung mit zwei parallelen Andrückbändern;
4 zeigt in 4A, 4B und 4C eine weitere Ausführungsform einer Andrückeinrichtung in verschiedenen Ansichten;
5 zeigt in 5A, 5B und 5C eine passiv adaptive Ausführungsform einer Andrückeinrichtung in verschiedenen Ansichten;
6 zeigt in 6A, 6B und 6C eine einstellbare Ausführungsform einer Andrückeinrichtung in verschiedenen Ansichten.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Bandfinisheinheit 100 für eine nicht näher dargestellte Bandfinishvorrichtung gezeigt. Die Bandfinishvorrichtung bzw. die Bandfinisheinheit ist zur Bearbeitung eines Werkstücks 110 in Form einer Kurbelwelle eingerichtet. Das Werkstück wird von einer nicht gezeigten Dreheinrichtung um seine Hauptachse (Werkstückachse) 112 gedreht und gleichzeitig durch eine nicht gezeigte Oszillationseinrichtung in eine axial kurzhubig schwingende Bewegung mit Hüben in der Größenordnung einiger Millimeter parallel zur Werkstückachse 112 versetzt.
Die Bandfinishvorrichtung hat mehrere nebeneinander angeordnete Bandfinisheinheiten, die an einem gemeinsamen Maschinengestell angeordnet sind. Die Bandfinisheinheiten sind jeweils sehr schmal, um gleichzeitig nebeneinanderliegende Werkstückabschnitte zu bearbeiten. Die Bandfinishmaschine hat mehrere Bandfinisheinheiten zur Bearbeitung von Hauptlagern sowie dazwischenliegende Bandfinisheinheiten zur Bearbeitung von Pleuellagern der Kurbelwelle.
Die Bandfinisheinheit 100 hat im Wesentlichen die Form einer Bearbeitungszange und ist dafür vorgesehen, die rotationssymmetrische, z.B. im Wesentlichen zylindrische, Umfangsfläche 114 des in 1 im Schnitt sichtbaren Werkstückabschnitts 116 zu bearbeiten, bei dem es sich um ein Hauptlager der Kurbelwelle handelt. Bei entsprechender Aufnahme der Bandfinisheinheit können auch Hublager bearbeitet werden. Dazu werden Bandfinisheinheiten vorgesehen, die der Exzenterbewegung der Hublager bei Drehung des Werkstücks um seine Werkstückachse 112 folgen können.
Die Bandfinisheinheit 100 hat ein Basiselement 120 mit Einrichtungen zur Montage des Basiselements an einem Gestellteil einer Bandfinishvorrichtung. Das Basiselement ist gegenüber dem Gestellteil um eine Schwenkachse 122 verschwenkbar. An dem Basiselement sind zwei Druckarme 130-1, 130-2 der Bandfinisheinheit befestigt. Der links erkennbare Druckarm 130-1 ist fest am Basiselement 120 montiert und ragt im gezeigten Zustand im Wesentlichen senkrecht nach unten ab. Der rechts gezeigte Druckarm 130-2 ist im Bereich eines Lagerabschnitts 132 an dem Basiselement 120 beweglich gelagert. Im Beispielsfall ist der Druckarm 130-1 verschwenkbar am Basiselement 120 gelagert, wozu eine Drehlagereinrichtung vorgesehen ist, die dem Druckarm 130-1 eine Verschwenkung um eine Schwenkachse 135 in Richtung auf den anderen Druckarm 130-2 (zum Schließen der Bearbeitungszange) oder in Gegenrichtung (zum Öffnen der Bearbeitungszange) ermöglicht. Zum Öffnen und Schließen des schwenkbaren Druckarms 130-1 ist im Basiselement 120 ein schwenkbar gelagerter Hydraulikzylinder 136 vorgesehen, dessen Kolbenstange mit ihrem freien Ende mit Abstand von der Schwenkachse 135 an einem oberen Endabschnitt des Druckarms 130-1 angelenkt ist. Der hydraulische Krafterzeuger ermöglicht es, den verschwenkbaren Druckarm 130-1 mit einer vorbestimmten Kraft nach innen gegen das Werkstück 110 zu drücken.
