DE3514741C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Feinarbeiten ebener Flächen von scheibenförmigen Werkstücken mit unbearbeiteter Auflageseite und geringer Wanddicke mit einem vorzugsweise rotierend angetriebenen Futter zur Aufnahme des Werkstücks nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Werkstücke werden vorteilhaft mittels Topfschleifscheiben bearbeitet, die das sich drehende Werkstück bis über deren Mitte überdecken, wobei durch Neigung der Schleifspindelachse gegenüber der Werkstückachse auch konvexe bzw. konkave Oberflächen erzeugt werden können.

Im allgemeinen werden derartige Werkstücke auf einer ebenen Werkstückaufnahme aufgenommen. Dies ist jedoch dann nicht oder nur bedingt möglich, wenn es sich um Werkstücke mit unbearbeiteter Auflageseite handelt, da dann ein Kippen während der Bearbeitung nicht zu vermeiden sit. Die Folge davon sind Abweichungen der bearbeiteten Fläche von der gewünschten Form. Andererseits ist es aber bei solchen Werkstücken, die nur eine geringe Wanddicke aufweisen, notwendig, diese möglichst großflächig aufzunehmen, um eine Durchbiegung in Folge des Bearbeitungsdruckes zu vermeiden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Feinbearbeiten ebener Flächen von scheibenförmigen Werkstücken mit unbearbeiteter Auflageseite und geringer Wanddicke der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Werkstücke eine definierte und ausreichend große Auflage besitzen, um sowohl ein Kippen während der Bearbeitung als auch eine Durchbiegung in Folge des Bearbeitungsdruckes zur Erzielung einer Oberfläche hoher Formgenauigkeit zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß werden die Werkstücke durch eine Dreipunktauflage kippsicher gehalten. Die Auflagestifte sind im allgemeinen fest vorhanden, da die unbearbeitete Auflageseite der Werkstücke ausreichend eben ist, um zu gewährleisten, daß auch die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstückes dann eben ist, wenn die drei festen Auflagestifte in einer Ebene parallel zur Topfscheibe liegen. Es kann jedoch ggf. notwendig sein, diese festen Auflagestifte höheneinstellbar zu machen, um ggf. auch Werkstücke aufnehmen zu können, deren Auflageseite eine unregelmäßigere Form aufweist. Da bei dünnen Werkstücken drei Auflagepunkte jedoch nicht ausreichend sind, da die zwischen den Auflagepunkten liegenden Regionen durch den Schleifdruck elastisch durchgebogen werden können, sind die weiteren Auflageelemente vorgesehen, die das Werkstück in allen diesen Regionen abstützend festlegen. Dadurch ist auch eine Durchbiegung des Werkstücks während der Bearbeitung verhindert, so daß der Werkstoffabtrag über die gesamte zu bearbeitende Oberfläche gleichmäßig erfolgt und Formfehler vermieden sind.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung überragen die weiteren Auflageelemente in ihrer Ausgangsstellung die festen Auflagestifte und sind in axialer Richtung federnd nachgiebig gelagert und in ihre an der Auflageseite des Werkstücks anliegende Arbeitsstellung zurückdrängbar. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden mit dem Auflegen des Werkstücks auf die festen Auflagestifte die weiteren Auflageelemente zurückgedrängt, so daß sie von Anfang an in entsprechender Weise an der Auflageseite des Werkstücks anliegen. In bevorzugter Weise werden dann, wenn das Werkstück in seiner zu bearbeitenden Stellung angeordnet ist, die weiteren Auflageelemente in dieser ihrer Arbeitsstellung blockiert, so daß sie während der Bearbeitung die entsprechenden Regionen des Werkstücks abstützen können, ohne nachzugeben.

