DE29718547U1 - Vorrichtung für die Feinschleifbearbeitung von Wellen, insbesondere Kurbelwellen - Google Patents
Vorrichtung für die Feinschleifbearbeitung von Wellen, insbesondere KurbelwellenInfo
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Description
European Patent Attorneys European Trademark Attorneys
87 118/we/Al D 45127 Essen, Theaterplatz 3
D 45002 Essen, P.O. Box IO 02 54
17. Oktober 1997
Gebrauchsmusteranmeldung
Ernst Thielenhaus KG Schwesterstraße 50
42285 Wuppertal
Vorrichtung für die Feinschleifbearbeitung von Wellen, insbesondere Kurbelwellen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Feinschleifbearbeitung von Wellen, insbesondere Kurbelwellen,
mit
einem Rotationsantrieb für das zu bearbeitende Werkstück,
mindestens einem Andruckschuh, der ' in einen von zwei
Bundflächen begrenzten Ringraum des rotierenden Werkstückes einführbar ist,
einem Oszillationsantrieb, der oszillierende Relativbewegungen in Wellenlängsrichtung zwischen dem Werkstück
und dem Andruckschuh erzeugt, und
einem Schleifband, das an Stirn- und Seitenflächen des Andruckschuhs anliegt,
wobei der Andruckschuh das Schleifband gegen einen zu bearbeitenden Wellenabschnitt drückt, der zwischen den
Bundflächen angeordnet ist und durch gerundete Übergänge an die Bundflächen anschließt. - Die Vorrichtung soll
vornehmlich einsetzbar sein für das Feinhonen, auch Microfinish und Superfinish genannt, der Mittellager- und
Hublagerzapfen von Kurbelwellen. Das Werkstück oder der Andruckschuh führen beim Honen Oszillationsbewegungen aus.
Das Schleifband liegt während der Feinschleifbearbeitung in 0 Ruhe an der Stirn- und Seitenfläche des Andruckschuhs an. Bei
einem Werkstückwechsel wird es um ein vorgegebenes Längenmaß
weiterbewegt und neu positioniert.
Im Rahmen der aus der Praxis bekannten Maßnahmen besitzt der
Andruckschuh feste, vorgegebene Abmessungen. Das Schleifband ist breiter und legt sich im Zuge der Feinschleifbearbeitung
an die Seitenflächen des Schuhs an. Im Zuge der Oszillationsbewegungen schlägt der Andruckschuh am Ende des
Oszillationshubes an die Bundflächen des zu bearbeitenden Werkstückes an. Lediglich am Ende eines Oszillationshubes
kommt das Schleifband folglich mit den zu bearbeitenden Bundflächen und den an die Bundflächen anschließenden
gerundeten Übergängen in Berührung. Die Kontaktzeit ist kurz. Es resultiert eine unzureichende Bearbeitung der Übergänge
zwischen Bundflächen und Lagerzapfen. An den Bundflächen und gerundeten Übergängen bleiben ringförmige Schleifspuren mit
störenden Kerbwirkungen. Die Kerbwirkungen sind Ursache für Spannungsspitzen, die bei hochbeanspruchten Kurbelwellen
einen Ermüdungsbruch des Maschinenteils verursachen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art Maßnahmen
anzugeben, um die Feinschleifbearbeitung an den gerundeten Übergängen zwischen Wellenabschnitt und Bundflächen zu
verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Andruckschuh einen Träger und beiderseits an. den Träger
angeschlossene Stelleinrichtungen aufweist, die das 0 Schleifband während der Feinschleifbearbeitung stets an die
gerundeten Übergänge und Bundflächen andrücken und den
