DE102021100314A1 - Bearbeitungseinheit und Verfahren zum Bearbeiten eines Bauteils - Google Patents

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Abstract

Offenbart ist eine Bearbeitungseinheit (1) zum Bearbeiten eines Bauteils (2), insbesondere eines Lagerbauteils, mit einem Industrieroboter (4), zumindest einem Schleifwerkzeug (6), wobei das zumindest eine Schleifwerkzeug (6) mit dem Industrieroboter (4) gekoppelt ist, und einer Steuerung (12), wobei die Steuerung (12) dazu ausgebildet ist, eine Bewegungsbahn (S) des zumindest einen Schleifwerkzeugs (6) so zu steuern, dass ein Kontakt des Schleifwerkzeugs (6) in der Normalrichtung zu einer Oberfläche (18) des Bauteils ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bearbeitungseinheit zum Bearbeiten eines Bauteils, insbesondere eines Lagerbauteils. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Bearbeiten eines Bauteils, insbesondere eines Lagerbauteils.
  • Ein Schritt bei der Endbearbeitung eines Lagerbauteils ist die Bearbeitung mit einem Schleifwerkzeug, um eine glatte Bauteiloberfläche zu erhalten. Dies geschieht in der Regel mit einem Honstein, der über die Oberfläche des Lagerbauteils bewegt wird. Je nach Größe des Bauteils kann dieses Verfahren recht zeitaufwendig sein. Außerdem kann die Ausrichtung des Honsteins in Bezug auf die Oberfläche des Bauteils variieren, so dass die Abtragsleistung des Honsteins nicht voll ausgeschöpft wird, was ebenfalls zu längeren Bearbeitungszeiten führen kann.
  • Darüber hinaus können bereits geringe Fehlausrichtungen des Honsteins zu einer geringeren oder höheren Abtragsleistung und damit zu einer ungleichmäßigen Oberfläche des Bauteils führen. Die Bewegungsbahn des Honsteins muss in der Regel manuell eingestellt werden und ist wenig flexibel hinsichtlich der Anpassung an unterschiedliche Bewegungsbahnen, was ebenfalls zu längeren Gesamtbearbeitungszeiten führen kann.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Bearbeitungseinheit zum Bearbeiten eines Bauteils bereitzustellen, die auch eine höhere Flexibilität bei der Bearbeitung des Bauteils ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch die Bearbeitungseinheit zum Bearbeiten eines Bauteils, insbesondere eines Lagerbauteils nach Anspruch 1 und das Verfahren zur Bearbeitung eines Bauteils, insbesondere eines Lagerbauteils nach Anspruch 11, gelöst.
  • Im Folgenden wird eine Bearbeitungseinheit zum Bearbeiten eines Bauteils, insbesondere eines Lagerbauteils, bereitgestellt. Die Bearbeitungseinheit umfasst einen Industrieroboter, zumindest ein Schleifwerkzeug, wobei das zumindest eine Schleifwerkzeug mit dem Industrieroboter gekoppelt ist, und eine Steuerung. Bei dem Bauteil kann es sich beispielsweise um ein großes Lagerbauteil, wie einen Lagerring mit einem Durchmesser größer als 400 mm, oder um ein kleines Lagerbauteil, wie einen Wälzkörper mit einem kleineren Durchmesser, handeln. Vorzugsweise ist das zumindest eine Schleifwerkzeug ein Schleifstein oder ein Schleifband. Darüber hinaus kann das zumindest eine Schleifwerkzeug konfiguriert sein, unter trockenen und/oder nassen Bedingungen zu arbeiten, wobei eine Schneidflüssigkeit auf Wasser- oder Ölbasis verwendet wird.
