DE102019103677A1

DE102019103677A1 - Finishvorrichtung und Verfahren zur Finishbearbeitung eines Werkstücks

Info

Publication number: DE102019103677A1
Application number: DE102019103677.1A
Authority: DE
Inventors: Alfons Haas
Original assignee: Supfina Grieshaber GmbH and Co KG
Current assignee: Supfina Grieshaber GmbH and Co KG
Priority date: 2019-02-13
Filing date: 2019-02-13
Publication date: 2020-08-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Finishvorrichtung (10) mit einem Finishwerkzeug, mit einer Andrückeinrichtung zum Andrücken einer Wirkfläche des Finishwerkzeugs gegen eine finishend zu bearbeitende Umfangsfläche eines Werkstücks (22), mit einem Werkstückantrieb (18) zum Antrieb des Werkstücks um eine Rotationsachse (24), wobei die Andrückeinrichtung mittels einer Führungseinrichtung (54) innerhalb einer zu der Rotationsachse (18) senkrechten Ebene bewegbar geführt ist, wobei die Führungseinrichtung eine Kreuzschlittenanordnung mit zwei zueinander senkrechten Führungsachsen umfasst, wobei die Andrückeinrichtung längs einer ersten Führungsachse geführt ist, wobei längs der zweiten Führungsachse (62) die erste Führungsachse und nur eine Andrückeinrichtung geführt sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Finishbearbeitung eines Werkstücks (22).

Description

Die Erfindung betrifft eine Finishvorrichtung mit einem Finishwerkzeug, mit einer Andrückeinrichtung zum Andrücken einer Wirkfläche des Finishwerkzeugs gegen eine finishend zu bearbeitende Umfangsfläche eines Werkstücks, mit einem Werkstückantrieb zum Antrieb des Werkstücks um eine Rotationsachse, wobei die Andrückeinrichtung mittels einer Führungseinrichtung innerhalb einer zu der Rotationsachse senkrechten Ebene bewegbar geführt ist, wobei die Führungseinrichtung eine Kreuzschlittenanordnung mit zwei zueinander senkrechten Führungsachsen umfasst, wobei die Andrückeinrichtung längs einer ersten Führungsachse geführt ist.
Aus der DE 196 07 776 A1 ist eine Finishvorrichtung der vorstehend genannten Art bekannt. Diese dient insbesondere dazu, Lagerzapfen von Kurbel- oder Nockenwellen zu finishen. Zu diesem Zweck schlägt die DE 196 07 776 A1 vor, ein Paar von Finish-Backen zu verwenden, welche das Werkstück von zwei Seiten her umgreifen.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Finishvorrichtung zu schaffen, welche eine Flexibilisierung der Fertigung insbesondere auch kleiner Losgrößen von Werkstücken ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einer Finishvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass längs der zweiten Führungsachse die erste Führungsachse und nur eine Andrückeinrichtung geführt sind.
Dadurch, dass längs der zweiten Führungsachse die erste Führungsachse und nur eine Andrückeinrichtung geführt sind, dient die Kreuzschlittenanordnung der Führungseinrichtung der erfindungsgemäßen Finishvorrichtung ausschließlich zur Führung nur einer Andrückeinrichtung, welche bezogen auf die Umfangsfläche des Werkstücks eine nur einseitige Bearbeitung ermöglicht. In Abweichung der aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannten „umgreifenden“ Anordnung dient die Kreuzschlittenanordnung also nicht dazu, von einander entgegengesetzten Seiten her mehrere Andrückeinrichtungen zum Umgreifen der Umfangsfläche des Werkstücks zu verwenden. Vielmehr wird lediglich eine Andrückeinrichtung an der Kreuzschlittenanordnung geführt, sodass die Umfangsfläche des Werkstücks lediglich von einer Seite her mit einem Finishwerkzeug bearbeitet wird. Hierbei wird in Abweichung zum Stand der Technik bewusst in Kauf genommen, dass im Vergleich zu einer zweiseitigen, umgreifenden Anordnung eine Materialabtragsrate verringert wird. Dieser Nachteil, welcher bei einer Serienfertigung großer Werkstücklose eine größere Bedeutung hätte, fällt bei kleineren Werkstücklosen weniger ins Gewicht.
Durch die nur einseitige Bearbeitung der Umfangsfläche des Werkstücks ist es möglich, eine insgesamt kompakt bauende Finishvorrichtung zu schaffen. Diese beansprucht in etwa nur die Hälfte des Bauraums der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung, bei welcher eine „umgreifende“ Anordnung des Werkstücks mittels zwei einander zugewandten Andrückeinrichtungen vorgesehen ist, welche gemeinsam an derselben Kreuzschlittenanordnung geführt sind.