Am unteren freien Ende des verschwenkbaren Druckarms 130-1 befindet sich entfernt von dem Lagerabschnitt 132 ein Montageabschnitt 138 zum Befestigen einer auswechselbaren Andrückeinrichtung 150 an dem Druckarm bzw. am Montageabschnitt. 2 zeigt eine partielle Detailansicht der Andrückeinrichtung 150. Der Montageabschnitt erstreckt sich bei geschlossener Bearbeitungszange während der Finishbearbeitung im Wesentlichen parallel zum anderen Druckarm 130-2. Die Andrückeinrichtung 150 wird an der dem Werkstück 110 bzw. dem anderen Druckarm 130-2 zugewandten Innenseite des Montageabschnitts 138 an einer ebenen Montagefläche montiert.
Eine nicht im Detail dargestellte Finishband-Fördereinrichtung stellt ein Finishband 190 bereit, das von einer nicht gezeigten Vorratsrolle in Richtung einer Eintrittsseite der Bandfinisheinheit abgezogen und nach der Benutzung (d.h. nach der Bearbeitung des Werkstücks) von einer Austrittsseite der Bandfinisheinheit zu einer Aufwickelrolle für verbrauchtes Finishband geführt wird (siehe Pfeile). Das Finishband umfasst im Beispielsfall einen weitgehend inkompressiblen, dehnungsarmen Polyesterfilm, der an seiner dem Werkstück zuzuwendenden Vorderseite 191 mit körnigem Schneidmittel besetzt ist.
An jedem der Druckarme 130-1, 130-2 ist im Bereich des nach unten ragenden freien Endes auf der dem Werkstück zugewandten Seite eine auswechselbare Andrückeinrichtung 150, 180 befestigt, die jeweils dafür ausgelegt ist, das mit Schneidmittel besetzte Finishband 190 so an die Umfangsfläche 114 des Werkstückabschnitts anzudrücken, dass das Finishband an die Umfangsfläche über einen Umschlingungswinkel bzw. Eingriffswinkel mit einer für den Bearbeitungsvorgang vorgesehenen Andrückkraft angedrückt wird. Der Eingriffswinkel kann beispielsweise im Bereich von 10° bis 120° liegen und liegt im Beispielsfall bei ca. 90°.
Mithilfe der Andrückeinrichtungen werden im Beispielsfall diametral einander gegenüberliegende Bearbeitungsbereiche des drehenden Werkstücksabschnitts bearbeitet. Dabei ruht das Finishband 190 während der Bearbeitung, so dass die für den Materialabtrag erforderliche Schnittgeschwindigkeit ausschließlich durch die Rotationsbewegung des Werkstücks 110 in Kombination mit der überlagerten axialen Oszillationsbewegung erzeugt wird, um an der Werkstückoberfläche ein für die Verwendung als Gleitlagerfläche vorteilhaftes Kreuzschliffmuster zu erzeugen.
Die an dem starren Druckarm 130-2 befestigte auswechselbare Andrückeinrichtung 180 hat zwei mit Umfangsabstand zueinander angeordnete Andrückelemente 181, 182 aus einem relativ festen, leicht nachgiebigen Kunststoffmaterial, die das Finishband in zwei zueinander umfangsversetzen, relativ schmalen Andrückbereichen an die Umfangsfläche andrücken. Die an dem verschwenkbaren Druckarm 130-1 angeordnete auswechselbare Andrückeinrichtung 150 (vgl. auch 2) ist gemäß einer Ausführungsform der beanspruchten Erfindung konstruiert und wird nachfolgend näher beschrieben.
Die auswechselbare Andrückeinrichtung 150 (vgl. auch 2) hat eine starre Andrückband-Trägereinrichtung 160, die im dargestellten betriebsfertig montierten Zustand mittels Befestigungsschrauben am Montageabschnitt 138 befestigt ist. Durch Lösen der Schrauben ist die Andrückeinrichtung 150 vom Montageabschnitt abnehmbar und somit auswechselbar.
Die Andrückband-Trägereinrichtung 160 hat ein massives, plattenförmiges Trägerelement 162 aus Werkzeugstahl. Die in der Plattenebene liegende Längsrichtung (x-Richtung) der Andrückband-Trägereinrichtung 160 verläuft im montierten Zustand im Wesentlichen parallel zu der Ebene, in der das Finishband geführt ist. Die senkrecht dazu verlaufende Breitenrichtung (y-Richtung) verläuft senkrecht zur Längsrichtung des Finishbands. Die Tiefenrichtung (z-Richtung) verläuft parallel oder in spitzem Winkel zu derjenigen Richtung, in der im Betrieb die Andrückkraft auf das Finishband aufgebracht wird.