Oszillationsbewegungen folgen. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß störende Schleifspuren im Bereich der an die
Bundflächen anschließenden gerundeten Übergänge nur vermieden werden können, wenn das Schleifband trotz der
Oszillationsbewegungen, die der Andruckschuh oder das Werkstück ausführen, ständig in Kontakt bleibt mit der
gesamten zu bearbeitenden Fläche. Die technische Umsetzung dieser Überlegung besteht darin, den Andruckschuh mit
Stelleinrichtungen auszurüsten, die den Oszillationsbewegungen folgen. Für die weitere konstruktive Ausgestaltung
bieten sich verschiedene Möglichkeiten an, die im folgenden erläutert werden.,
Eine erste Aus führung s form sieht vor, daß die Stelleinrichtungen aus fluidbeaufschlagten Expansionskammern
mit veränderbarem Volumen bestehen, an deren Außenseite das Schleifband anliegt. An die Expansionskammern ist eine
Einrichtung für die Fluidzuführung und Fluidverteilung 0 angeschlossen, so daß während der Oszillationsbewegungen ein
das Volumen der Expansionskammern ändernder Fluidaustausch zwischen den Expansionskammern erfolgen kann. Als Fluide sind
gasförmige und flüssige Medien einsetzbar. In weiterer Ausgestaltung lehrt die Erfindung, daß auf den Träger ein
5 Formteil aufgesetzt ist, welches aus einer an der Stirnfläche des Trägers befestigten Sohle und an die Sohle angeformten,
elastisch verformbaren Schenkeln besteht, wobei die Schenkel eine Dehnungsfalte aufweisen und ihre freien Schenkelenden
unter Bildung der Expansionskammern druckdicht an die 0 Seitenflächen des Trägers angeschlossen sind. Das Formteil
ist beispielsweise als Kunststofformteil präzise und kostengünstig herstellbar. Materialwahl und Bemessung der
Picke der Sohle ermöglichen eine Anpassung der Andruckeigenschaften des Andruckschuhs. Die Fluidzuführung
und der Fluidaustausch zwischen den Expansionskammern erfolgt
bei dieser Ausführung zweckmäßig durch Bohrungen im Träger.
Eine weitere Möglichkeit zur konstruktiven Gestaltung der Expansionskammern besteht in der Verwendung dehnbarer
Schläuche, die in seitlichen Rillen des Trägers angeordnet sind und spaltfrei sowie tangential an die das Schleifband
beaufschlagende Stirnfläche des Trägers anschließen.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die
Stelleinrichtungen als Zylinder/Kolbenanordnungen ausgeführt sind, wobei die Kolben in seitliche fluidbeaufschlagte und
miteinander verbundene Zylinderbohrungen des Trägers eingesetzt sind und wobei an die Kolben Formelemente
angeschlossen sind, deren Kontur an die zu bearbeitenden Übergänge angepaßt ist. Die Formelemente können als
Ringsegmente ausgebildet sein, die an den zu bearbeitenden Wellenabschnitt sowie die zu bearbeitende Bundfläche
angepaßte Andruckflächen aufweisen. Die Zylinderbohrungen sind bei dieser Ausführung parallel zur Wellenachse
ausgerichtet. Im Rahmen der Erfindung liegt es aber auch, die Zylinderbohrungen winkelförmig mit einer Ausrichtung zu den
" zu bearbeitenden Übergängen hin im Träger anzuordnen. Bei dieser Ausführung sind die Formelemente im wesentlichen an
die Geometrie des zu bearbeitenden, gerundeten Übergangs 0 zwischen Bundfläche und Lagerzapfen angepaßt.
