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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Finishbearbeitung von Werkstückoberflächen mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Anordnung an einem Werkzeugrevolver mit einer Antriebsschnittstelle einer CNC-Werkzeugmaschine, bevorzugt einer CNC-Drehmaschine.
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Unter Finishen wird ein spanendes Bearbeitungsverfahren mit geometrisch unbestimmter Schneide verstanden, bei dem zwischen einem vielschneidigen Finishwerkzeug, z.B. einem Finishstein, einer Finishhülse oder einem Finishband, und der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche meist eine aus zwei Komponenten bestehende Schnittbewegung realisiert wird, indem einer Dreh- oder Hubbewegung eine kurzhubige Oszillationsbewegung überlagert wird. Die Dreh- oder Hubbewegung kann dabei sowohl vom Finishwerkzeug als auch vom Werkstück ausgeführt werden, während die kurzhubige Oszillationsbewegung überwiegend nur vom Finishwerkzeug, speziell dem Finishkopf, ausgeführt wird. Durch Finishen können Werkstückoberflächen mit einer Rauheit im Mikrometerbereich (Ra< 1 µm) sowie spezielle Strukturen der Werkstückoberfläche hergestellt werden. Bei der Finishbearbeitung einer Werstückoberfläche werden dazu entweder die Spitzen des Rautiefenprofiles einer in einem vorangegangenen Bearbeitungsschritt erzeugten Werkstückoberfläche abgetragen und so die Struktur der Werkstückoberfläche verändert oder es erfolgt ein vollständiger Abtrag einer in einem vorangegangenen Bearbeitungsschritt erzeugten Werkstückoberfläche. Im Fall des vollständigen Abtrages einer Werkstückoberfläche kann eine Finishbearbeitung mit einer Formgebung des Werkstückes im Sinne einer Formverbesserung der in vorangegangenen Bearbeitungsschritten erstellten Werkstückform verbunden sein. Der Materialabtrag bei einer Finishbearbeitung bewegt sich meist im Bereich weniger µm.
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Es ist wünschenswert, die Finishbearbeitung als abschließenden Arbeitsschritt einer zuvor erfolgten formgebenden spanenden Werkstückbearbeitung ohne ein Umspannen des Werkstückes, d.h. auf der gleichen Werkzeugmaschine, auf der die formgebende spanende Bearbeitung des Werkstückes erfolgte, durchzuführen. Aus dem Stand der Technik sind dazu verschiedene an einem Werkzeugrevolver einer CNC-Werkzeugmaschine anordenbare Vorrichtungen zur Finishbearbeitung bekannt. Neben dem Vorteil einer Finishbearbeitung eines Werkstückes nach einer formgebenden spanenden Werkstückbearbeitung ohne Umspannen haben an einem Werkzeugrevolver einer CNC-Werkzeugmaschine anordenbare Vorrichtungen zur Finishbearbeitung den Vorteil, dass keine gesonderte Maschine zur Finishbearbeitung erforderlich ist. Besagte Vorrichtungen zur Finishbearbeitung besitzen zumeist Mittel zur Erzeugung einer kurzhubigen Oszillationsbewegung eines das Finishwerkzeug tragenden Oszillationskopfes. Zur Realisierung eines möglichst kleinen Bauvolumens wird bei besagten Vorrichtungen zur Finishbearbeitung meist auf einen eigenen Antrieb verzichtet. Vielmehr sind solche Vorrichtungen zur Finishbearbeitung an eine im Werkzeugrevolver befindliche Antriebsschnittstelle ankoppelbar. Von einer standardisierten Anstriebsschnittstelle an einem Werkzeugrevolver einer CNC-Werkzeugmaschine wird zumeist eine Drehbewegung zur Verfügung gestellt, aus der dann durch besagte Mittel der Vorrichtung zur Finishbearbeitung die kurzhubige Oszillationsbewegung des das Finishwerkzeug tragenden Oszillationskopfes erzeugt wird.