Der entstehende freie Raum kann in einer Fertigungsumgebung beispielsweise dafür genutzt werden, zu bearbeitende Rohteile oder fertig gefinishte Werkstücke zu lagern oder aber eine weitere Fertigungsvorrichtung anzuordnen. Hierbei kann es sich auch um ein zweites Exemplar einer erfindungsgemäßen Finishvorrichtung handeln, welche dann vorzugsweise mit einem Finishwerkzeug bestückt ist, das eine von dem Finishwerkzeug der ersten Finishvorrichtung abweichende Wirkfläche aufweist, also beispielsweise rauer oder glatter ist und/oder eine andere Geometrie aufweist. Auf diese Weise ist es möglich, auf engstem Raum zeitlich gestaffelt oder auch gleichzeitig unterschiedliche Finishbearbeitungen an derselben Umfangsfläche eines Werkstücks zu realisieren.
Die erfindungsgemäße Finishvorrichtung eignet sich insbesondere zur Bearbeitung einer bezogen auf eine zentrale Achse des Werkstücks exzentrisch versetzten Umfangsfläche. Bei einer solchen Fläche kann es sich beispielsweise um den Hubzapfen einer Kurbelwelle oder um die Exzenterfläche einer Exzenterwelle (z.B. für Pumpen) handeln.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn ein Oszillationsantrieb zur Erzeugung einer zu der Rotationsachse parallelen Oszillationsbewegung des Werkstücks oder des Finishwerkzeugs vorgesehen ist. Dies bedeutet, dass der Rotationsbewegung des Werkstücks um die Rotationsachse eine Oszillationsbewegung überlagert wird, welche parallel zu der Rotationsachse orientiert ist und mit einer Hin- und Herbewegung des Werkstücks relativ zu dem Finishwerkzeug und/oder des Finishwerkzeugs relativ zu dem Werkstück einhergeht. Die Kombination aus Rotations- und Oszillationsbewegung erzeugt auf der zu bearbeitenden Umfangsfläche des Werkstücks eine für das Finishverfahren charakteristische Kreuzschliffstruktur. Da bei der erfindungsgemäßen Finishvorrichtung die Kreuzschlittenanordnung zur Führung lediglich einer Andrückeinrichtung dient, ist es bei einer solchen Anordnung im Vergleich zu einer „umgreifenden“ Anordnung des Standes der Technik einfacher, einen dem Finishwerkzeug zugeordneten Oszillationsantrieb vorzusehen, da im Vergleich zum Stand der Technik die oszillierenden Massen kleiner sind. Hierdurch wiederum steigt auch die Genauigkeit, mit der eine Finishbearbeitung durchgeführt werden kann.
Bevorzugt ist es ferner, wenn eine Krafterzeugungseinrichtung vorgesehen ist, wobei eine mittels der Krafterzeugungseinrichtung erzeugte Kraft über die nur eine Andrückeinrichtung auf das Finishwerkzeug und dessen Wirkfläche übertragen wird und als bezogen auf die Umfangsfläche des Werkstücks nur einseitige, zu einer zentralen Achse der Umfangsfläche radialen Bearbeitungskraft wirksam ist. Dies bedeutet, dass die Krafterzeugungseinrichtung ebenfalls mit nur einer Andrückeinrichtung zusammenwirkt und nicht - wie bei der DE 196 07 776 A1 - einander zugewandte Andrückeinrichtungen relativ zueinander fixiert bzw. in aufeinander zugewandten Richtungen von zwei Seiten her zwei Andrückeinrichtungen auf die Umfangsfläche des Werkstücks drückt. Da die Krafterzeugungseinrichtung erfindungsgemäß mit nur einer Andrückeinrichtung zusammenwirkt, ist es auch möglich, die an der nur einen Andrückeinrichtung anliegende Bearbeitungskraft besonders genau zu steuern, da diese Bearbeitungskraft von der Bearbeitungskraft einer im Stand der Technik vorhandenen, „gegenüberliegenden“ Andrückeinrichtung unbeeinflusst ist.
Es ist möglich, dass die Krafterzeugungseinrichtung längs der ersten Führungsachse wirksam ist. Besonders bevorzugt ist es jedoch, dass die Krafterzeugungseinrichtung längs der zweiten Führungsachse wirksam ist.