Das Trägerelement 162 hat an seiner dem Druckarm 130-1 abgewandten bzw. dem Werkstückabschnitt zuzuwendenden Seite eine im Wesentlichen trapezförmige oder C-förmige oder V-förmige Aussparung 163, die an beiden Seiten (in Längsrichtung gesehen) durch Lagerabschnitte 164-1, 164-2 seitlich begrenzt wird.
Die Lagerabschnitte dienen als Lager für zwei parallel zueinander verlaufende Andrückbänder (erstes Andrückband 170-1 und zweites Andrückband 170-2) einer Andrückband-Anordnung 170. Die Lagerabschnitte bzw. Lager liegen (in Längsrichtung des Basiselements bzw. der der Andrückbänder gesehen) in einem festen Abstand zueinander. Jeder der Lagerabschnitte hat an seiner dem Druckarm abgewandten freien Stirnseite eine kontinuierlich gekrümmte, teilzylindrische Außenkontur, die als zylindrisch gekrümmte Auflagefläche bzw. Lagerfläche 166-1, 166-2 für einen zylindrisch gekrümmten Abschnitt der zu befestigenden Andrückbänder 170-1, 170-2 dient. An die teilzylindrischen Lagerflächen schließen sich jeweils nach außen ebene Oberflächenabschnitte an, in die für jedes Andrückband jeweils eine seitliche Gewindebohrung zur Aufnahme einer Befestigungsschraube 169 eingebracht ist.
Die Andrückband-Trägereinrichtung 160 trägt an ihrer der Montagefläche abgewandten bzw. dem Werkstück zuzuwendenden Seite die beiden identisch gestalteten Andrückbänder 170-1, 170-2. Die freie Länge jedes der Andrückbänder zwischen den Lagern ist größer ist als der in Längsrichtung gemessene lichte Abstand der Lager, so dass sich an den unbelasteten Andrückbändern jeweils eine in das Innere des Trägerelementes (in die Ausnehmung 163 hinein) gerichtete Krümmung derart ausbildet, dass jedes der unbelasteten Andrückbänder eine dem Werkstück zuzuwendende, weitgehend zylindrisch gekrümmte konkave Andrückfläche bietet.
Jedes der Andrückbänder 170-1, 170-2 ist im Beispielsfall ein flaches Band aus Federstahl mit einer typischen Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 3 mm und einer quer zur Bandrichtung (Längsrichtung des Andrückbands) gemessenen konstanten Breite, die weniger als der Hälfte der Breite des Finishbands 190 (und auch weniger als der Hälfte der Breite des Trägerelements 162) entspricht. Die Andrückband-Breite kann z.B. im Bereich von 5 mm bis 40 mm liegen. Zwischen den Andrückbändern verbleibt ein schmaler Zwischenraum 175 gleichmäßiger Breite (z.B. im Bereich von 0.5 mm bis 4 mm), so dass sich die Andrückbänder über die gesamte freie Länge zwischen den Lagern zumindest im unbelasteten Zustand nicht berühren.
Der in Breitenrichtung (y-Richtung) gemessene Abstand zwischen den einander abgewandten Außenkanten des ersten Andrückbands 170-1 und des zweiten Andrückbands 170-2 wird hier als effektive Arbeitsbreite 172 der Andrückband-Anordnung 170 bzw. der Andrückeinrichtung bezeichnet. Die effektive Arbeitsbreite entspricht im Wesentlichen der Summe der Einzelbreiten der einzelnen Andrückbänder zuzüglich der Breite des Zwischenraums 175.
Die in Breitenrichtung nicht profilierten Andrückbänder (Flachbänder) werden bei ihrer Herstellung in die dargestellte M-Form bzw. Sigma-Form vorgebogen. Im mittleren Bereich befinden sich jeweils konkav gekrümmte Abschnitte, in welchem das Finishband später mithilfe der Andrückbänder an das Werkstück angedrückt wird. Jedes der Andrückbänder drückt dabei nur einen Teil des Finishbands (etwas weniger als die Hälfte) an (vgl. 3). An beiden Seiten (in Längsrichtung gesehen) schließen sich weniger stark gekrümmte, ggf. abschnittsweise ebene Abschnitte an, die dann im Bereich der Endabschnitte der Andrückbänder in gegensinnig zum mittleren Abschnitt gekrümmte Abschnitte übergehen, an die sich nach hinten gerichtete geradlinige Abschnitte anschließen. Die gekrümmten Endabschnitte passen formgenau auf die konvex gekrümmten Lagerflächen 166-1, 166-2 des Basiselements 162. In den ebenen Endabschnitten der Andrückbänder sind Befestigungslöcher vorgesehen, die mit Gewindebohrungen des Trägerelements fluchten, wenn die vorgeformten Andrückbänder in richtigem seitlichen Abstand zueinander nebeneinander auf das Trägerelement 162 aufgesetzt sind. Durch diese Löcher hindurch werden Befestigungsschrauben 169 in das Basiselement hineingeschraubt.