  • Um eine effizientere und flexiblere Bearbeitung des Bauteils zu ermöglichen, ist die Steuerung konfiguriert, eine Bewegungsbahn des zumindest einen Schleifwerkzeugs so zu steuern, dass ein Kontakt des Schleifwerkzeugs in der normalen Richtung zu einer Oberflächengeometrie des Bauteils erfolgt. Dies ermöglicht einen präzisen und effizienten Abtrag von überschüssigem Material auf der Bauteiloberfläche. Insbesondere hat das Steuern der Bewegungsbahn des zumindest einen Schleifwerkzeugs, so dass der Kontakt des Schleifwerkzeugs in Normalrichtung zur Oberflächengeometrie des Bauteils erfolgt, den Vorteil, dass das Schleifwerkzeug immer in einer definierten Ausrichtung zur Oberfläche des Bauteils ist, wodurch vermieden wird, dass das Schleifwerkzeug je nach Kontaktwinkel zwischen dem Schleifwerkzeug und der Oberfläche mehr oder weniger Material abträgt. Zum Beispiel kann ein Lagerbauteil, insbesondere ein Wälzlager mit großem Durchmesser, das von der Bearbeitungseinheit hergestellt wird, eine arithmetische durchschnittliche Oberflächenrauheit Ra von weniger als 0,5 µm, vorzugsweise zwischen 0,05 µm und 0,5 µm, je nach zu bearbeitender Oberfläche, aufweisen. Andere Oberflächentypen, wie z. B. Fasen, können jedoch höhere Anforderungen haben. Mit anderen Worten ermöglicht die beschriebene Bearbeitungseinheit eine verbesserte Oberflächenqualität, die auch zu einem verbesserten Aussehen des Lagerbauteils führt. Außerdem kann eine Druckeigenspannung im Bauteil verbessert sein. Darüber hinaus bietet die Bearbeitungseinheit eine hohe Flexibilität in Bezug auf Anpassungen an unterschiedliche Bewegungsbahren, wodurch die Gesamtbearbeitungszeit des Bauteils reduziert werden kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Bearbeitungseinheit ferner einen Belastungssensor, der dazu ausgebildet ist, eine durch das zumindest eine Schleifwerkzeug auf das Bauteil aufgebrachte Belastung zu messen. Dies hat den Vorteil, dass ein gleichmäßiger Materialabtrag erreicht werden kann. Beispielsweise kann der Belastungssensor dazu ausgebildet sein, die aufgebrachte Belastung in drei unabhängigen Achsen zu messen und aus diesen drei Belastungsmessungen die in Normalrichtung der Bauteiloberfläche aufgebrachte Belastung auf Basis der Oberflächengeometrie des Bauteils zu berechnen.
  • Vorzugsweise ist die Steuerung konfiguriert, die Bewegung des Industrieroboters und des zumindest einen Schleifwerkzeugs auf der Grundlage der gemessenen Belastung zu steuern. Beispielsweise kann die Steuerung den Industrieroboter und das zumindest eine Schleifwerkzeug so steuern, dass eine Kraft, die von dem zumindest einen Schleifwerkzeug auf das Bauteil ausgeübt wird, konstant ist. Vorzugsweise wird die Belastung kontinuierlich gemessen, und die Steuerung ist konfiguriert, die gemessene Belastung mit einer in einer Speichervorrichtung der Steuerung gespeicherten Referenzbelastung zu vergleichen und die aufgebrachte Belastung so anzupassen, dass eine Differenz zwischen der gemessenen Belastung und der Referenzbelastung kleiner als ein vordefinierter Schwellenwert ist. Die Referenzbelastung kann experimentell vorgegeben sein. Der Schwellenwert kann z.B. 1% der Referenzbelastung betragen. Dies hat den weiteren Vorteil, dass Änderungen in der aufgebrachten Belastung, die durch Änderungen in einer Krümmung der Bauteiloberfläche verursacht werden, kompensiert werden können. Vorzugsweise ist eine erzeugte Formabweichung der Lagerbauteiloberfläche kleiner als 15 µm, vorzugsweise zwischen 0µm und 15µm, je nach Bauteil und zu bearbeitender Oberfläche.