Die Bearbeitungskraft erstreckt sich in vorteilhafter Weise parallel zu der zweiten Führungsachse und/oder senkrecht zu der ersten Führungsachse.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Andrückeinrichtung auf einander abgewandten Seiten mit permanent wirksamen Arbeitsfedern beaufschlagt ist, die längs der ersten Führungsachse wirksam sind und die Andrückeinrichtung längs der ersten Führungsachse in Richtung einer Mittenposition beaufschlagen. Auf diese Weise kann eine einer Exzentrizität der Umfangsfläche entsprechende Bewegung der Andrückeinrichtung längs der ersten Führungsachse insofern unterstützt werden, als dass die Arbeitsfedern die Andrückeinrichtung nach Verlagerung in eine der beiden Endlagen immer wieder zurück in Richtung einer Mittenposition drängen. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Wirkfläche des Finishwerkzeugs im Vergleich zu einer lediglich formschlüssigen Anlage der Wirkfläche an der Umfangsfläche des Werkstücks besser anliegt, insbesondere bei einer Überführung der Andrückeinrichtung aus einer Endlage in Richtung Mittenposition.
Zusätzlich oder alternativ zu der vorstehend beschriebenen Verwendung von Arbeitsfedern ist es möglich, dass ein Bewegungsweg der Andrückeinrichtung längs der ersten Führungsachse durch Anschläge begrenzt ist. Diese Anschläge können eine Sicherheitsfunktion aufweisen, mit welcher vermieden wird, dass bei einem Defekt oder Bruch eines Finishwerkzeugs und/oder der Andrückeinrichtung diese einen vorgegebenen Bewegungsweg längs der ersten Führungsachse verlässt.
Optional ist es möglich, dass die Anschläge federbeaufschlagt sind. In diesem Fall ist es möglich, dass sich eine Andrückeinrichtung, welche sich im Zuge der Abnutzung eines Finishwerkzeugs aus einer idealen Mittenposition heraus in eine abweichende Mittenposition verlagert hat, im Zuge des Kontakts mit den federbeaufschlagten Anschlägen wieder insgesamt (d.h. über den gesamten Bewegungsweg hinweg) der idealen Mittenposition nähert.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn eine Detektionseinrichtung zur Erfassung einer Position und/oder einer Positionsänderung der Andrückeinrichtung längs der ersten Führungsachse vorgesehen ist. Dies ermöglicht bspw. eine Überwachung des tatsächlichen Bewegungswegs der Andrückeinrichtung, dessen Länge mit dem doppelten Maß der Exzentrizität einer zu bearbeitenden Umfangsfläche korrespondieren sollte. Es ist auch möglich, in einer oder benachbart zu einer Soll-Endlage zu erfassen, ob sich ein Referenzabschnitt der Andrückeinrichtung periodisch, d.h. der Umdrehungsgeschwindigkeit des Rotationsantriebs entsprechend, in einer solchen Position befindet bzw. diese Position mit derselben Periode auch verlässt. Wenn ein solcher periodischer Wechsel nicht festgestellt werden kann, ist es möglich, dass die Andrückeinrichtung in einer oder benachbart zu einer der Endlagen verharrt, beispielsweise durch einen Defekt bedingt, oder dass sich die Mittenposition verlagert hat. Solche Situation können mit Hilfe der Detektionseinrichtung erfasst werden, sodass dann zeitnah eine Wartung oder ein Austausch des Finishwerkzeugs durchgeführt werden kann.
Bei dem Finishwerkzeug kann es sich um einen einzelnen Finishstein oder um ein Paar von Finishsteinen handeln, wobei es in beiden Fällen möglich ist, dass eine insgesamt über einen Teilumfang der Umfangsfläche hinweg geschlossene Wirkfläche zur Verfügung gestellt wird oder aber in Umfangsrichtung gesehen zueinander versetzte, voneinander separate Wirkflächenabschnitte. Unabhängig davon, ob es sich um eine durchgängige Wirkfläche oder aber um in Umfangrichtung zueinander versetzte Wirkflächenabschnitte handelt, erstrecken sich alle Wirkflächenabschnitte gemeinsam nicht über einen Winkel von insgesamt maximal 180° hinaus, sodass eine nur einseitige Bearbeitung eines Werkstücks erfolgt. In vorteilhafter Weise erstrecken sich die Wirkfläche oder die Wirkflächenabschnitte gemeinsam über einen Winkel von maximal 150°, insbesondere von maximal 120°.
Unabhängig von der Verwendung der Anzahl der Finishsteine ist es bevorzugt, dass die Andrückeinrichtung auch eine Halteeinrichtung umfasst, welche zum Halten mindestens eines Finishsteins dient. An einer solchen Halteeinrichtung kann ein Finishstein auch, vorzugsweise in Richtung der Bearbeitungskraft, nachgeführt werden. Bei Verwendung von mehreren Finishsteinen ist es bevorzugt, dass die Finishsteine in zueinander parallelen Richtungen nachführbar an der Andrückeinrichtung gehalten sind.