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Eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Finishbearbeitung ist beispielsweise aus der
DE 2005 026 296 C5 bekannt. Beschrieben ist eine Vorrichtung zum Superfinishen eines Werkstückes mit einem Werkzeug, die Mittel zum Antrieb des Werkzeuges sowie Befestigungsmittel zum Befestigen der Vorrichtung an einer Werkzeugmaschine aufweist, wobei der Werkzeughalter mittels eines externen Antriebes angetrieben wird. Die Vorrichtung weist keinen in die Vorrichtung integrierten Antrieb auf. Eine vom Antrieb auf die Vorrichtung übertragene Drehbewegung wird mittels eines Exzenters in eine oszillierende Bewegung umgewandelt und auf ein in einer Werkzeugaufnahme angeordnetes Werkzeug übertragen. Die Werkzeugaufnahme ist über parallel zueinander angeordnete Blattfedern am Werkzeughalter befestigt. Nachteilig an dieser Vorrichtung ist eine nichtlineare Bewegung der Werkzeugaufnahme, was einen negativen Einfluss auf die Qualität der Finishbearbeitung hat.
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Aus der
DE 102012 108 594 A1 ist eine andere zum Anschluss an eine Motorspindel einer Werkzeugmachine ausgebildete Vorrichtung zur Finishbearbeitung bekannt. Die Vorrichtung weist eine an die Motorspindel der Werkzeugmaschine ankoppelbare drehbar gelagerte Spindel auf, deren Drehbewegung über Kegelräder auf eine Abtriebswelle mit einer um 90° zur Drehachse der Spindel gedrehten Drehachse übertragen wird. Die Drehbewegung einer Antriebswelle wird dann mittels einer Exzenteranordnung in eine Oszillationsbewegung transformiert und auf den das Werkzeug tragenden Oszillationskopf übertragen.
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Obwohl die vorgenannten gattungsgemäßen Vorrichtungen zur Finishbearbeitung aus dem Stand der Technik im Vergleich zu Vorrichtungen mit einem in die Vorrichtung integrierten Antrieb bereits vergleichsweise klein ausgebildet sind, besteht ein Bedarf an Vorrichtungen für eine qualitativ hochwertige Finishbearbeitung von Werkstückoberflächen zur Anordnung an einem Werkzeugrevolver mit einer Antriebsschnittstelle einer CNC-Werkzeugmaschine, die ein nur sehr geringes Bauvolumen einnehmen und so neben anderen Werkzeugen problemfrei an einem Werkzeugrevolver angeordnet und derart auch bei einem kleinen Arbeitsraum der CNC-Werkzeugmaschine für eine Finishbearbeitung eingesetzt werden können.
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Aus dem Stand der Technik ist bekannt, die Rotationsbewegung einer Antriebswelle mittels einer um die Antriebswelle umlaufenden Nut und ein in die Nut eingreifendes Eingriffselement in eine lineare Bewegung umzuwandeln.
So wird beispielsweise in der
DE 103 39 344 B3 eine Stoßvorrichtung zum Stoßen von Nuten auf Werkzeugmaschinen mit einem Werkzeugdrehantrieb, insbesondere auf CNC-Drehmaschinen, beschrieben. Die an einem Werkzeugrevolverkopf anordenbare Vorrichtung weist einen in einem Gehäuse um eine Rotorachse drehbar angetriebenen Rotor mit einer an seinem Umfang angeordneten endlos umlaufenden Kurvennut auf, in der ein Verbindungszapfen abläuft, der mit einem parallel zur Rotorachse zwischen zwei Endstellungen hin- und herbeweglichen, ein Stoßwerkzeug tragenden Schieber verbunden ist. Die Drehbewegung des Rotors wird mittels dieser Vorrichtung in eine lineare Bewegung des Schiebers umgewandelt.
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In der
US 5 904065 A wird eine Hubbalken-Antriebsvorrichtung beschrieben, mittels derer die Drehbewegung einer Antriebswelle in eine Verschiebebewegung parallel zur Drehachse der Antriebswelle und eine Hubbewegung orthogonal zur Drehachse der Antriebswelle umgewandelt wird. Dabei sind in die Antriebswelle zwei endlos umlaufende Nuten eingearbeitet, in welche jeweils ein Eingriffselement eingreift, welches bei Drehung der Antriebswelle jeweils in Richtung der Längsachse der Antriebswelle bewegt wird. Ein Eingriffselement steht mit einer parallel zur Drehachse linear beweglichen Schlitteneinrichtung in Wirkverbindung, das zweite Eingriffselement ist über einen Kipphebel mit einer orthogonal zur Drehachse der Antriebswelle beweglichen Hubeinrichtung wirkverbunden. Eine mögliche Anwendung der beschriebenen Hubbalken-Antriebsvorrichtung ist das Anheben eines Werkzeuges oder Werkstücks aus einer ersten Arbeitsstation und das anschließende Absenken des Werkzeuges oder Werkstücks in eine zweite Arbeitsstation.