In zweckmäßiger Weise sind bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel die weiteren Auflageelemente mit einem hydraulischen Kolben versehen, der sich in einem Zylinder unter der Wirkung eines Federelementes abstützt. Dabei ist der Hydraulikzylinder mit einem Sammelbehälter über eine absperrbare Leitung verbunden. Dadurch ergibt sich ein relativ geringer konstruktiver Aufwand für die nachgiebige Lagerung und die Blockierung der verfahrbaren weiteren Auflageelemente.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die weiteren Auflageelemente gegen die Auflageseite des Werkstücks verfahrbar und nach ihrer Anlage an der Auflageseite in diesen Arbeitsstellungen festklemmbar. Im Gegensatz zum eingangs genannten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden hierbei die weiteren Auflageelemente erst dann an der Auflageseite des Werkstücks zur Anlage gebracht, wenn das Werkstück auf den festen Auflagestiften aufliegt und gegen diese gedrückt ist.

Eine einfache konstruktive Ausführung dieses Ausführungsbeispieles ist durch die Ausbildung der weiteren verfahrbaren Auflageelemente durch Gewindespindeln, die von drehbaren Muttern bewegt werden, gebildet.

Zu der folgenden Beschreibung ist die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sowie anhand eines weiteren, zeichnerisch nicht dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Feinarbeiten ebener Fläche von scheibenförmigen Werkstücken längs der Linie I-I der Fig. 3, jedoch mit bereits aufgenommenem Werkstück,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 3, ebenfalls mit bereits aufgenommenem Werkstück und

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 ohne Werkstück.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung zum Feinbearbeiten ebener Flächen von scheibenförmigen Werkstücken gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dient dazu, bei solchen Werkstücken, die eine unbearbeitete Auflageseite und eine relativ geringe Wanddicke aufweisen, einerseits eine definierte Auflage vorzusehen, um ein Kippen des Werkstücks während der Bearbeitung zu verhindern, und andererseits relativ dünne Werkstücke trotzdem großflächig zu unterstützen, damit eine Durchbiegung des Werkstücks infolge des Bearbeitungsdruckes vermieden ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt ein Futter 11, das in nicht dargestellter Weise an einem Maschinentisch befestigt und rotierend angetrieben gelagert ist. Das Futter 11 dient zur Aufnahme, Grobzentrierung und Mitnahme eines zu bearbeitenden, scheibenförmigen Werkstückes 12 mit unbearbeiteter Auflagefläche 13 und geringer Wanddicke. Die Grobzentrierung und drehfeste Mitnahme des Werkstückes 12 durch das rotierend angetriebene Futter 11 erfolgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch am Umfang eines Grundkörpers 14 des Futters 11 verteilt angeordnete, unterhalb dessen Oberfläche endende Stege 16, die in Zentrier- bzw. Mitnahmeansätze 17 am Werkstück 12 eingreifen. Es versteht sich, daß die Grobzentrierung und die drehfeste Mitnahme auch in beliebiger anderer Weise an das betreffende Werkstück 12 angepaßt vorgenommen werden können. Parallel zur zu bearbeitenden Oberfläche 18 des Werkstücks 12 ist eine Topfschleifscheibe 19 vorgesehen, die an einer Spindel 21 rotierend angetrieben gehalten ist, welche Spindel in nicht dargestellter geeigneter Weise mit einer Antriebsvorrichtung verbunden ist.

Der Grundkörper 14 des Aufnahmefutters 11 ist nahe seines Außenumfangs mit drei über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten Auflagestiften 22 versehen, die hier den Mitnahmestegen 16 benachbart angeordnet sind und die mit ihrem einen Ende in im Grundkörper 14 vorgesehene Gewindesacklochbohrungen 23 eingeschraubt und darin enthalten sind. Durch die drei Auflagestifte 22 ist eine Dreipunktauflage für das Werkstück 12 gegeben, dessen Auflageseite 13 zwar unbearbeitet ist, jedoch in Fig. 1 in übertriebener Weise mit Unebenheiten versehen ist. Normalerweise ist die Auflageseite 13 des Werkstücks 12 ausreichend eben, um zu gewährleisten, daß auch ihre fein zu bearbeitende Oberfläche 18 dann, wenn die Auflageenden 24 der Auflagestifte 22 in einer zur Topfschleifscheibe 19 parallelen Ebene liegen, ebenfalls entsprechend parallel angeordnet ist. Bei Werkstücken 12 mit unebeneren unbearbeiteten Auflageseiten 13 ist es auch möglich, die Auflagestifte 22 höheneinstellbar auszubilden, wobei sie dann in ihrer jeweiligen eingestellten Höhe verriegelt bzw. blockiert werden können.