Eine weitere Möglichkeit für die konstruktive Ausbildung der Stelleinrichtungen besteht darin, daß die Stelleinrichtungen
Gleitelemente aufweisen, die an seitlichen Keilflächen des Trägers gegen die zu bearbeitenden Flächen des Werkstückes
bewegbar sind und eine an die Werkstückflächen angepaßte Kontur aufweisen. Um ausreichende Andruckkräfte zu erzeugen,
ist der Träger vorzugsweise mit Zylinder/Kolbenanordnungen ausgerüstet, die auf die Gleitelemente arbeiten und diese
gegen die zu bearbeitenden Flächen des Werkstückes bewegen. Die Rückstellbewegung der Gleitelemente, ebenfalls entlang
der zugeordneten Keilfläche, erfolgt durch eine an die Gleitelemente angeschlossene Zugfeder. Schließlich liegt es
im Rahmen der Erfindung, daß die Gleitelemente ausschließlich federbelastet sind. Bei dieser Ausführung sind die
Gleitelemente von mindestens einer an dem Träger abgestützten Feder beaufschlagt, welche die Gleitelemente an den
Keilflächen entlang gegen die zu bearbeitenden Flächen des Werkstückes bewegen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus,
daß ein Wellenabschnitt des Werkstückes, beidseitig angrenzende Bundflächen sowie gerundete Übergänge zwischen
den Bundflächen und dem Wellenabschnitt in einem Arbeitsgang gehont bzw. feinbearbeitet werden können, wobei an allen
Flächen eine hohe Oberflächengüte erreicht wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung erläutert. Es
zeigen schematisch
Fig. la bis ld ausschnittsweise den Längsschnitt durch
eine Vorrichtung zum Honen (Superfinish) von Lagerflächen an einer Kurbelwelle in verschiedenen
Betriebspositionen,
Fig. 2 den Gegenstand aus den Fig. la bis Id in perspektivischer Darstellung,
Fig. 3a bis 3d den Längsschnitt durch eine zweite Ausführung der Vorrichtung, ebenfalls in
verschiedenen Betriebesteilungen,
Fig. 4 den Gegenstand aus den Fig. 3a bis 3d in perspektivischer Darstellung,
Fig. 5 den Längsschnitt durch eine dritte Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, ausschnittsweise
und im Längsschnitt,
20
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Fig. 6 eine Abwandlung der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung,
Fig. 7a und 7b eine vierte Ausführung der erfindungsge-
5 mäßen Vorrichtung, ausschnittsweise und im
Längsschnitt sowie in unterschiedlichen Betriebs-Stellungen
dargestellt,
Fig. 8 eine Abwandlung des Gegenstandes aus den Fig. 7a 0 und 7b.
Die Figuren zeigen Ausschnitte aus einer Vorrichtung für die Feinschleifbearbeitung von Lagerflächen an Wellen,
insbesondere Kurbelwellen. Zum grundsätzlichen Aufbau der Vorrichtung gehören ein Rotationsantrieb für das zu
bearbeitende Werkstück, mindestens ein Andruckschuh 1, ein Oszillationsantrieb, der oszillierende Relativbewegungen
in Wellenlängsrichtung zwischen dem Werkstück 2 und dem Andruckschuh 1 erzeugt, sowie ein' Schleifband 3, das
während der Bearbeitung an Stirn- und Seitenflächen des Andruckschuhs 1 anliegt. Der Rotationsantrieb sowie der
Oszillationsantrieb sind in an sich bekannter Weise ausführbar und in den Figuren nicht dargestellt.
Den Figuren, insbesondere Fig. la bis Id und 3a bis 3d,
entnimmt man, daß der Andruckschuh 1 in einen von zwei Bundflächen 4 begrenzten Ringraum des rotierenden
Werkstückes 2 einführbar ist und das Schleifband 3 gegen einen zu bearbeitenden Wellenabschnitt 5 drückt, der
zwischen den Bundflächen 4 angeordnet ist und durch gerundete Übergänge an die Bundflächen 4 anschließt. Die
Fig. la und 3a zeigen den in den Figuren eingeführten Andruckschuh 1 vor Beginn der Feinbearbeitung. Zwischen
dem an den Seitenflächen anliegenden Schleifband 3 und den Bundflächen 4 ist ein Spalt vorhanden, so daß die
Bundflächen 4 nicht durch Schleifspuren beschädigt werden
können, wenn der Andruckschuh 1 in den Ringraum eingeführt wird.