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Zur Finishbearbeitung von Werkstückoberflächen ist diese Vorrichtung jedoch nicht geeignet.
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Aufgabe der Erfindung ist somit die Bereitstellung einer Vorrichtung zur Finishbearbeitung von Werkstückoberflächen mit einem geringen Bauvolumen, die an einer Werkzeugaufnahme, wie beispielsweise einem Werkzeugrevolver einer CNC-Werkzeugmaschine, anordenbar ist und eine qualitativ hochwertige Finishbearbeitung von Werkstückoberflächen ermöglicht.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung zur Finishbearbeitung von Werkstückoberflächen mit den Merkmalen des 1. Patentanspruches gelöst. In den Patentansprüchen 2 bis 7 sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung beschrieben.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Finishbearbeitung von Werkstückoberflächen weist ein Gestell mit Mitteln zur Anordnung der Vorrichtung an einer Werkzeugaufnahme, wie beispielsweise einen Werkzeugrevolver mit einer Antriebsschnittstelle einer CNC-Werkzeugmaschine sowie mit einer zur Antriebsschnittstelle der Werkzeugaufnahme kompatiblen, um eine Drehachse drehbaren Antriebswelle und einen Oszillationskopf mit einem am Oszillationskopf angeordneten Finishwerkzeug, auf. Der Oszillationskopf ist entlang der Drehachse der Antriebswelle linear beweglich am Gestell angeordnet. Die Antriebswelle weist einen zylindrischen Bereich mit einer zur Drehachse der Antriebswelle rotationssymmetrisch ausgebildeten äußeren Mantelfläche auf. Die äußere Mantelfläche des zylindrischen Bereiches greift in eine starr im Oszillationskopf angeordnete Öffnung mit einer zur äußeren Mantelfläche des zylindrischen Bereiches korrespondierenden inneren Mantelfläche derart ein, dass der zylindrische Bereich innerhalb dieser Öffnung im Oszillationskopf um die Drehachse der Antriebswelle drehbar und entlang der Drehachse linear bewegbar ist. In die äußere Mantelfläche des zylindrischen Bereiches oder in die innere Mantelfläche der Öffnung ist eine radial um die Mantelfläche umlaufende Nut eingearbeitet, die in Bezug zu einer orthogonal zur Drehachse der Antriebswelle liegenden Ebene mindestens einmal auslenkt. Der Verlauf der umlaufenden Nut um die Mantelfläche ist so ausgebildet, dass die Abwicklung dieser umlaufenden Nut eine glatte Funktion ergibt, die mindestens zwei Wendepunkte aufweist. Ist die umlaufende Nut in die äußere Mantelfläche des zylindrischen Bereiches eingearbeitet, ist an der inneren Mantelfläche der Öffnung am Oszillationskopf mindestens ein Eingriffselement mit einem in die umlaufende Nut eingreifenden Eingriffsende angeordnet. Ist die umlaufende Nut in die innere Mantelfläche der Öffnung am Oszillationskopf eingearbeitet, ist mindestens ein Eingriffselement mit einem in die umlaufende Nut eingreifenden Eingriffsende am zylindrischen Bereich der Antriebswelle angeordnet. Die Anordnung des Eingriffselementes mit dem in die umlaufende Nut eingreifenden Eingriffsende ist derart, dass eine in Richtung der Drehachse der Antriebswelle auf das Eingriffsende des Eingriffselementes wirkende Kraft auf den Oszillationskopf übertragen wird, so dass bei einer Drehung der Antriebswelle um ihre Drehachse infolge der Auslenkung der umlaufende Nut in Bezug zu der orthogonal zur Drehachse der Antriebswelle liegenden Ebene der Oszillationskopf linear entlang der Drehachse der Antriebswelle bewegt wird.
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Bei einer bevorzugten Ausbildung der Vorrichtung zur Finishbearbeitung ist das Eingriffsende des Eingriffselementes als Kugel ausgebildet. Dabei kann außerdem bevorzugt die Kugel federkraftbelastet mit Wirkrichtung der Federkraft radial zur Drehachse der Antriebswelle und in Richtung der umlaufenden Nut drehbar angeordnet sein.