Zwischen den festen bzw. fest einstellbaren Auflagestiften 22 sind weitere (zusätzliche) Auflageelemente in Form von Zapfen 26 vorgesehen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwischen je zwei benachbarten Auflagestiften 22 je zwei weitere Auflagezapfen 26 vorgesehen. Diese Auflagezapfen 26 sind entsprechend der Kreisringform des Werkstücks 12 ebenfalls kreisringförmig zusammen mit den Auflagestiften 22 angeordnet. Es versteht sich, daß es bei scheibenförmigen Werkstücken 12, die keine mittige Ausnehmung aufweisen, möglich ist, Auflagezapfen 26 zusätzlich auch zwischen den Auflagestiften 22 und der Mittelachse des Werkstücks vorzusehen.

Jeder Auflagezapfen 26 durchdringt mit einem Schaft 28, der mit dem Auflageende 27 versehen ist, eine von der Oberseite 15 des Futter-Grundkörpers 14 her eingearbeitete Bohrung 29, die in einen durchmesserbreiteren Zylinderraum 31 mündet. In diesem Zylinderraum 31 ist der Schaft 28 mit seinem einstückig angeformten Kolben 32, der eine Kolbenringdichtung 33 aufweist, gleitend gelagert. Alle Zylinder 31 sind durch eine an der Unterseite des Grundkörpers 14 angeordnete Platte 34 dichtend abgedeckt. Innerhalb des Zylinders 31 ist außerdem eine Druckfeder 36 vorgesehen, die sich einenends an der Unterseite des Kolbens 32 und andernends an der gegenüberliegenden Seite der Platte 34 abstützt.

Der Raum 37 zwischen dem Kolben 32 und der Platte 34 in jedem Zylinder 31 steht über Leitungsbohrungen 38 und 39 in der Platte 34 und einer Sammelbohrung 41, die mit den Räumen 37 sämtlicher Zylinder 31 der Auflagezapfen 26 verbunden ist, mit einem im Grundkörper 14 des Futters 11 vorgesehenen Sammelraum 42 in Verbindung. Dieser Sammelraum 42 ist mit Hydraulikflüssigkeit angefüllt, die auch innerhalb der Räume 37 der Zylinder 31 und der Bohrungen 38, 39, 41 angeordnet ist.

In den Sammelraum 42 ragt der Stößel 47 eines Ventils 46, der an seinem unteren Ende einen Dichtkonus 48 aufweist, welcher mit einer entsprechenden Dichtfläche 49 der Sammelbohrung 41 zusammenwirken kann. Der Stößel 47 ist in Richtung zur Sammelbohrung 41 hin und her bewegbar. Dazu ist der Stößel 47 an seinem eine Bohrung 51 des Futter-Grundkörpers 14 durchdringenden und dessen Oberseite 15 überragenden Endes 52 gelenkig mit einem Doppelarmhebel 53 verbunden, der an einem am Grundkörper 14 festgelegten Drehpunkt 54 gelagert ist und an seinem freien Hebelende 56 mit einer Betätigungstaste 57 versehen ist. Der Betätigungstaste 57 gegenüberliegend ist das freie Ende 56 des Doppelarmhebels 53 von einer Druckfeder 58 beaufschlagt, die sich andernends am Grund einer Ausnehmung 59 im Gundkörper 14 abstützt.

Das freie Ende 56 des Doppelarmhebels 53 ist mit Hilfe einer Klinke 62 verriegelbar, die ebenfalls zweiarmig ausgebildet und an einem an einer Umfangsseite des Futter-Grundkörpers 14 befestigten Drehpunkt 63 schwenkbar gelagert ist. Das dem Doppelarmhebel 53 abgewandte eine Ende der Klinke 62 ist von einer Druckfeder 64 beaufschlagt, die sich am Grund einer Ausnehmung 66 im Grundkörper 14 abstützt. Außerdem ist dieser Arm der Klinke 62 mit einer Taste 67 verbunden. Der andere Arm der Klinke 62 ist an seinem freien Ende mit einem Verriegelungsvorsprung 68 versehen, der in der dargestellten Ruhelage der Klinke 62 das freie Ende 56 des Doppelarmhebels 53 übergreift und diesen in einer Stellung hält, in der das Ventil 46 geöffnet ist, d. h. der Stößel 47 die Sammelbohrung 41 freigibt.