  • Darüber hinaus kann die Steuerung konfiguriert sein, auf der Grundlage einer berechneten Endbearbeitungszeit tf des zumindest einen Schleifwerkzeugs und/oder einer gemessenen Menge an abgetragenem Material zu bestimmen, wann die Bearbeitung beendet ist, wobei tf als Quotient aus dem abzutragenden Volumen V und einer Materialabtragsrate MRR berechnet wird, tf = V/MMR, wobei die Materialabtragsrate MRR als Produkt aus der spezifischen Materialabtragsratenkapazität Q' und der axialen Kontaktbreite des zumindest einen Schleifwerkzeugs wa berechnet wird, MRR = Q'*wa, und wobei V das abzutragende Volumen ist. Für ein rotationssymmetrisches Lagerbauteil wird V durch die Formel bestimmt: V = ∫ S ( x ) − Δ S ( x ) ∫ A B 2 π S ( x ) δ x δ Δ
    Figure DE102021100314A1_0001
    wobei S(x) die parametrisierte Bewegungsbahn auf der Oberfläche des Bauteils ist, Δ die abzutragende Materialbreite ist und A und B der Anfangs- und Endpunkt der Bewegungsbahn sind. Das Steuern, wann die Bearbeitung beendet ist, hat den Vorteil, dass keine Gefahr besteht, dass zu viel oder zu wenig Material abgetragen wird. Dadurch wird der Bearbeitungsprozess effizienter und es kann in kürzerer Zeit ein Lagerbauteil mit verbesserter Oberflächenintegrität und/oder reduzierter Formabweichung hergestellt werden. Ein „zu geringer“ oder unzureichender Materialabtrag kann insbesondere dann auftreten, wenn eine Oberflächenstruktur, die in einem früheren Arbeitsgang bearbeitet wurde, entfernt werden muss, um eine neue Textur zu erzeugen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst die Bearbeitungseinheit ferner einen Halter, der konfiguriert ist, das Bauteil zu halten, wobei der Halter konfiguriert ist, das Bauteil zu drehen, und die Steuerung ferner konfiguriert ist, eine Drehgeschwindigkeit des Bauteils zu steuern. Insbesondere kann der Halter das Bauteil direkt drehen und/oder das Bauteil indirekt drehen, zum Beispiel durch Drehen einer Vorrichtung, die das Bauteil hält. Beispielsweise kann der Halter selbst drehbar ausgeführt sein. Vorzugsweise ist die Bewegungsbahn des zumindest einen Schleifwerkzeugs auf die Drehachse gerichtet, um die das Bauteil gedreht wird.
  • Vorzugsweise ist das zumindest eine Schleifwerkzeug konfiguriert, Rotationsbewegungen auszuführen und/oder sich zu drehen, und wobei die Steuerung konfiguriert ist, eine Rotationsgeschwindigkeit und/oder eine Rotationsrichtung des zumindest einen Schleifwerkzeugs zu steuern. Bei der Drehbewegung kann es sich beispielsweise um eine Drehung des Schleifbandes oder um eine Drehung handeln, die eine Honsteinoszillation über einen Exzenter ermöglicht.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Steuerung konfiguriert, die Rotationsgeschwindigkeit des Bauteils und die Rotationsgeschwindigkeit des zumindest einen Schleifwerkzeugs so zu regeln, dass ein Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeit des zumindest einen Schleifwerkzeugs zur Rotationsgeschwindigkeit des Bauteils ungleich einer ganzen oder halben Zahl ist. Vorzugsweise ist ein Fehler bei der Rotationsgeschwindigkeit des zumindest einen Schleifwerkzeugs kleiner als ±0,5 % eines Sollwerts und/oder ein Fehler bei der Rotationsgeschwindigkeit des Bauteils kleiner als ±0,5 % eines Sollwerts. Dadurch kann das Auftreten von Bereichen in Umfangsrichtung, die aufgrund von Überlagerungseffekten mehr oder weniger stark bearbeitet werden, reduziert werden, was die Gesamtqualität der fertigen Oberfläche des Bauteils erhöht. Insbesondere können die produzierte Formabweichung des Bauteils und die arithmetische mittlere Oberflächenrauheit Ra reduziert werden. Insbesondere kann die erzeugte Formabweichung weniger als 15 µm, vorzugsweise zwischen 0 µm und 15 µm, und die arithmetische mittlere Oberflächenrauheit Ra der bearbeiteten Oberfläche weniger als 0,5 µm, vorzugsweise zwischen 0,05 µm und 0,5 µm, betragen. Für andere Oberflächen können höhere Anforderungen gelten.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst die Bearbeitungseinheit ferner eine Werkzeugschnittstelle, die konfiguriert ist, das zumindest eine Schleifwerkzeug mit dem Industrieroboter zu koppeln. Vorzugsweise umfasst die Bearbeitungseinheit ferner ein zweites Schleifwerkzeug, wobei die Werkzeugschnittstelle dazu eingerichtet ist, das verwendete Schleifwerkzeug automatisch zu wechseln. Dadurch wird eine Produktionsrate der Bearbeitungseinheit erhöht.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bearbeiten eines Bauteils, insbesondere eines Lagerbauteils, mit einer Bearbeitungseinheit, wie oben beschrieben, bereitgestellt. Das Verfahren umfasst den Schritt, eine Bewegungsbahn des zumindest einen Schleifwerkzeugs so zu steuern, dass ein Kontakt des Schleifwerkzeugs in der Normalenrichtung zu einer Oberflächengeometrie des Bauteils erfolgt.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Computerprogrammprodukt, das einen Computerprogrammcode umfasst, der geeignet ist, eine Steuereinheit, z.B. einen Computer, und/oder einen Computer der oben besprochenen Herstellungsanordnung aufzufordern, die oben besprochenen Schritte durchzuführen.