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Ebenfalls bevorzugt kann der Querschnitt der umlaufenden Nut als gotisches Profil ausgebildet sein, wobei die Breite der Öffnung der umlaufenden Nut wenigstens 2/3 des Durchmessers der Kugel ist.
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Bei einer ebenfalls bevorzugten Ausbildung der Vorrichtung ist die Abwicklung des Verlaufes der umlaufenden Nut um die Mantelfläche eine glatte Funktion mit einer geraden Anzahl von Wendepunkten, wobei bei mehr als zwei Wendepunkten und einem periodischen Verlauf der Funktion die Anzahl der mit ihrem jeweiligen Eingriffsende in die umlaufende Nut eingreifenden Eingriffselemente der Anzahl der Perioden der Funktion entspricht und die jeweiligen Eingriffsenden der Eingriffselemente über den Umfang der Mantelfläche in einer orthogonal zur Drehachse der Antriebswelle liegenden Kreisbahn angeordnet sind und der zwischen den Eingriffsenden der Eingriffselemente eingeschlossene Winkel gleich groß ist.
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Bei einer ebenfalls bevorzugten Ausbildung der Vorrichtung ist der Oszillationskopf über Linearlager in Richtung der Drehachse der Antriebswelle linear beweglich am Gestell angeordnet. Besonders bevorzugt sind dabei 4 Linearlager vorgesehen. Insbesondere aufgrund der im Hauptanspruch genannten Merkmale kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Finishbearbeitung von Werkstückoberflächen besonders raumsparend, d.h. mit einem geringen Bauvolumen ausgebildet sein. Dabei wirkt es sich besonders günstig aus, dass die Drehbewegung der Antriebswelle in eine Oszillationsbewegung des Oszillationskopfes umgesetzt wird, deren Richtung mit der Richtung der Drehachse der Antriebswelle übereinstimmt bzw. parallel zu dieser verläuft. Ein weiterer besonderer Vorzug der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in einer verzerrungsfrei linearen Oszillationsbewegung des Oszillationskopfes und damit des am Oszillationskopf angeordneten Finishwerkzeuges. Diese verzerrungsfreie lineare Oszillationsbewegung ermöglicht eine qualitativ hochwertige Finishbearbeitung von Werkstückoberflächen.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
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Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in
- 1: eine Vorrichtung zur Finishbearbeitung, in
- 2A: eine Explosionsdarstellung einer ersten Ausbildung der Vorrichtung zur Finischbearbeitung, in
- 2B: eine Abwicklung der umlaufenden Nut, in
- 3: eine zweite Explosionsdarstellung der ersten Ausbildung der Vorrichtung zur Finischbearbeitung, in
- 4: den Arbeitsraum einer CNC-Werkzeugmaschine mit einer an einer als Werkzeugrevolver ausgebildeten Werkzeugaufnahme angeordneten Vorrichtung zur Finishbearbeitung, in
- 5A: eine Explosionsdarstellung einer zweiten Ausbildung der Vorrichtung zur Finishbearbeitung, in
- 5B: eine Abwicklung der umlaufenden Nut, in
- 6: eine zweite Explosionsdarstellung der zweiten Ausbildung der Vorrichtung zur Finishbearbeitung, in
- 7: eine Antriebswelle in Wirkverbindung mit einem Oszillationszylinder gemäß der zweiten Ausbildung der Vorrichtung und in
- 8: einen Oszillationszylinder gemäß der zweiten Ausbildung der Vorrichtung im Schnitt in Wirkverbindung mit einer Antriebswelle.
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Eine in 1 dargestellte Vorrichtung 1 zur Finishbearbeitung von Werkstückoberflächen umfasst ein Gestell 2 mit einem Mittel 3 zur Anordnung der Vorrichtung 1 an einer Werkzeugaufnahme 4 (dargestellt in 4 als Werkzeugrevolver 4). Das Mittel 3 zur Anordnung der Vorrichtung 1 an einer Werkzeugaufnahme 4 besitzt eine mit einer Antriebsschnittstelle der Werkzeugaufnahme 4 kompatible Antriebswelle 5 mit einer Drehachse 6. Am Gestell 2 ist in Richtung der Drehachse 6 linear beweglich ein Oszillationskopf 7 angeordnet. Der Doppelpfeil 8 zeigt die Richtung der linearen Beweglichkeit des Oszillationskopfes 7. Am Oszillationskopf 7 ist als Finishwerkzeug ein Finishstein 9 fest angeordnet. Die feste Anordnung des Finishsteines 9 erfolgt durch Klemmung mittels einer Klemmbacke 10.