Zur Befestigung der Andrückbänder 170-1 und 170-2 am Trägerelement 162 ist für jeden der Lagerabschnitte eine Befestigungseinrichtung 180-1 zur Befestigung der beiden zugehörigen Endabschnitte am jeweiligen Lagerabschnitt 164-1, 164-2 vorgesehen. Jede Befestigungseinrichtung hat ein vom Trägerelement 162 gesondertes Befestigungselement 182-1, welches als Klemmbacke dient, um die zugeordneten Endabschnitte der Andrückbänder am jeweiligen Lagerabschnitt festzuklemmen. Jedes der Befestigungselemente hat eine Durchgangsbohrung zum Hindurchführen einer Befestigungsschraube 169. An dem den Andrückbändern zuzuwendenden Ende jedes Befestigungselements ist ein nach innen gekrümmter klauenförmiger Abschnitt vorgesehen, dessen Innenseite derart an die Form der gekrümmten Lagerfläche 166-1, 166-2 des zugehörigen Lagerabschnitts angepasst ist, dass die entsprechend geformten Andrückbänder 170-1, 170-2 gemeinsam durch das Befestigungselement 182-1 im Bereich der gekrümmten Auflagefläche bzw. Lagerfläche an die Lagerfläche des Lagerabschnitts großflächig angepresst und am Lagerabschnitt festgeklemmt werden können.
Die jeweils einsinnig (nur um eine in Breitenrichtung verlaufende Krümmungsachse) gekrümmten Lagerflächen 166-1 und 166-2 an den Lagerabschnitten 164-1, 164-2 sind jeweils in Längsrichtung der Andrückbänder kontinuierlich konvex gekrümmt und weisen in Breitenrichtung der Andrückbänder dementsprechend eine gerade Mantellinie 167-1 auf. Diejenigen Teile der Lagerflächen, in denen das erste Andrückband 170-1 aufliegt, fungieren als erste Lagerflächen für die Endabschnitte des ersten Andrückbandes 170-1. Die in Breitrichtung daneben liegenden Abschnitte, in welchen das zweite Andrückband 170-2 aufliegt, fungieren entsprechend als zweite Lagerflächen.
Die Mantellinien der ersten und zweiten Lagerflächen eines Lagerabschnitts fluchten miteinander. Bei dieser Anordnung laufen die jeweils gekrümmten Andrückbänder 170-1 und 170-2 nominell parallel zueinander, so dass sie eine gemeinsame einsinnig konkav gekrümmte Andrückfläche bzw. Gesamtandrückfläche für das Finishband definieren.
Wie in 3 schematisch dargestellt, kann damit beispielsweise ein mehr oder weniger zylindrischer Lagerabschnitt 116 eines Werkstücks großflächig und ohne substantielle Änderung der zylindrischen Makroform zur Verbesserung der Oberfläche bearbeitet werden. Sofern der Lagerabschnitt vor Beginn der Finishbearbeitung stärkere Abweichungen von der kreiszylindrischen Form zeigt, können diese aufgrund des zueinander parallelen Verlaufs der beiden Andrückbänder wenigstens teilweise ausgeglichen werden.
Aus 3 ist ersichtlich, dass die Bandbreiten des ersten Andrückbandes 170-1 und des zweiten Andrückbandes 170-2 derart an die Bandbreite des Finishbands 190 angepasst sind, dass das Finishband während der Bandfinishbearbeitung mittels des ersten Andrückbands 170-1 an einen ersten Teilabschnitt 114-1 der Umfangsfläche 114 andrückbar ist und gleichzeitig mittels des zweiten Andrückbandes 170-2 an einen axial neben dem ersten Teilabschnitt liegenden zweiten Teilabschnitt 114-2 der Umfangsfläche andrückbar ist.