  • Das Computerprogrammprodukt kann als Speichermedium, wie z. B. eine Speicherkarte, ein USB-Stick, eine CD-ROM, eine DVD und/oder als Datei, die von einem Server, insbesondere einem entfernten Server, in einem Netzwerk heruntergeladen werden kann, bereitgestellt werden. Das Netzwerk kann ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk für die Übertragung der Datei mit dem Computerprogrammprodukt sein.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen sowie in der Beschreibung und in den Figuren definiert. Dabei können Elemente, die in Kombination mit anderen Elementen beschrieben oder dargestellt sind, allein oder in Kombination mit anderen Elementen vorhanden sein, ohne dass der Schutzbereich verlassen wird.
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei die Zeichnungen nur beispielhaft sind und den Schutzumfang nicht einschränken sollen. Der Schutzbereich wird ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche definiert.
  • Die Zahlen zeigen:
    • 1: eine schematische Ansicht einer Bearbeitungseinheit gemäß einer Ausführungsform,
    • 2: eine schematische Darstellung eines Details der Bearbeitungseinheit aus 1,
    • 3: eine schematische Ansicht eines Halters gemäß einer anderen Ausführungsform.
  • Im Folgenden werden gleiche oder ähnliche Funktionselemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Bearbeitungseinheit 1 zum Bearbeiten eines Lagerbauteils 2, wie z.B. eines Lagerrings, wie in 1 dargestellt. Bei dem Bauteil kann es sich um ein Lagerbauteil handeln, zum Beispiel um einen Lagerring mit einem Durchmesser von mehr als 400 mm, wie in 1 dargestellt. Die Bearbeitungseinheit 1 umfasst einen Industrieroboter 4, der mit einem Schleifwerkzeug 6 mit einem Schleifband 8 ausgestattet ist. Das Schleifwerkzeug 6 ist jedoch nicht auf ein Schleifband 8 beschränkt und kann alternativ auch ein Schleifstein sein. Ein Schleifband 8 ist ein Band aus einem Trägermaterial, auf dem ein Schleifmaterial wie Aluminiumoxid (Al2O3), Siliziumkarbid (SiC) oder kubisches Bornitrid (CBN) aufgebracht ist. Während des Betriebs rotiert das Schleifband 8. Das Schleifwerkzeug 6 ist über eine Werkzeugschnittstelle 10 mit dem Industrieroboter 4 gekoppelt.
  • Das Bauteil 2 wird von einem Halter 14 gehalten. Der Halter 14 dreht sich um eine Rotationsachse 16, wodurch auch das Bauteil 2 in Drehung versetzt wird. Um Material von einer Oberfläche 18 des Bauteils 2 abzutragen, wird das Schleifwerkzeug 6 durch den Industrieroboter 4 über die Oberfläche 18 des Bauteils bewegt. Diese Bewegungen des Industrieroboters 4 werden von einer Steuerung 12 der Bearbeitungsmaschine 1 gesteuert. Insbesondere ist die Steuerung 12 konfiguriert, dass sie den Industrieroboter 4 so zu steuern, dass er eine Bewegungsbahn S (2) des Schleifwerkzeugs 6 bewirkt, so dass ein Kontakt des Schleifwerkzeugs 6 in der Normalrichtung zur Oberfläche 18 des Bauteils 2 liegt. Das heißt, die Steuerung 12 sendet Steuersignale an den Industrieroboter 4, die den Industrieroboter 4 veranlassen, das Schleifwerkzeug 6 zu bewegen. Die Steuersignale können beispielsweise drahtgebunden, etwa über eine LAN-Verbindung, oder drahtlos, insbesondere über WLAN, übertragen werden. Darüber hinaus ist die Steuerung 12 auch dazu ausgebildet, die Drehgeschwindigkeit und die Drehrichtung des Schleifbandes 8 sowie die Drehgeschwindigkeit des Halters 14 und damit des Bauteils 2 zu steuern. Die Bearbeitungseinheit 1 ermöglicht es insbesondere, die Formabweichung des Lagerrings auf weniger als 15 µm zu reduzieren, und die arithmetische durchschnittliche Oberflächenrauhigkeit Ra der bearbeiteten Oberfläche beträgt weniger als 0,5 µm.