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Die nachfolgenden Erläuterungen zur ersten Ausbildung der Vorrichtung 1 nehmen, soweit nicht ausdrücklich anders erwähnt, immer Bezug auf die 2A und 2B sowie 3.
Die 2A und 3 zeigen die Antriebswelle 5 mit einem zylindrischen Bereich 5.1 mit einer zur Drehachse 6 der Antriebswelle 5 rotationssymetrisch, im vorliegenden Beispiel kreiszylinderförmigen, äußeren Mantelfläche 11. In die äußere Mantelfläche 11 ist um diese umlaufend eine Nut 12 eingearbeitet. Die umlaufende Nut 12 lenkt in Bezug zu einer orthogonal zur Drehachse 6 der Antriebswelle 5 liegenden Ebene mehrfach aus. Eine Abwicklung der umlaufenden Nut 12 ergibt eine Funktion mit einem sinusförmigen Verlauf mit 3 Perioden, wie in 2B veranschaulicht. Im Oszillationskopf 7 ist korrespondierend zur äußeren Mantelfläche 11 des zylindrischen Bereiches 5.1 eine Öffnung 13 mit einer inneren Mantelfläche 14 eingearbeitet. Die Öffnung 13 ist so ausgebildet, dass der zylindrische Bereich 5.1 spielfrei und vollständig in diese Öffnung einführbar und dabei sowohl radial als auch in Richtung der Längsachse 6 der Antriebswelle 5 beweglich ist. In den Oszillationskopf 7 ist außerdem eine Bohrung 15 eingebracht, die sich radial bis in die innere Mantelfläche 14 der Öffnung 13 erstreckt. In diese Bohrung 15 ist ein Eingriffselement 16 mit einem Eingriffsende 17 einführbar. Das Eingriffselement 16 ist mittels eines in die Bohrung 15 einschraubbaren Sicherungselementes 18 gegen ein Herausgleiten aus der Bohrung 16 sicherbar. Die Anordnung der Bohrung 15 im Oszillationskopf 7 ist derart, dass bei einem in die Öffnung 13 vollständig eingeführten zylindrischen Bereich 5.1 der Antriebswelle 5 das Eingriffsende 17 des Eingriffselementes 16 in die umlaufende Nut 11 eingreift. Das Engriffsende 17 und die umlaufende Nut 11 sind so ausgebildet, dass das Eingriffsende 17 spielfrei in der umlaufenden Nut 11 gleiten kann. Bevorzugt ist das Eingriffsende 17 halbkugelförmig und der Querschnitt der umlaufenden Nut 11 als gotisches Profil ausgebildet. Das Sicherungselement 18 zu Sicherung des Eingriffselementes 16 gegen ein Herausrutschen aus der Bohrung 15 kann ein in Längsrichtung der Bohrung 15 wirkendes Federelement umfassen, mittels dessen das Eingriffsende 17 des Eingriffselementes 16 federkraftbelastet in der umlaufenden Nut 11 gehalten wird. Die linear entlang der Drehachse 6 der Antriebswelle 5 bewegliche Anordnung des Oszillationskopfes 7 am Gestell 2 erfolgt mittels 4 Linearlagern 19. Die Linearlager 19 werden auf fest am Gestell 2 angeordnete Zapfen 20, deren Längsachsen parallel zur Drehachse 6 der Antriebswelle 5 verlaufen, aufgesteckt und greifen mit ihrer äußeren Mantelfläche in korrespondierend im Oszillationskopf 7 angeordnete und korrespondierend zu den Linearlagern 19 bemessene Bohrungen 21 ein.