Alternativ zur Verwendung eines Finishsteins ist es möglich, dass das Finishwerkzeug in Form eines Finishbands ausgebildet ist und dass eine Andrückfläche der Andrückeinrichtung mit einer der Wirkfläche des Finishbands abgewandten Rückseite des Finishbands zusammenwirkt. In diesem Fall kann es sich bei der Andrückeinrichtung um eine Andrückschale, um ein durchmesserflexibles Andrückband oder auch um ein Andrückprisma mit vorzugsweise elastisch nachgiebigen Andrücksegmenten handeln.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Finishbearbeitung eines Werkstücks, wobei für eine einseitige Bearbeitung einer Umfangsfläche des Werkstücks genau eine vorstehend beschriebene Finishvorrichtung verwendet wird.
Für den Fall, dass eine beidseitige Bearbeitung der Umfangsfläche des Werkstücks erfolgen soll, können erfindungsgemäß genau zwei der vorstehend beschriebenen Finishvorrichtungen verwendet werden, welche voneinander getrennt und voneinander unabhängig aus unterschiedlichen Seiten in Richtung auf die Umfangsfläche geführt werden, sodass unterschiedliche Andrückeinrichtungen mit dem Werkstück zusammenwirken, wobei jede dieser unterschiedlichen Andrückeinrichtungen an einer eigenen Kreuzschlittenanordnung geführt ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
Figurenliste

1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Finishvorrichtung;
2 eine perspektivische Ansicht einer Baugruppe der Finishvorrichtung gemäß 1 in vergrößerter Darstellung;
3 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Baugruppe gemäß 2;
4a bis 4c Draufsichten eines mittels der Finishvorrichtung gemäß 1 finishend bearbeiteten Werkstücks während aufeinander folgender Bearbeitungsphasen;
5 den 4a bis 4c entsprechende Seitenansichten;
6 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Baugruppe einer Finishvorrichtung;
7 eine Schnittansicht längs einer in 6 mit VII - VII bezeichneten Schnittebene;
8 und 9 der 4b entsprechende Ansichten weiterer Ausführungsformen mit Finishwerkzeugen in Form von Finishsteinen;
10, 11 und 12 der 4b entsprechende Ansichten weiterer Ausführungsformen mit Finishwerkzeugen in Form von Finishbändern; und
13 eine Draufsicht einer Anordnung mit zwei Finishvorrichtungen gemäß 1.

Eine Ausführungsform einer Finishvorrichtung ist in der Zeichnung insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Finishvorrichtung 10 ist beispielsweise auf einem ortfesten Gestell 12 angeordnet, das auf einer Aufstellfläche 14 einer Fertigungsumgebung angeordnet ist.
Das Gestell 12 weist eine Gestellfläche 16 zur Anordnung nachfolgend beschriebener Bauteile auf.
Die Finishvorrichtung 10 umfasst einen Rotationsantrieb 18, dessen Antriebsmotor unterhalb der Gestellfläche 16 angeordnet ist und einen Werkstückhalter 20, beispielsweise in Form eines Treibers, aufweist, der zur Anordnung eines Werkstücks 22 dient.
Der Rotationsantrieb 18 versetzt das Werkstück 22 in eine rotierende Bewegung um eine Rotationsachse 24. Dabei verläuft eine zentrale Achse 26 des Werkstücks (vgl. 2 und 3) kollinear zu der Rotationsachse 24.
Das Werkstück 22 weist einen Werkstückabschnitt 28 mit einer Umfangsfläche 30 auf. Die Umfangsfläche 30 ist beispielsweise kreiszylindrisch und insbesondere zu der zentralen Werkstückachse 26 exzentrisch versetzt. Eine zentrale Achse der Umfangsfläche 30 ist in den 4a bis 4c mit 32 bezeichnet. Der Abstand zwischen den Achsen 26 und 30 des Werkstücks 22 entspricht also der Exzentrizität der Umfangsfläche 30.
Die Finishvorrichtung 10 umfasst ferner eine Basis 34, welche fest mit der Gestellfläche 16 verbunden ist. Die Basis 34 dient zur Anordnung eines Horizontalantriebs 36, mittels welchem eine Einheit 38 längs einer ersten Positionierachse 40 positionierbar ist.
Die Einheit 38 weist einen Träger 42 auf, der zur Anordnung eines Vertikalantriebs 44 dient, mittels welchem eine zweite Einheit 46 längs einer zweiten, vertikalen Positionierachse 48 positionierbar ist.