Der Andruckschuh 1 weist einen Träger 6 und beiderseits an den Träger 6 angeschlossene Stelleinrichtungen 7 auf, die
das Schleifband 3 während der Feinschleifbearbeitung stets an die gerundeten Übergänge und Bundflächen 4 andrücken
und den Oszillationsbewegungen folgen. Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. la bis Id sowie 3a bis
3d ist dies ohne weiteres verständlich. Für die konstruktive Ausgestaltung der Stelleinrichtungen 7
bestehen verschiedene Möglichkeiten, die im folgenden näher erläutert werden.
Gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung bestehen die Stelleinrichtungen 7 aus fluidbeaufschlagten Expansionskammern
8 mit veränderbarem Volumen, an deren Außenseite das Schleifband 3 anliegt. An die Expansionskammern 8 ist
eine Einrichtung 9 für die Fluidzuführung und Fluidverteilung angeschlossen. Dadurch erfolgt während der
Oszillationsbewegungen ein das Volumen der Expansionskammern 8 ändernder Fluidaustausch zwischen den
Expansionskammern 8. Bei den in den Fig. la bis Id dargestellten Ausführungen werden die Expansionskammern 8
von einem auf den Träger 6 aufgesetzten Formteil 10 gebildet, welches aus einer an der Stirnfläche des Trägers
6 befestigten Sohle 11 und an die Sohle 11 angeformten, elastisch verformbaren Schenkeln 12 besteht. Die Schenkel
12 weisen eine Dehnungsfalte 13 auf, und ihre freien Schenkelenden sind unter Bildung der Expansionskammern 8
druckdicht an die Seitenflächen des Trägers 6 angeschlossen. Der Träger 6 enthält Bohrungen 9 für eine
0 Fluidzuführung und einen Fluidaustausch zwischen den
Expansionskammern 8 (Fig. Ib) . Das Formteil 10 kann als
Kunststofformteil ausgebildet sein. Durch die Gestaltung
der Sohle 11, Bemessung der Sohlendicke und Materialwahl sind die Andruckeigenschaften des Andruckschuhs 1
einstell- und veränderbar. Üblicherweise ist die Sohle 11 härter eingestellt als die Bereiche des Formteils 10, die
auf die gerundeten Übergänge und Bundflächen 4 wirken. Aus Fig. 2 wird deutlich, daß das auf den Träger 6 aufgesetzte
Formteil 10 als Ringsegment gestaltet ist, wobei der Radius des Ringsegments an den zu bearbeitenden
Wellenabschnitt 5 angepaßt ist.
Bei der in den Fig. 3a bis 3d dargestellten Ausführung der Erfindung bestehen die Expansionskammern 8 aus dehnbaren
Schläuchen 14, die in seitlichen Rillen des Trägers 6 angeordnet sind und spaltfrei sowie tangential an die das
Schleifband 3 beaufschlagende Stirnfläche des Trägers 6 anschließen. Einer vergleichenden Betrachtung der Figuren
entnimmt man, daß sich das Volumen der Schläuche 14 durch 0 Fluidaustausch während der Oszillationsbewegungen
verändert und sich die Schläuche 14 an die zu bearbeitenden Flächen 2 des Werkstückes anlegen und dabei
verformen. Ein ständiger Kontakt des Schleifbandes 3 an den zu bearbeitenden Werkstückflächen ist, unabhängig von
dem Oszillationshub, auf diese Weise sichergestellt. Die Stirnfläche des Trägers 6 und die randseitig
anschließenden Schläuche 14 sind an die Geometrie des zu bearbeitenden Wellenabschnitts 5 angepaßt (Fig. 4) . Der
Fig. 4 entnimmt man auch, daß das Werkstück 2 während der
Feinbearbeitung rotiert und der Andruckschuh 1 in Wellenlängsrichtung Oszillationsbewegungen ausführt.