Der Zusammenbau der in den 2A und 3 gezeigten Vorrichtung 1 erfolgt, indem zunächst die Antriebswelle 5 in das Gestell 2 beziehungsweise das Mittel 3 zur Anordnung der Vorrichtung 1 an einer Werkzeugaufnahme 4 eingesetzt und mittels eines nicht dargestellten Sicherungselementes gegen Herausrutschen gesichert wird. Die Linearlager 19 werden in die Bohrungen 21 im Oszillationskopf 7 eingeschoben. Danach werden der Oszillationskopf 7 und das Gestell 2 zusammengefügt, wobei die Linearlager 19 auf die Zapfen 20 aufgeschoben und der zylindrische Bereich 5.1 in die Öffnung 13 eingeführt werden. Das Eingriffselement 16 wird in die Bohrung 15 im Oszillationskopf 7 soweit eingesteckt, bis das Eingriffsende 17 in die umlaufende Nut 12 eingreift. Gegebenenfalls kann es dazu erforderlich sein, die Antriebswelle 5 schrittweise zu drehen und/oder den Oszillationskopf 7 in Richtung des Doppelpfeiles 8 stückweise linear zu verschieben. Abschließend wird das Sicherungselement 18 in die Bohrung 15 eingeschraubt und so das Eingriffselement 16 gegen ein Herausrutschen aus der Bohrung 15 bzw. das Eingriffsende 17 gegen ein Herausgleiten aus der umlaufenden Nut 12 gesichert.
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Mittels der beschriebenen Vorrichtung 1 wird eine Drehbewegung der Antriebswelle 5 in eine lineare Oszillationsbewegung des Oszillationskopfes 7 transformiert. Bei einer Drehung der Antriebswelle 6 wirkt auf das in die umlaufende Nut 12 eingreifende Eingriffsende 17 des Eingriffselementes 16 eine in Richtung der Drehachse 6 der Antriebswelle 5 wirkende Kraft. Diese Kraft bewirkt eine lineare Verschiebung des mit dem Eingriffselement 16 wirkverbundenen Oszillationskopfes 7 entlang der Drehachse 6 der Antriebswelle 5. Die Ausbildung der Verlaufes der umlaufenden Nut 12 mit bei der gezeigten Variante sechs Wendepunkten führt bei einer Umdrehung der Antriebswelle 5 zu einem sechsmaligen Wechsel der Wirkrichtung der vorgenannten auf das Eingriffsende 17 des Eingriffselementes 16 wirkenden Kraft. Der Oszillationskopf 7 wird somit bei einer Umdrehung der Antriebswelle 5 dreimal hin- und herbewegt, er führt somit bei einer fortgesetzten Drehung der Antriebswelle 5 eine lineare Oszillationsbewegung entlang der Drehachse der Antriebswelle 5 aus. Der Hub der Oszillationsbewegung des Oszillationskopfes 7 ist abhängig von der Form, insbesondere der Auslenkung der umlaufenden Nut 12 in Bezug zu einer orthogonal zur Drehachse 6 der Antriebswelle 5 liegenden Ebene. Bei dem in 5B gezeigten Verlauf der umlaufenden Nut 12 beträgt der Hub der Oszillationsbewegung des Oszillationskopfes 7 2 mm. Die Frequenz der Oszillationsbewegung des Oszillationskopfes 7 ist abhängig von der Drehzahl der Antriebswelle 5, wie leicht einzusehen ist.
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4 zeigt den Arbeitsraum einer CNC-Werkzeugmaschine mit einer an einem als
Werkzeugrevolver 4 ausgebildeten Werkzeugaufnahme 4 angeordneten Vorrichtung 1 zur Finishbearbeitung von Werkstückoberflächen. Es ist gut zu erkennen, dass aufgrund des geringen Bauvolumens der Vorrichtung 1 noch eine Reihe weiterer Werkzeuge, wie beispielsweise eine Drehhalteraufnahme für Drehhalter zum Vor- und Fertigdrehen, am Werkzeugrevolver 4 angeordnet werden können. Somit können sowohl die spanende Fertigung wie auch die abschließende Finishbearbeitung eines Werkstückes 22 in einer Spannung des Werkstückes 22 auf einer CNC-Werkzeugmaschine durchgeführt werden. Dabei ermöglicht die Vorrichtung die Realisierung einer Finishbearbeitung, die höchsten Anforderungen hinsichtlich der zu erzeugenden Oberflächenstrukturen im Submikrometerbereich gerecht wird. Dies wird insbesondere durch die verzerrungsfreie lineare Oszillation des Oszillationskopfes 7 und damit des Finishwerkzeuges 9 erreicht.