Die zweite Einheit 46 umfasst einen Oszillationsantrieb 50, der über ein Pleuel 52 eine nachfolgend beschriebene Führungseinrichtung 54 in eine kurzhubige Oszillationsbewegung versetzt, längs einer zu der Rotationsachse 24 parallelen (hier vertikalen) Oszillationsachse 56. Zur Führung der Führungseinrichtung 54 längs der Oszillationsachse 56 weist der Oszillationsabschnitt 50 eine an sich bekannte und daher nicht dargestellte Linearführung auf.
Die Führungseinrichtung 54 umfasst einen Träger 58 zur Befestigung eines Arms 60. Der Träger 58 ist längs einer innerhalb der Führungseinrichtung 54 angeordneten Führungsachse 62 verschiebbar gelagert und mittels einer Krafterzeugungseinrichtung 64 (beispielsweise einem Pneumatikzylinder) kraftbeaufschlagt.
Die Führungsachse 62 verläuft beispielsweise parallel zu der ersten Positionierachse 40. Die Führungsachse 62 und die Kraftbeaufschlagungseinrichtung 64 sind in 2 schematisch dargestellt und verdeutlichen die räumliche Zuordnung relativ zu dem Arm 60. An dem der Führungseinrichtung 54 abgewandten freien Ende des Arms 60 ist eine Andrückeinrichtung 66 angeordnet, welche längs einer Führungsachse 68 verschiebbar ist.
Die Führungsachse 68 verläuft beispielsweise horizontal. Die Führungsachsen 68 und 62 sind zueinander senkrecht orientiert. Die Führungsachse 68 bildet eine erste Führungsachse; die Führungsachse 62 bildet eine zweite Führungsachse.
Die erste Führungsachse 68 ist durch eine Linearführungseinheit definiert, welche an dem Arm 60 angeordnet ist. Die Linearführungseinheit umfasst insbesondere einen an dem Arm 60 befestigten Führungswagen 70, der zur Führung einer längs der ersten Führungsachse 68 bewegbaren Führungsschiene 72 dient. Die Führungsschiene 72 ist mit einem Grundkörper 74 der Andrückeinrichtung 66 verbunden.
Der Grundkörper 74 weist eine Werkzeugaufnahme 76 zur Anordnung und zum Halten eines Finishwerkzeugs 78 auf, das beispielsweise in Form eines Paars von Finishsteinen 80, 82 ausgebildet ist. Die Finishsteine 80 und 82 weisen jeweils eine abrasive Wirkfläche 84 bzw. 86 auf.
Die Andrückeinrichtung 66 umfasst ferner in 2 dargestellte Endanschläge 88 und 90, die mit dem Grundkörper 74 verbunden sind und die den Bewegungsweg der Andrückeinrichtung 66 längs der ersten Führungsachse 68 begrenzen.
Zur Erfassung der Position der Andrückeinrichtung 66 längs der ersten Führungsachse 68 ist eine Detektionseinrichtung 92 vorgesehen, vgl. 2 und 3 sowie nachfolgend 5a bis 5c. Die Detektionseinrichtung 92 umfasst einen Sensor 94, der an dem Arm 60 befestigt ist. Der Sensor 94 erfasst die An- oder Abwesenheit einer Referenzfläche 96 des Grundkörpers 74, vgl. 5c.
In der in 5c dargestellten Stellung der Andrückeinrichtung 66 ist längs der ersten Führungsachse 68 eine Referenzfläche 96 maximal zu dem Sensor 94 beabstandet, da sich die Andrückeinrichtung 66 in einer ersten Endlagen befindet, welche aus Sicht der Andrückeinrichtung 66 damit korrespondiert, dass die zentrale Achse 32 der Umfangsfläche 30 des Werkstücks 22 maximal versetzt zu der zentralen Achse 26 des Werkstücks 22 angeordnet ist, vgl. 4c.
In 4b ist eine Mittenposition der Andrückeinrichtung dargestellt; in 4a ist ein zu der 4c entgegengesetzter seitlicher Versatz der zentralen Achse 32 der Umfangsfläche 30 zu der zentralen Achse 26 des Werkstücks 22 dargestellt. In dieser zweiten Endlage der Andrückeinrichtung 66 befindet sich die Referenzfläche 96 des Grundkörpers 74 in Überdeckungslage mit dem Sensor 94.