Bei den in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungen der Erfindung bestehen die Stelleinrichtungen 7 aus
Zylinder/Kolbenanordnungen 15/16. Die Kolben 15 sind in
seitlichen fluidbeaufschlagten und miteinander verbundenen Zylinderbohrungen 16 des Trägers 6 eingesetzt. Ferner sind
an die Kolben Formelemente 17 angeschlossen, deren Kontur an die zu bearbeitenden Übergänge angepaßt ist. Die
Zylinderbohrungen 16 können parallel zur Wellenachse ausgerichtet sein. Bei dieser Ausführung bestehen die
Formelemente aus Ringsegmenten, die an dem zu bearbeitenden Wellenabschnitt 5 sowie an die zu
bearbeitende Bundfläche 4 angepaßte Andruckflächen 18 aufweisen (vgl. Fig. 5). Die Zylinderbohrungen 16 können
aber auch winkelförmig mit einer Ausrichtung zu den zu bearbeitenden Übergängen hin im Träger 6 angeordnet sein
(vgl. Fig. 6) .
Bei den in den Fig. 7a, 7b und 8 dargestellten Ausführungen weisen die Stelleinrichtungen 7 Gleitelemente
19 auf, die an seitlichen Keilflächen 20 des Trägers 6 gegen die zu bearbeitenden Flächen des Werkstückes 2
bewegbar sind und eine an die Werkstückoberfläche angepaßte Kontur aufweisen. Damit die Gleitelemente 19 mit
ausreichendem Druck an den zu bearbeitenden Flächen des Werkstückes 2 anliegen, sind bei der in den Fig. 7a, 7b
dargestellten Ausführung Zylinder/Kolbenanordnungen 21 0 vorgesehen, die an dem Träger 6 befestigt sind und auf die
Gleitelemente 19 arbeiten. Die ZyIinder/Kolbenanordnungen
21 bewegen die Gleitelemente 19 gegen die zu bearbeitenden Flächen des Werkstückes 2. An die Gleitelemente 19 ist
ferner eine Zugfeder 22 für die Rückstellbewegung angeschlossen. Bei der in Fig. 8 dargestellten Variante
erfolgt die Bewegung der Gleitelemente 19 entlang den Keilflächen 2 0 gegen die zu bearbeitenden Flächen des
Werkstückes 2 durch Federkraft. Der Träger 6 sowie die
Gleitelemente 19 sind durch eine oder in radialer Richtung mehrere hintereinander angeordnete Federn 23 miteinander
verbunden.
Claims (10)
1. Vorrichtung für die Feinschleifbearbeitung von Wellen, insbesondere Kurbelwellen, mit
5
5
einem Rotationsantrieb für das zu bearbeitende Werkstück (2),
mindestens einem Andruckschuh (1), der in einen von zwei Bundflächen (4) begrenzten Ringraum des rotierenden
Werkstückes (2) einführbar ist,
einem Oszillationsantrieb, der oszillierende Relativbewegungen in Wellenlängsrichtung zwischen dem Werkstück
(2) und dem Andruckschuh (1) erzeugt, und
einem Schleifband (3) , das an Stirn- und Seitenflächen des Andruckschuhs (1) anliegt,
wobei der Andruckschuh (1) das Schleifband (3) gegen einen zu bearbeitenden Wellenabschnitt . (5) drückt, der zwischen den
Bundflächen (4) angeordnet ist und durch gerundete Übergänge an die Bundflächen (4) anschließt, dadurch gekennzeichnet,
daß der Andruckschuh (1) einen Träger (6) und beiderseits an den Träger (6) angeschlossene
Stelleinrichtungen (7) aufweist, die das Schleifband (3) während der Feinschleifbearbeitung stets an die gerundeten
Übergänge und Bundflächen (4) andrücken und den Oszillationsbewegungen folgen.