  • Darüber hinaus umfasst die Bearbeitungseinheit 1 einen Belastungssensor 20, der eine vom Schleifwerkzeug 6 auf das Bauteil 2 ausgeübte Belastung misst. Der Belastungssensor 20 ist an der Werkzeugschnittstelle angeordnet und misst die aufgebrachte Belastung in drei unabhängigen Achsen. Vorzugsweise wird die Belastung kontinuierlich gemessen. Aus diesen gemessenen Belastungswerten wird die in Normalrichtung der Bauteiloberfläche 18 wirkende Belastung auf Basis der Oberflächengeometrie des Bauteils 2 berechnet. Außerdem wird die gemessene Last an die Steuerung 12 zurückgemeldet, so dass die Steuerung 12 die Bewegung des Industrieroboters 4 und des Schleifwerkzeugs 6 auf der Grundlage der gemessenen Belastung steuern kann.
  • Beispielsweise kann die Steuerung 12 den Industrieroboter 4 und das Schleifwerkzeug 6 so steuern, dass die vom Schleifwerkzeug 6 auf das Bauteil 2 ausgeübte Belastung konstant ist. Daher ist die Steuerung 12 konfiguriert, die gemessene Belastung mit einer in einer Speichervorrichtung 22 in der Steuerung 12 gespeicherten Referenzbelastung zu vergleichen und die aufgebrachte Belastung so anpasst, dass eine Differenz zwischen der gemessenen Belastung und der Referenzbelastung kleiner als ein vordefinierter Schwellenwert ist. Die Referenzbelastung kann experimentell vorgegeben sein, und der Schwellenwert kann 1% der Referenzbelastung betragen. Auf diese Weise lassen sich die produzierte Formabweichung und die arithmetische durchschnittliche Oberflächenrauheit Ra der bearbeiteten Oberfläche verringern.
  • Wie bereits erwähnt, ist die Steuerung 12 konfiguriert, die Drehgeschwindigkeit des Bauteils 4 und die Drehgeschwindigkeit des Schleifbands 8 zu regeln. Ähnlich wie bei der aufgebrachten Belastung ist die Steuerung 12 auch dazu konfiguriert, die Drehgeschwindigkeit des Bandes 8 und die Drehgeschwindigkeit des Bauteils 2 mit gespeicherten Sollwerten zu vergleichen und die jeweiligen Sollwerte so anzupassen, dass ein Fehler in der Drehgeschwindigkeit des Schleifbandes 8 beispielsweise weniger als ±0,5 % des Sollwerts beträgt, und/oder so, dass ein Fehler in der Drehgeschwindigkeit des Bauteils 2 beispielsweise weniger als ±0,5 % des Sollwerts beträgt. Auch ist die Steuerung 12 dazu ausgebildet, die Rotationsgeschwindigkeit des Bauteils 4 und die Rotationsgeschwindigkeit des Schleifbandes 8 so einzustellen, dass das Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeit des Schleifbandes 8 zur Rotationsgeschwindigkeit des Bauteils 2 ungleich einer ganzen oder halben Zahl ist. Daraus ergibt sich eine erzeugte Formabweichung, die je nach zu bearbeitender Oberfläche zwischen 0µm und 15µm liegen kann, und eine arithmetische mittlere Oberflächenrauheit Ra der bearbeiteten Oberfläche, die je nach zu bearbeitender Oberfläche zwischen 0,05µm und 0,5µm liegen kann.
  • Darüber hinaus kann die Werkzeugschnittstelle 10 auch ein zweites Schleifwerkzeug (nicht dargestellt) aufnehmen, so dass die Werkzeugschnittstelle 10 das verwendete Schleifwerkzeug automatisch auf der Grundlage eines Befehls der Steuerung 12 wechseln kann.