Die Andrückband-Anordnung 170 mit den beiden zueinander parallelen Andrückbändern 170-1, 170-2 kann auch als Andrückband beschrieben werden, welches auf kompletter Länge zwischen den beiden Lagern längsgeteilt ist. Aufgrund der Aufteilung in Längsrichtung und dem Zwischenraum 175 zwischen den Andrückbändern können diese sich während der Bearbeitung relativ zueinander bewegen (siehe Doppelpfeile), beispielsweise unter Vergrößerung oder Verkleinerung der Breite des Zwischenraums etwa im mittleren konkaven Abschnitt und/oder in Richtungen senkrecht zur Bandfläche. Es hat sich gezeigt, dass diese Möglichkeit von Ausgleichsbewegungen und der gewisse Freigang eine Verbesserung der Anpassungsfähigkeit gegenüber einem einzelnen, durchgehenden Andrückband in gewissen Arbeitssituationen bieten können. Hierdurch können sich bei manchen Bearbeitungsaufgaben verbesserte Bearbeitungsergebnisse einstellen.
In 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Andrückeinrichtung 450 mit einer Andrückband-Trägereinrichtung 460 und zwei Andrückbändern gezeigt. 4A zeigt die Andrückeinrichtung 450 in Seitenansicht in Breitenrichtung (y-Richtung), 4B zeigt eine Draufsicht in Tiefenrichtung (z-Richtung) und 4C zeigt eine Ansicht parallel zur Längsrichtung (x-Richtung). Ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel der 2 und 3 hat die Andrückband-Anordnung genau zwei identische Andrückbänder 470-1, 470-2, die jeweils separat an gegenüberliegenden Lagerabschnitten der Andrückband-Trägereinrichtung gelagert und befestigt sind. Durch die Trennung der Andrückband-Anordnung über die gesamte Länge entsteht mittig zwischen den Andrückbändern ein Zwischenraum 475, der breiter ist als beim Ausführungsbeispiel der 2. Der Zwischenraum kann eine Breite haben, die zwischen 50% und 100% der Breite der seitlich begrenzenden Andrückbänder liegt.
Wie in 4B und 4C ersichtlich, kann diese Andrückeinrichtung zur Bearbeitung von balligen Lagerabschnitten genutzt werden, also von rotationssymmetrischen Werkzeugabschnitten 416, die parallel zur Werkstückachse (Rotationsachse) eine konvex gekrümmte Mantellinienform aufweisen. Durch die Trennung der Andrückbänder über die gesamte Länge ist eine bessere Anpassung an die ballige Form erzielbar. Die Linienform in Axialrichtung der Lagerstelle kann während der Verbesserung der Oberflächengüte durch das Finishen gut beibehalten werden.
5 zeigt Darstellungen einer Andrückeinrichtung 550 gemäß einer weiteren Ausführungsform mit genau zwei Andrückbändern 570-1, 570-2. Die Ansichten in den 5A, 5B und 5C sind analog zu den Ansichten in 4A, 4B und 4C. Eine Besonderheit bei dieser Andrückeinrichtung besteht darin, dass die Andrückband-Trägereinrichtung 560 in sich beweglich ist. Sie weist ein erstes Trägerelement 562-1 und ein gesondertes zweites Trägerelement 562-2 auf. Die Trägerelemente haben identischen Aufbau und sind mit gegenseitigem Abstand in Breitenrichtung nebeneinander angeordnet. Das erste Trägerelement 562-1 ist über ein Schwenkgelenk 563 mit dem zweiten Trägerelement 562-2 gekoppelt. Das Schwenkgelenk ist bei montierter Andrückeinrichtung fest mit dem tragenden Druckarm verbunden. Das Schwenkgelenk 563 ermöglicht eine relative Verkippung der beiden Trägerelemente um eine parallel zur Längsrichtung (x-Richtung) verlaufende Schwenkachse 564. Die Schwenkwinkel sind durch Anschläge begrenzt. Maximale Schwenkwinkel aus der Nullstellung (parallel zur x-z-Ebene liegen im Bereich von wenigen Grad, z.B. 10° oder weniger. Innerhalb der mechanisch zugelassenen Schwenkwinkelbereiche kann sich jedes Trägerelement unabhängig vom anderen Trägerelement um die Schwenkachse 564 rotativ bewegen.