Andrejewski, Honke & Sozien, Patentanwälte in Essen
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtungen (7) aus fluidbeaufschlagten
Expansionskammern (8) mit veränderbarem Volumen bestehen, an deren Außenseite das Schleifband (3) anliegt, und daß an die
Expansionskammern (8) eine Einrichtung (9) für die Fluidzuführung und Fluidverteilung angeschlossen ist und dadurch
während der Oszillationsbewegung ein das Volumen der Expansionskammern (8) ändernder Fluidaustausch zwischen den
Expansionskammern (8) erfolgt.
10
10
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Träger (6) ein Formteil (10) aufgesetzt ist, welches
aus einer an der Stirnfläche des Trägers (6) befestigten Sohle (11) und an die Sohle (11) angeformten, elastisch
verformbaren Schenkeln (12) besteht, wobei die Schenkel (12) eine Dehnungsfalte (13) aufweisen und ihre freien
Schenkelenden unter Bildung der Expansionskammern (8) druckdicht an die Seitenflächen des Trägers (6) angeschlossen
sind, und daß der Träger (6) Bohrungen (9) für eine 0 Fluidzuführung und einen \ Fluidaustausch zwischen den
Expansionskammern (8) enthält.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansionskammern (8) aus dehnbaren Schläuchen (14)
bestehen, die in seitlichen Rillen des Trägers (6) angeordnet sind und spaltfrei sowie tangential an die das Schleifband
(3) beaufschlagende Stirnfläche des Trägers (6) anschließen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
0 die Stelleinrichtungen (7) als Zylinder/Kolbenanordnungen
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(15, 16) ausgeführt sind, wobei die Kolben (15) in seitliche fluidbeaufschlagte und miteinander verbundene Zylinderbohrungen
(16) des Trägers (6) eingesetzt sind und wobei an die Kolben (15) Formelemente (17) angeschlossen sind, deren
Kontur an die zu bearbeitenden Übergänge angepaßt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Formelemente (17) als Ringsegmente ausgebildet sind, die
an den zu bearbeitenden Wellenabschnitt (5) sowie die zu bearbeitende Bundfläche (4) angepaßte Andruckflächen (18)
aufweisen, und daß die Zylinderbohrungen (16) zur Wellenachse parallel ausgerichtet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbohrungen (16) winkelförmig mit einer Ausrichtung
zu den zu bearbeitenden Übergängen hin im Träger (6) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtungen (7) Gleitelemente (19) aufweisen, die
an seitlichen Keilflächen (20) des Trägers (6) gegen die zu bearbeitenden Flächen des Werkstückes (2) bewegbar sind und
eine an die Werkstückflächen angepaßte Kontur aufweisen.
5
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (6) Zylinder/Kolbenanordnungen (21) aufweist, die
auf die Gleitelemente (19) arbeiten und diese gegen die zu bearbeitenden Flächen des Werkstückes (2) bewegen, und daß an
die Gleitelemente (19) eine Zugfeder (22) für die Rückstellbewegung angeschlossen ist.
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10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitelemente (19) von mindestens einer an dem Träger (6)
abgestützten Feder (23) beaufschlagt sind, welche die Gleitelemente (19) an den Keilflächen (20) entlang gegen die
zu bearbeitenden Flächen des Werkstückes (2) bewegen.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US1562996P | 1996-04-19 | 1996-04-19 | |
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Publications (1)
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DE29718547U Expired - Lifetime DE29718547U1 (de) | 1996-04-19 | 1997-02-01 | Vorrichtung für die Feinschleifbearbeitung von Wellen, insbesondere Kurbelwellen |
Country Status (1)
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Cited By (1)
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CN109366313A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-02-22 | 北京工业大学 | 一种适用于曲轴砂带抛光机的组合式抛光块 |
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1997
- 1997-02-01 DE DE29718547U patent/DE29718547U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109366313A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-02-22 | 北京工业大学 | 一种适用于曲轴砂带抛光机的组合式抛光块 |
CN109366313B (zh) * | 2018-10-10 | 2020-10-30 | 北京工业大学 | 一种适用于曲轴砂带抛光机的组合式抛光块 |
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Effective date: 19980507 |
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Effective date: 20001201 |