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Die 5A und 6 zeigen eine Explosionsdarstellung einer zweiten Ausbildung der Vorrichtung 1 zur Finishbearbeitung. Diese zweite Ausbildung der Vorrichtung 1 zur Finishbearbeitung zeichnet sich dadurch aus, dass die Abwicklung der umlaufenden Nut 12 in der äußeren Mantelfläche 11 des zylindrischen Bereiches eine Funktion mit einem sinusförmigen Verlauf mit 3 Perioden ergibt und in diese umlaufende Nut 12 drei als Kugeln ausgebildete Eingriffselemente 16 radial umlaufend, jeweils um einen Winkel von 120° versetzt, eingreifen. Der Querschnitt der umlaufenden Nut 12 ist als gotisches Profil ausgebildet, und zwar derart, dass die als Kugeln ausgebildeten Eingriffselemente 16 jeweils zu weniger als 50 % ihres Durchmessers in das umlaufende Profil eingreifen können. Die Eingriffselemente 16 sind in einem in den Oszillationskopf 7 einpassbaren Oszillationszylinder 23 angeordnet, in dem sich auch die Öffnung 13 mit der inneren Mantelfläche 14 befindet. Die Öffnung 13 mit der inneren Mantelfläche 14 ist, wie bereits zur ersten Ausbildung der Vorrichtung 1 beschrieben, korrespondierend zum zylindrischen Bereich 5.1 an der Antriebswelle 5 ausgebildet. Der Oszillationszylinder 23 ist in eine in den Oszillationskopf 7 eingearbeitete Ausnehmung 24 einschiebbar und mittels zweier Schrauben 25 mit dem Oszillationskopf 7 fest verschraubbar. In der Zylinderwandung des Oszillationszylinders 23 sind drei radial nach innen bis zur inneren Mantelfläche 14 der Öffnung 13 reichende Bohrungen 15 angeordnet. Die Längsachsen der Bohrungen 15 schließen zueinander jeweils einen Winkel von 120° ein. Der Durchmesser der Bohrungen 15 entspricht mit einem geringen Aufmaß dem Durchmesser der als Kugeln ausgebildeten Eingriffselemente 16, und zwar derart, dass die als Kugeln ausgebildeten Eingriffselemente 16 durch die Bohrungen 15 hindurchgleiten können. In die Bohrungen 15 sind Sicherungselemente 18 zur Sicherung der Eingriffselemente 16 einschraubbar und in den Bohrungen 15 versenkbar. Ein Sicherungselement 18 besteht dabei aus einem mit einem Außengewinde versehenen Schraubteil 18.1, einem Federelement 18.2 und einem das als Kugel ausgebildete Eingriffselement 16 führenden Führungselement 18.3. Die dem als Kugel ausgebildeten Eingriffselement 16 zugewandte Stirnseite des Führungselementes 18.3 weist eine der Form der Kugel angepasste Ausnehmung auf, in der das als Kugel ausgebildete Eingriffselement 16 drehbar geführt wird.
5B veranschaulicht eine Funktion der Abwicklung der umlaufenden Nut 12 und die Positionierung der drei Eingriffselemente 16 entlang des Verlaufes der umlaufenden Nut 12.