Jedes der z.B. aus Werkzeugstahl gefertigten Trägerelemente ist flach plattenförmig und hinsichtlich seiner Grundgestalt mit der werkstückzugewandten Ausnehmung und dem begrenzenden Lagerabschnitten ähnlich oder identisch wie das Trägerelement 162 aus 2 gestaltet. In Breitenrichtung (y-Richtung) sind die Trägerelemente jedoch deutlich schmaler, und zwar weniger als halb so breit wie die effektive Arbeitsbreite der Andrückeinrichtung. Das erste Trägerelement 562-1 trägt das erste Andrückband 570-1, das zweite Trägerelement 562-2 in entsprechender Weise das zweite Andrückband 570-2. Aufgrund des lateralen Abstandes der Trägerelemente ergibt sich zwischen den Andrückbändern dieser Ausführungsform ein Zwischenraum 575 in Breitenrichtung. Dieser hat aufgrund der relativen Verkippbarkeit der Trägerelemente zueinander variable Breite, ist jedoch so breit bemessen, dass bei jeder konstruktiv möglichen Relativverkippung der Trägerelemente zueinander ein lateraler Abstand zwischen den Andrückbändern verbleibt, so dass sich diese nicht berühren.
Durch die Auftrennung in zwei relativ zueinander schwenkbewegliche Trägerelemente und die damit beweglichen Andrückbänder kann sich die wirksame Andrückgeometrie der Andrückeinrichtung 550 besonders flexibel und mit einem zusätzlichen Freiheitsgrad (Verschwenkung um die Schwenkachse 564) besonders gut an viele unterschiedliche axiale Konturverläufe des zu bearbeitenden Werkzeugabschnitts anpassen. Die an den Trägerelementen ausgebildeten gekrümmten Lagerflächen für die Andrückbänder stellen sich bei Bedarf schräg zueinander ein, so dass ihre Mantellinien nicht mehr miteinander fluchten, sondern Winkel von deutlich mehr oder deutlich weniger als 180° einschließen.
5C zeigt eine Bearbeitungssituation, bei der ein balliger Werkzeugabschnitt 516 bei der Drehung um die Werkstückachse 512 bearbeitet wird. Hierbei stellt sich unter Einwirkung der radial zur Werkstückachse eingeleiteten Andrückkraft eine Verkippung der beiden Trägerelemente relativ zueinander ein. Dabei drückt das vom ersten Trägerelement 562-1 getragene erste Andrückband 570-1 auf die Umfangsfläche eines ersten Werkstückabschnitts 515-1, der sich auf einer Seite der axialen Mitte 517 des bearbeiteten Werkstückabschnitts befindet, während das zweite Andrückband 170-2 das Finishband an der gegenüberliegenden Seite der Mitte 517 auf den Umfang eines zweiten Werkstückabschnitts 515-2 drückt.
Die Schrägstellungen der beiden Trägerelemente 562-1, 562-2 stellen sich jeweils automatisch bzw. selbsttätig derart ein, dass an jedem der Andrückbänder der Winkel zwischen der durch das Andrückband auf das Finishband bewirkten Andrückkraft und der Oberflächennormalen an die Werkstückoberfläche im Bereich des angedrückten Finishbands kleiner wird als im Falle einer starren Anordnung der Andrückeinrichtung, bei welcher die Andrückkraft im Wesentlichen radial zur Werkstückachse 512 gerichtet sein würde. Durch den zusätzlichen Freiheitgrad in axialer Richtung (bereitgestellt durch das Schwenkgelenk 563) kann sich die Andrückeinrichtung sowohl an eine konvexe Mantellinienform (wie gezeigt) als auch eine konkave Mantellinienform des bearbeiteten Werkstückabschnitts im Wesentlichen uneingeschränkt anlegen, um eine optimierte Ausrichtung der Andrückkräfte relativ zum Verlauf der zu bearbeitenden Oberfläche zu erreichen.