Während der Finishbearbeitung des Werkstücks 22 liegen die Wirkflächen 84 bzw. 86 der Finishsteine 80 bzw. 82 an der Umfangsfläche 30 des Werkstücks 22 an. Das Werkstück 22 rotiert um die zentrale, ortsfeste Werkstückachse 26. Dabei wandert die zentrale Achse 32 der Umfangsfläche 30 entlang eines Orbits um die zentrale Werkstückachse 26 herum. Die Wirkflächen 84 und 86 der Finishsteine 80 und 82 folgen der dadurch bedingten Verlagerung der Kontur der Umfangsfläche 30, indem sich die Andrückeinrichtung 66 längs der ersten Führungsachse 68 zwischen den in 4a und 4c dargestellten Endlagen hin und her bewegt. Gleichzeitig ist die Andrückeinrichtung 66 längs der zweiten Führungsachse 62 geführt und durch die Krafterzeugungseinrichtung 64 in Richtung auf das Werkstück 22 beaufschlagt, sodass sich die Andrückeinrichtung 66 gemeinsam mit dem Arm 60 auch parallel zu der zweiten Führungsachse 62 bewegt, dabei aber die Wirkflächen 84 bzw. 86 mit der Umfangsfläche 30 in Kontakt bleiben. Die Andrückeinrichtung ist in der in 4b dargestellten Bearbeitungsphase weiter zu der zentralen Achse 26 des Werkstücks beabstandet als in den Endlagen der Andrückeinrichtung 26 gemäß 4a und 4c.
In 4b ist beispielhaft eine summarische Bearbeitungskraft 98 dargestellt, welche bezogen auf die zentrale Achse 32 der Umfangsfläche 30 in radialer Richtung verläuft. Die Bearbeitungskraft 98 ist parallel zu der zweiten Führungsachse 62 und senkrecht zu der ersten Führungsachse 68 orientiert. Die Bearbeitungskraft 98 wird durch die Krafterzeugungseinrichtung 64 erzeugt und über den Arm 60 der Führungseinrichtung 54 auf die Andrückeinrichtung 66 und von dieser auf das Finishwerkzeug 78, bspw. in Form der Finishsteine 80 und 82, übertragen.
Der vorstehend beschriebenen Bearbeitungssituation überlagert bewegen sich die Führungseinrichtung 54 und somit auch der Arm 60 und die Andrückeinrichtung 66 und das daran gehaltene Finishwerkzeug 78 auch gleichzeitig mit einem Hub von beispielsweise wenigen Millimetern längs der Oszillationsachse 56 hin und her. Hierdurch wird eine Relativbewegung zwischen den Wirkflächen 84 und 86 der Finishsteine 80 und 82 relativ zu der Umfangsfläche 30 in einer zu der Rotationsachse 24 parallelen Richtung erzeugt.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Andrückeinrichtung 66 längs der zweiten Führungsachse 62 innerhalb des durch die Endanschläge 88 und 90 begrenzten Bewegungswegs frei bewegbar. Die Bewegung der Andrückeinrichtung 66 längs der ersten Führungsachse 68 ist dabei ausschließlich durch die formschlüssige Anlage der Wirkflächen 84, 86 der Finishsteine 80, 82 an der Umfangsfläche 30 gesteuert.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 6 und 7 ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei welchem eine jeweilige Rückkehr der Position der Andrückeinrichtung 66 aus den Endlagen (vgl. 4a und 4c) heraus und in eine Mittenposition (vgl. 4b) hinein unterstützt wird.
Bei der Ausführungsform gemäß 6 und 7 ist anstelle eines Führungswagens 70 eine mit dem Arm 60 verbundene Lagerung 100 vorgesehen, welche einen Bolzen 102 umfasst, der die erste Führungsachse 68 definiert. Der Lagerbolzen 102 dient zur Führung einer Bolzenaufnahme 104 des Grundkörpers 74 der Andrückeinrichtung 66.
Der Grundkörper 74 der Andrückeinrichtung 66 ist längs der ersten Führungsachse 68 gesehen auf einander entgegengesetzten Seiten mit permanent wirksamen Arbeitsfedern 106, 108 beaufschlagt. Diese Arbeitsfedern drängen den Grundkörper 74 und das daran gehaltene Finishwerkzeug 78, beispielsweise in Form der Finishsteine 80, 82 wechselseitig aus den jeweiligen Endlagen in die Mittenposition.