  • Um eine effizientere Bearbeitung des Bauteils 2 bereitzustellen, ist die Steuerung 12 konfiguriert, auf der Grundlage einer berechneten Endbearbeitungszeit tf des Schleifwerkzeugs 6 zu bestimmen, wann die Bearbeitung beendet ist, wobei tf als Quotient aus dem abzutragenden Volumen V und einer Materialabtragsrate MRR, tf = V/MMR, berechnet wird, wobei die Materialabtragsrate MRR als Produkt aus der spezifischen Materialabtragsratenkapazität Q' und der axialen Kontaktbreite des zumindest einen Schleifwerkzeugs wa, MRR = Q'*wa, berechnet wird und wobei V das abzutragende Volumen ist. Für ein rotationssymmetrische Lagerbauteil 2 wird V durch die Formel bestimmt: V = ∫ S ( x ) − Δ S ( x ) ∫ A B 2 π S ( x ) δ x δ Δ .
    Figure DE102021100314A1_0002
  • Dieses Berechnungsprinzip ist in 2 dargestellt. S(x) ist die parametrisierte Bewegungsbahn S auf der Oberfläche 18 des Bauteils, Δ ist die abzutragende Materialbreite, und A und B sind der Anfangs- und Endpunkt der Bewegungsbahn. Das zu entfernende Material wird mit den Bezugszeichen 24 bezeichnet. Die Materialabtragsrate MRR, die spezifische Materialabtragskapazität Q' und die axiale Kontaktbreite des zumindest einen Schleifwerkzeugs wa werden ebenfalls in der Speichereinrichtung 22 der Steuerung 12 gespeichert. Die Steuerung 12 kann auch dazu ausgebildet sein, das abzutragende Volumen V zu ermitteln. Alternativ oder zusätzlich kann das abgetragene Material gemessen werden und anhand der gemessenen Menge des abgetragenen Materials die Bearbeitungszeit bestimmt werden. Die Bestimmung des Volumens des abzutragenden Materials ermöglicht einen effizienteren Bearbeitungsprozess und ein Lagerbauteil 2, das eine verbesserte Oberflächenrauheit aufweist. Außerdem lässt sich so die Formabweichung minimieren. Insbesondere kann die erzeugte Formabweichung weniger als 15 µm betragen, vorzugsweise zwischen 0 µm und 15 µm, abhängig von der zu bearbeitenden Oberfläche, und die arithmetische durchschnittliche Oberflächenrauheit Ra der bearbeiteten Oberfläche kann weniger als 0,5 µm betragen, vorzugsweise zwischen 0,05 µm und 0,5 µm, abhängig von der zu bearbeitenden Oberfläche.
  • 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Halters 14. Der Halter 14 von 3 ist konfiguriert, das Bauteil 2, das in 3 ein Wälzkörper ist, direkt zu drehen. Das Drehen des Bauteils 2 anstelle des Halters 14 ist zum Beispiel bei kleineren Bauteilen, wie z.B. Wälzkörpern oder kleineren Lagerringen, vorteilhaft.
  • Zusammenfassend hat das Steuern der Bewegungsbahn des Schleifwerkzeugs 6 so, dass der Kontakt des Schleifwerkzeugs 6 in Normalrichtung zur Oberflächengeometrie des Bauteils erfolgt, den Vorteil, dass das Schleifwerkzeug 6 immer in einer definierten Ausrichtung zur Oberfläche des Bauteils 2 steht, wodurch vermieden wird, dass das Schleifwerkzeug 6 je nach Kontaktwinkel zwischen Schleifwerkzeug und Oberfläche mehr oder weniger Material abträgt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Bearbeitungseinheit
    2
    Bauteil
    4
    Industrieroboter
    6
    Schleifwerkzeug
    8
    Schleifband
    10
    Werkzeug-Schnittstelle
    12
    Steuerung
    14
    Halter
    16
    Drehachse
    18
    Bauteil-Oberfläche
    20
    Belastungssensor
    22
    Speichermedium
    24
    zu entfernendes Material
    S
    Bewegungspfad

Claims (13)

  1. Bearbeitungseinheit (1) zum Bearbeiten eines Bauteils (2), insbesondere eines Lagerbauteils, mit einem Industrieroboter (4), zumindest einem Schleifwerkzeug (6), wobei das zumindest eine Schleifwerkzeug (6) mit dem Industrieroboter (4) gekoppelt ist, und einer Steuerung (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung konfiguriert ist, eine Bewegungsbahn (S) des zumindest einen Schleifwerkzeugs (6) so steuert, dass ein Kontakt des Schleifwerkzeugs (6) in der normalen Richtung zu einer Oberfläche (18) des Bauteils ist.