In 6 ist eine Ausführungsform einer Andrückeinrichtung 650 analog zur Darstellung von 5 in verschiedenen Ansichten gezeigt. Diese Variante kann hinsichtlich der Konstruktion mit den getrennten Trägerelementen 662-1, 662-2 der Andrückband-Trägereinrichtung 660 und dem koppelnden Schwenkgelenk 663 ähnlich oder identisch aufgebaut sein wie das Ausführungsbeispiel von 5. Zusätzlich ist eine Einstelleinrichtung 690 vorgesehen, mit der die relative Orientierung zwischen dem ersten Trägerelement 662-1 und dem zweiten Trägerelement 662-2 fest vorgegeben werden kann. Die Einstelleinrichtung 690 hat im Beispielsfall eine Stellschraube 692, die durch ein Gewinde im ersten Trägerelement 662-1 hindurchführt und sich mit einem herausragenden Abschnitt an der Seitenfläche des zweiten Trägerelements abstützt. Durch Drehen an der Stellschraube 692 kann der Kippwinkel zwischen dem ersten Trägerelement 662-1 und dem zweiten Trägerelement 662-2 präzise eingestellt werden. Die Andrückgeometrie der Andrückeinrichtung, insbesondere der Kippwinkel zwischen den Trägerelementen, wird vor Beginn der Finishbearbeitung fest eingestellt und ändert sich dann während der Bearbeitung nicht mehr. Dadurch kann in gewissen Grenzen jede Form eines axialen Verlaufs der Mantellinie (beispielsweise konvexe Formen bzw. Balligkeit oder konkave Formen) gezielt durch die Finishbearbeitung mittels axial ungleichen Materialabtrags eingestellt werden.
Bei allen Ausführungsformen liegen die an den Lagerflächen anliegenden Abschnitte der jeweils in Breitenrichtung unprofilierten Andrückbänder auf einer nur in einer Richtung gekrümmten Lagerfläche auf. Die Lagerflächen haben jeweils gerade Mantellinien in Breitenrichtung. Bei den Ausführungsbeispielen der 2 bis 4 laufen die Mantellinien der nebeneinander liegenden Lagerflächen für das erste Andrückband und das zweite Andrückband koaxial zueinander. Beim Ausführungsbeispiel der 5 kann sich eine Schrägstellung zwischen den Trägerelementen einstellen, so dass auch die Mantellinien die jeweils einsinnig gekrümmten Lagerflächen (erste Lagerflächen und daneben liegende zweite Lagerflächen) in einem von 180° signifikant abweichenden Winkel zueinander verlaufen können.
Im Beispiel von 5C richten sich die Trägerelemente unter Einwirkung der Andrückkraft so aus, dass die zum Kontakt mit dem Finishband vorgesehenen Andrückflächen des ersten und des zweiten Andrückbandes einen Winkel von weniger als 180° einschließen. Die Andrückbänder bilden somit eine flache Dachform. Bei der Bearbeitung eines konvexen Werkzeugabschnittes können sich die Trägerelemente auch gegeneinander so verkippen, dass ihr Abstand im Bereich des Schwenkgelenks größer ist als entfernt davon, so dass sich zwischen den Mantellinien der ersten und zweiten Lagerflächen ein Winkel von mehr als 180° einstellt, womit dann auch die zum Kontakt mit dem Finishband vorgesehenen Andrückflächen des ersten und des zweiten Andrückbandes einen Winkel von mehr als 180° einschließen würden.
Beim Ausführungsbeispiel von 6 ist die Winkelstellung für die Bearbeitung einer balligen Lagerfläche fest vorgegeben.

Claims

Andrückeinrichtung (150, 450, 550, 650) zum Andrücken von Finishband (190) an eine Umfangsfläche (114) eines rotationssymmetrischen Werkstückabschnitts (116) eines Werkstücks (110) bei einer Bandfinishbearbeitung, wobei das Finishband mittels eines biegeelastischen Andrückbandes über einen Eingriffswinkel mit einer Andrückkraft an die Umfangsfläche angedrückt wird, umfassend: eine Andrückband-Trägereinrichtung (160); ein erstes Andrückband (170-1), das an zwei in Längsrichtung des ersten Andrückbandes (170-1) mit Abstand zueinander angeordneten ersten Lagerflächen (166-1, 166-2) der Andrückband-Trägereinrichtung gelagert ist; ein zweites Andrückband (170-2), das in Breitenrichtung der Andrückbänder (170-1, 170-2) neben dem ersten Andrückband (170-1) angeordnet ist und an zwei in Längsrichtung des zweiten Andrückbandes (170-2) mit Abstand zueinander angeordneten zweiten Lagerflächen derselben Andrückband-Trägereinrichtung (160, 460, 560, 660) gelagert ist; wobei Bandbreiten des ersten Andrückbandes (170-1) und des zweiten Andrückbandes (170-2) derart an die Bandbreite des Finishbands (190) angepasst sind, dass das Finishband während der Bandfinishbearbeitung mittels des ersten Andrückbands (170-1) an einen ersten Teilabschnitt der Umfangsfläche andrückbar ist und gleichzeitig mittels des zweiten Andrückbandes (170-2) an einen axial neben dem ersten Teilabschnitt liegenden zweiten Teilabschnitt der Umfangsfläche andrückbar ist.