Bedingt durch den Formschluss zwischen den Wirkflächen 84, 86 des Finishwerkzeugs mit der zu bearbeitenden Umfangsfläche 30 ist es bei gleichbleibender Drehrichtung des Werkstücks 22 um die Rotationsachse 24 bzw. Werkstückachse 26 möglich, dass sich die unter Bezugnahme auf 4b erläuterte Mittenposition der Andrückeinrichtung 66 im Zuge der finishenden Bearbeitung der Umfangsfläche 30 seitlich in Richtung einer der Endlagen verlagert. Um diesem unerwünschten Effekt entgegenzuwirken, weist die Andrückeinrichtung 66 zusätzlich oder alternativ zu den Arbeitsfedern 106, 108 federbeaufschlagte Endanschläge 110, 112 auf. Diese Endanschläge 110, 112 werden erst dann wirksam, wenn sich durch die genannte, unerwünschte Verlagerung der Mittenposition auch die Endlagen der Andrückeinrichtung 66 so weit verlagert haben, dass in einer dieser verschobenen Endlagen der Grundkörper 74 in Anlage mit einem der Endanschläge 110 oder 112 gelangt. Die Andrückeinrichtung schlägt dann allerdings nicht „hart“ auf, was mit einem Abheben oder einer Kollision der Wirkflächen 84, 86 des Finishwerkzeugs 78 mit der Umfangsfläche 30 einhergehen könnte. Vielmehr gibt der jeweilige Endanschlag 110 oder 112 federelastisch nach, drängt dann aber den Grundkörper 74 wieder zurück, bildet also einen Widerstand gegen eine weitere unerwünschte Verlagerung der Mittenposition der Andrückeinrichtung 66.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist ein Finishwerkzeug 78 in Form eines Paars von Finishsteinen 80, 82 vorgesehen. Anstelle eines solchen Paars von Finishsteinen ist es, vgl. 8 und 9, auch möglich, nur einen Finishstein zu verwenden, beispielsweise einen Finishstein 114 (vgl. 8), der voneinander getrennte Wirkflächen 84 und 86 aufweist, oder aber einen Finishstein 116, der nur eine durchgängige Wirkfläche 84 aufweist, vgl. 9.
Anstelle der Verwendung eines oder mehrerer Finishsteine 80, 82, 114, 116, der oder die in einer entsprechenden Aufnahme 76 einer Andrückeinrichtung 66 gehalten ist oder sind, kann auch ein Finishwerkzeug 78 in Form eines Finishbands 118 verwendet werden (vgl. 10). Das Finishband 118 weist eine abrasive Wirkfläche 84 und eine der Wirkfläche 84 abgewandte Rückseite 120 auf. Die Rückseite 120 des Finishbands 118 wirkt mit einer Andrückfläche 122 zusammen, die durch einen Andrückflächenträger 124 der Andrückeinrichtung 66 gebildet ist. Die Andrückeinrichtung 66 der Ausführung gemäß 10 ist in vorstehend beschriebener Art und Weise an einem Arm 60 gelagert und dort längs einer ersten Führungsachse 68 verschiebbar.
Bei dem in 10 dargestellten Beispiel ist der Andrückflächenträger 124 ein schalenförmiger Massivkörper mit einer unveränderbaren Geometrie der Andrückfläche 122.
Hiervon abweichend ist es auch möglich, ein Andrückband 126 zu verwenden, welches dem Durchmesser der zu bearbeitenden Umfangsfläche 30 des Werkstücks 22 entsprechend anpassbar ist, also eine durchmesserflexible Andrückfläche 122 aufweist, vgl. 11.
Anstelle der Verwendung eines Andrückbands 122 ist es auch möglich, zueinander beabstandete, vorzugsweise elastisch nachgiebige Andrückelemente 128 zu verwenden, welche jeweils mit einer einem Andrückelement 128 zugeordneten Andrückfläche 122 gegen die Rückseite 120 eines Finishbands 118 drücken, vgl. 12 (Finishband nicht dargestellt).
Alle vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen die aus Sicht eines Werkstücks 22 nur einseitige Bearbeitung einer Umfangsfläche 30 des Werkstücks 22 unter Verwendung eines Finishwerkzeugs 78, das die Umfangsfläche 30 über einen maximalen Winkel von weniger als 180° bearbeitet.
Für eine zweiseitige Bearbeitung der Umfangsfläche 30 aus einander entgegengesetzten Richtungen ist die Verwendung von zwei vorstehend beschriebenen Finishvorrichtungen möglich, wobei in 13 eine erste Finishvorrichtung mit dem Bezugszeichen 10a und eine zweite Finishvorrichtung mit dem Bezugszeichen 10b bezeichnet ist. Der Aufbau jeder der beiden Finishvorrichtungen 10a, 10b entspricht jeweils dem vorstehend unter Bezugnahme auf 1 bis 5 beschriebenen Aufbau, wobei die Abwandlungen gemäß 6 bis 12 ebenfalls realisiert sein können. Somit ist ein erstes Finishwerkzeug 78a, beispielsweise in Form von zwei Finishsteinen 80, 82, an einer ersten Kreuzschlittenanordnung, nämlich der Finishvorrichtung 10a, gelagert, und zwar unter Verwendung einer ersten Andrückeinrichtung 66a. Ein zweites Finishwerkzeug 78b ist an einer von der ersten Andrückeinrichtung 66a separaten Andrückeinrichtung 66b gelagert, welche ihrerseits an einer von der ersten Kreuzschlittenanordnung der Finishvorrichtung 10a getrennten und von dieser unabhängigen Kreuzschlittenanordnung mit eigenen Führungsachsen 62 und 68 der Finishvorrichtung 10b gelagert ist.