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Der Zusammenbau der in den 5A und 6 gezeigten zweiten Ausbildung der Vorrichtung 1 zur Finishbearbeitung erfolgt, indem zunächst die Antriebswelle 5 in das Gestell 2 beziehungsweise das Mittel 3 zur Anordnung der Vorrichtung 1 an einer Werkzeugaufnahme 4 eingesetzt und mittels eines nicht dargestellten Sicherungselementes gegen Herausrutschen gesichert wird. Nachfolgend werden die Linearlager 19 in die Bohrungen 21 im Oszillationskopf 7 eingeschoben. Anschließend wird der Oszillationszylinder 23 auf den zylindrischen Bereich 5.1 an der Antriebswelle 5 aufgeschoben, indem der zylindrische Bereich 5.1 in die Öffnung 13 im Oszillationszylinder 23 eingeführt wird. Durch Drehung des Oszillationszylinders 23 oder der Antriebswelle 5 werden der Oszillationszylinder 23 und der zylindrische Bereich 5.1 an der Antriebswelle 5 so zueinander positioniert, dass sich die Bohrungen 15 jeweils über der umlaufenden Nut 12 befinden. Danach werden die als Kugeln ausgebildeten Eingriffselemente 16 in die Bohrungen 15 eingeführt und mittels der Sicherungselemente 18 gegen ein Herausrutschen gesichert. Die Schraubteile 18.1 der Sicherungselemente 18 werden soweit in die Bohrungen 15 eingeschraubt, bis die Federelemente 18.2 hinreichend gespannt sind und die Eingriffselemente 16 durch die Führungselemente 18.3 federbelastet in die umlaufende Nut 12 gedrückt und federbelastet geführt werden und die Schraubteile 18.1 vollständig in den Bohrungen 15 versenkt sind. Anschließend wird der Oszillationszylinder 23 in die Ausnehmung 24 im Oszillationskopf 7 eingeschoben und gleichzeitig der Oszillationskopf 7 mit dem Gestell 2 zusammengefügt, wobei die in den Bohrungen 21 im Oszillationskopf 7 befindlichen Linearlager 19 auf die Zapfen 20 als Gestell 2 aufgeschoben werden. Abschließend wird der Oszillationszylinder 23 mit dem Oszillationskopf 7 mittels der Schrauben 25 fest verschraubt.
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Die 7 und 8 veranschaulichen eine Antriebswelle 5 in Wirkverbindung mit einem Oszillationszylinder 23 gemäß der zweiten Ausbildung der Vorrichtung 1, wobei in 7 der Oszillationszylinder 23 geschnitten dargestellt ist und 8 einen Schnitt A-A durch den Oszillationszylinder 23 und den zylindrischen Bereich 5.1 der Antriebswelle 5 zeigt. Der zylindrische Bereich 5.1 der Antriebswelle ist in die Öffnung 13 im Oszyllationszylinder 23 eingeschoben. Die äußere Mantelfläche 11 des zylindrischen Bereiches 5.1 und die innere Mantelfläche 14 der Öffnung 13 sind so bemessen und ausgebildet, dass sie spielfrei aufeinander gleiten können, derart, dass der zylindrische Bereich 5.1 und damit auch die Antriebswelle 5 gegenüber dem Oszillationszylinder 23 um die Drehachse 6 drehbar und entlang der Drehachse 6 linear verschiebbar ist. Die als Kugeln ausgebildeten Eingriffselemente 16 greifen in die umlaufende Nut 12 in der äußeren Mantelfläche 11 des zylindrischen Bereiches 5.1 ein. Sie werden dabei durch die aus Führungselement 18.3, Federelemente 18.2 und Schraubteil 18.1 bestehenden Sicherungselemente 18 gehalten und federkraftbelastet in die umlaufende Nut 12 gedrückt. Wird die Antriebswelle 5 samt ihres zylindrischen Bereiches 5.1 gegenüber dem Oszillationszylinder 23 um die Drehachse 6 gedreht, wird dadurch eine lineare Bewegung des Oszillationszylinders 23 entlang der Drehachse 6 bewirkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1 -
- Vorrichtung
- 2 -
- Gestell
- 3 -
- Mittel zur Anordnung der Vorrichtung an einer Werkzeugaufnahme
- 4 -
- Werkzeugaufnahme, Werkzeugrevolver
- 5 -
- Antriebswelle
- 5.1 -
- zylindrischer Bereich
- 6 -
- Drehachse
- 7 -
- Oszillationskopf
- 8 -
- Doppelpfeil zur Veranschaulichung der linearen Bewegung des Oszillationskopfes
- 9 -
- Finishstein
- 10 -
- Klemmbacke
- 11 -
- äußere Mantelfläche
- 12 -
- umlaufende Nut
- 13 -
- Öffnung
- 14 -
- innere Mantelfläche
- 15 -
- Bohrung
- 16 -
- Eingriffselement
- 17 -
- Eingriffsende
- 18 -
- Sicherungselement
- 18.1 -
- Schraubteil
- 18.2 -
- Federelement
- 18.3 -
- Führungselement
- 19 -
- Linearlager
- 20 -
- Zapfen
- 21 -
- Bohrung
- 22 -
- Werkstück
- 23 -
- Oszillationszylinder
- 24 -
- Ausnehmung
- 25 -
- Schrauben