Andrückeinrichtung (150, 450, 550, 650) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Andrückband (170-1) und dem zweiten Andrückband (170-2) ein Zwischenraum (175) liegt.
Andrückeinrichtung (150, 450, 550, 650) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (175) eine Breite aufweist, die im Bereich zwischen 5 % und 20 % der mittleren Bandbreite des ersten und des zweiten Andrückbands und/oder im Bereich von 0,5 mm bis 4 mm liegt.
Andrückeinrichtung (150, 450, 550, 650) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückeinrichtung (150, 450, 550, 650) außer dem ersten Andrückband (170-1) und dem zweiten Andrückband (170-2) kein weiteres Andrückband aufweist.
Andrückeinrichtung (150, 450, 550, 650) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Andrückband (170-1) und das zweite Andrückband (170-2) ein unprofiliertes Flachband ist.
Andrückeinrichtung (150, 450, 550, 650) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Andrückband (170-1) und das zweite Andrückband (170-2) identische Bandbreiten aufweisen, wobei vorzugsweise das erste Andrückband und das zweite Andrückband identische Gestalt aufweisen.
Andrückeinrichtung (150, 450, 550, 650) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Lagerflächen und die zweiten Lagerflächen in Längsrichtung des Andrückbandes kontinuierlich konvex gekrümmt sind und in Breitenrichtung des Andrückbandes eine gerade Mantellinie (167-1) aufweisen.
Andrückeinrichtung (550, 650) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Lagerflächen und die zweiten Lagerflächen derart schräg zueinander ausgerichtet oder ausrichtbar sind, dass zum Kontakt mit dem Finishband vorgesehene Andrückflächen des ersten Andrückbandes und des zweiten Andrückbandes einen Winkel von weniger als 180° einschließen, so dass die Gesamtanordnung aus erstem Andrückband und zweitem Andrückband in Längsrichtung der Andrückbänder gesehen eine V-Form einnimmt, oder dass zum Kontakt mit dem Finishband vorgesehene Andrückflächen des ersten Andrückbandes und des zweiten Andrückbandes einen Winkel von mehr als 180° einschließen, so dass die Gesamtanordnung aus erstem Andrückband und zweitem Andrückband in Längsrichtung der Andrückbänder gesehen eine Dachform einnimmt.
Andrückeinrichtung (150, 450) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückband-Trägereinrichtung (160, 460) ein Trägerelement (162) aufweist, das zwei mit festem Abstand zueinander angeordnete Lagerabschnitte (164-1, 164-2) aufweist, wobei die ersten und die zweiten Lagerflächen nebeneinander an den Lagerabschnitten ausgebildet sind.
Andrückeinrichtung (550, 650) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückband-Trägereinrichtung (560, 660) ein erstes Trägerelement (562-1, 662-1) und ein neben dem ersten Trägerelement angeordnetes gesondertes zweites Trägerelement (562-2, 662-2) aufweist, wobei das erste Trägerelement die zwei mit festem Abstand zueinander angeordneten ersten Lagerabschnitte und das zweite Trägerelement die zwei mit festem Abstand zueinander angeordneten zweiten Lagerabschnitte aufweist.
Andrückeinrichtung (550, 650) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Trägerelement (562-1, 662-1) über ein Schwenkgelenk (563, 663) mit dem zweiten Trägerelement (562-2, 662-2) gekoppelt ist.
Andrückeinrichtung (550, 650) nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch eine Einstelleinrichtung (690) zur Einstellung einer relativen Orientierung zwischen dem ersten Trägerelement (562-1, 662-1) und dem zweiten Trägerelement (562-2, 662-2).
Bandfinishvorrichtung zur Finishbearbeitung von Umfangsflächen rotationssymmetrischer Werkstückabschnitte an Werkstücken mit: einer Dreheinrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung des Werkstückes (110) um eine Werkstückachse (112); einer Oszillationseinrichtung zur Erzeugung einer parallel zur Werkstückachse (112) ausgerichteten oszillierenden Relativbewegung zwischen dem Werkstück und mindestens einer Andrückeinrichtung (150, 450, 550, 650) zum Andrücken von Finishband (190) an die Umfangsfläche (114) derart, dass das Finishband an die Umfangsfläche über einen Eingriffswinkel mit einer Andrückkraft angedrückt wird; wobei die Andrückeinrichtung (150, 450, 550, 650) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgelegt ist.