Es ist möglich, die Umfangsfläche 30 des Werkzeugs 22 gleichzeitig oder zeitlich aufeinander folgend mit den Werkzeugen 78a und 78b zu bearbeiten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19607776 A1 [0002, 0010]

Claims

Finishvorrichtung (10) mit einem Finishwerkzeug (78), mit einer Andrückeinrichtung (66) zum Andrücken einer Wirkfläche (84, 86) des Finishwerkzeugs (78) gegen eine finishend zu bearbeitende Umfangsfläche (30) eines Werkstücks (22), mit einem Werkstückantrieb (18) zum Antrieb des Werkstücks (22) um eine Rotationsachse (24), wobei die Andrückeinrichtung (66) mittels einer Führungseinrichtung (54) innerhalb einer zu der Rotationsachse (24) senkrechten Ebene bewegbar geführt ist, wobei die Führungseinrichtung (54) eine Kreuzschlittenanordnung mit zwei zueinander senkrechten Führungsachsen umfasst, wobei die Andrückeinrichtung (66) längs einer ersten Führungsachse (68) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass längs der zweiten Führungsachse (62) die erste Führungsachse (68) und nur eine Andrückeinrichtung (66) geführt sind.
Finishvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Oszillationsantrieb (50) zur Erzeugung einer zu der Rotationsachse (24) parallelen Oszillationsbewegung des Werkstücks (22) oder des Finishwerkzeugs (78) vorgesehen ist.
Finishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Krafterzeugungseinrichtung (64) vorgesehen ist, wobei eine mittels der Krafterzeugungseinrichtung (64) erzeugte Kraft über die nur eine Andrückeinrichtung (66) auf das Finishwerkzeug (78) und dessen Wirkfläche (84, 86) übertragen wird und als bezogen auf die Umfangsfläche (30) des Werkstücks (22) nur einseitige, zu einer zentralen Achse (32) der Umfangsfläche (30) radialen Bearbeitungskraft (98) wirksam ist.
Finishvorrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungskraft (98) parallel zu der zweiten Führungsachse (62) orientiert ist und/oder senkrecht zu der ersten Führungsachse (68) orientiert ist.
Finishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückeinrichtung (66) auf einander abgewandten Seiten mit permanent wirksamen Arbeitsfedern (106, 108) beaufschlagt ist, die längs der ersten Führungsachse (68) wirksam sind und die Andrückeinrichtung (66) längs der ersten Führungsachse (68) in Richtung einer Mittenposition beaufschlagen.
Finishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bewegungsweg der Andrückeinrichtung (66) längs der ersten Führungsachse (68) durch Anschläge (88, 90, 110, 112) begrenzt ist, wobei die Anschläge (110, 112) optional federbeaufschlagt sind.
Finishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Detektionseinrichtung (92) zur Erfassung einer Position und/oder einer Positionsänderung der Andrückeinrichtung (66) längs der ersten Führungsachse (68) vorgesehen ist.
Finishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Finishwerkzeug (78) in Form eines Finishsteins (114, 116) oder eines Paars von Finishsteinen (80, 82) ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der Finishstein (114, 116) oder das Paar von Finishsteinen (80, 82) an der Andrückeinrichtung (66) gehalten ist.
Finishvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Finishwerkzeug (78) in Form eines Finishbands (118) ausgebildet ist und dass eine Andrückfläche (122) der Andrückeinrichtung (66) mit einer der Wirkfläche (84) des Finishbands (118) abgewandten Rückseite (120) des Finishbands (118) zusammenwirkt.
Verfahren zur Finishbearbeitung eines Werkstücks (22), dadurch gekennzeichnet, dass für eine einseitige Bearbeitung einer Umfangsfläche (30) des Werkstücks (22) genau eine Finishvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche verwendet wird und/oder dass für eine beidseitige Bearbeitung der Umfangsfläche (30) des Werkstücks (22) genau zwei Finishvorrichtungen (10a, 10b) nach einem der voranstehenden Ansprüche verwendet werden.