  2. Bearbeitungseinheit (1) nach Anspruch 1, wobei die Bearbeitungseinheit (1) ferner einen Belastungssensor (20) umfasst, der konfiguriert ist, eine durch das zumindest eine Schleifwerkzeug (6) auf das Bauteil (2) ausgeübte Belastung zu messen.
  3. Bearbeitungseinheit (1) nach Anspruch 2, wobei die Steuerung (12) konfiguriert ist, die Bewegung des Industrieroboters (4) und des zumindest einen Schleifwerkzeugs (6) auf der Grundlage der gemessenen Belastung zu steuern, insbesondere so, dass eine von dem zumindest einen Schleifwerkzeug (6) auf das Bauteil (2) ausgeübte Kraft konstant ist.
  4. Bearbeitungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (12) konfiguriert ist, auf der Grundlage einer berechneten Endbearbeitungszeit tf des zumindest einen Schleifwerkzeugs (6) und/oder einer gemessenen Menge an abgetragenem Material (24) bestimmt, wann die Bearbeitung beendet ist, wobei tf= V/MMR und MRR = Q'*wa ist, wobei wa die axiale Kontaktbreite des zumindest einen Schleifwerkzeugs ist und Q' die spezifische Materialabtragskapazität des zumindest einen Schleifwerkzeugs ist, wobei V das abzutragende Volumen ist.
  5. Bearbeitungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner einen Halter (14) umfasst, der konfiguriert ist, das Bauteil (2) zu halten, wobei der Halter (14) konfiguriert ist, das Bauteil (2) zu drehen, und die Steuerung (12) ferner konfiguriert ist, eine Drehgeschwindigkeit des Bauteils (2) zu steuern.
  6. Bearbeitungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Schleifwerkzeug (6) konfiguriert ist, Rotationsbewegungen miteinzubeziehen, und wobei die Steuerung (12) konfiguriert ist, dass sie eine Rotationsgeschwindigkeit und/oder eine Rotationsrichtung des zumindest einen Schleifwerkzeugs (6) zu steuern.
  7. Bearbeitungseinheit (1) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Steuerung (12) konfiguriert ist, die Rotationsgeschwindigkeit des Bauteils (2) und die Rotationsgeschwindigkeit des zumindest einen Schleifwerkzeugs (6) so zu steuern, dass ein Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeit des zumindest einen Schleifwerkzeugs (6) zur Rotationsgeschwindigkeit des Bauteils (2) ungleich einer ganzen Zahl oder einer halben ganzen Zahl ist.
  8. Bearbeitungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bearbeitungseinheit (1) ferner eine Werkzeugschnittstelle (10) umfasst, die konfiguriert ist, das zumindest eine Schleifwerkzeug (6) mit dem Industrieroboter (4) zu koppeln.
  9. Bearbeitungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner ein zweites Schleifwerkzeug aufweist, wobei die Werkzeugschnittstelle (10) zum automatischen Wechsel der verwendeten Schleifwerkzeuge (6) konfiguriert ist.
  10. Bearbeitungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Schleifwerkzeug (6) ein Schleifstein oder ein Schleifband (8) ist.
  11. Verfahren zur Bearbeitung eines Bauteils (2), insbesondere eines Lagerbauteils, mit einer Bearbeitungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Verfahren den Schritt umfasst: Steuern einer Bewegungsbahn des zumindest einen Schleifwerkzeugs (6) derart, dass ein Kontakt des Schleifwerkzeugs (6) in der Normalrichtung zu einer Oberfläche des Bauteils (2) ist.
  12. Lagerbauteil (2), insbesondere für ein Großwälzlager, wobei das Lagerbauteil (2) durch die Bearbeitungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder nach dem Verfahren des Anspruchs 11 hergestellt ist, wobei das hergestellte Lagerbauteil (2) eine arithmetische mittlere Oberflächenrauheit Ra von weniger als 0,5 µm, vorzugsweise zwischen 0,05 µm und 0,5 µm, aufweist.
  13. Lagerbauteil nach Anspruch 12, wobei eine erzeugte Formabweichung des Lagerbauteils weniger als 15 µm, vorzugsweise zwischen 0µm und 15µm, beträgt.
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