Die erfindungsgemäß erreichbare Funktion des Aufnahmefutters 11 für das Werkstück 12 ist folgende:

Bevor ein Werkstück 12 auf die festen Auflagestifte 22 aufgelegt wird, sind die weiteren Auflagezapfen 26 unter der Wirkung der Druckfedern 36 derart nach (in der Zeichnung) oben verschoben, daß ihre Auflageenden 27 die Auflageenden 24 der Auflagestifte 22 überragen. Wird nun das Werkstück 12 auf das Aufnahmefutter 11 bzw. dessen feste Auflagestifte 22 aufgelegt, so werden die weiteren Auflagezapfen 26 entgegen der Wirkung der Druckfedern 36 zurückgeschoben, so daß die Auflageenden 27 der Auflagezapfen 26 in ihrer jeweiligen Arbeitsstellung an der Unterseite bzw. Auflageseite 13 des Werkstücks 12 anliegen, wenn dieses mit ihrer Auflageseite 13 auch auf den Auflagestiften 22 liegt. Bei dieser Rückbewegung der Auflagezapfen 26 wird Hydraulikflüssigkeit, die sich in den Räumen 37 des Zylinders 31 befindet, durch die Bohrungen 38, 39 und 41 bei geöffnetem Ventil 46 gemäß Fig. 1 in den Sammelraum 42 gedrückt. Ist das Werkstück 12 aufgenommen und gegen die Auflagestifte 22 durch die Topfschleifscheibe 19 gedrückt, so werden die weiteren Auflagezapfen 26 hinsichtlich einer möglichen weiteren Bewegung blockiert. Dies erfolgt dadurch, daß durch Druck auf die Taste 67 die Klinke 62 bewegt und das Ventil 46 ausgelöst wird. Durch Freigabe des Doppelarmhebels 53 gelangt unter Wirkung der Druckfeder 58 der Dichtkonus 48 des Ventils 46 gegen die Dichtfläche 49 der Sammelbohrung 41, so daß der Hydraulikabfluß durch die Bohrungen 38, 39, 41 aus den Räumen 37 blockiert ist. Die weiteren Auflagezapfen 26 können sich dadurch nicht weiter zurückbewegen, so daß ein Durchbiegen des Werkstückes 12 während der Bearbeitung unter der Wirkung des Bearbeitungsdruckes nicht erfolgen kann.

Nach Beendigung der Feinbearbeitung der zu bearbeitenden Oberfläche 18 des Werkstücks 12 wird das Ventil 46 durch Druck auf die Taste 47 wieder geöffnet und die Öffnungsstellung durch Einrasten der Klinke 62 wieder verriegelt. Wird das Werkstück 12 vom Aufnahmefutter 11 abgenommen, können sich die weiteren Auflagezapfen 26 unter der Wirkung der Druckfedern 36 wieder nach oben bewegen, wobei gleichzeitig Hydraulikflüssigkeit über die Leitungen 38, 39, 41 aus dem Sammelraum 42 wieder angesaugt wird.

Bei einem anderen, zeichnerisch nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die weiteren Auflageelemente 26 durch Gewindespindeln gebildet, die im Futter-Grundkörper 14 gelagert und mit Hilfe von rotierend antreibbaren Muttern in axialer Richtung auf und ab bewegbar sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegen die Gewindespindeln in Ausgangsstellung mit ihren Auflageenden nicht oberhalb derjenigen der festen Auflagestifte 22, sondern stets unterhalb. Die weiteren Auflageelemente in Form der Gewindespindeln werden gegen die Auflageseite 13 des Werkstücks 12 erst dann gefahren, wenn das Werkstück 12 fest und unter Druck durch die Topfschleifscheibe 19 auf den Auflagestiften 22 aufliegt. Dann werden die Gewindespindeln solange gegen die Unterseite bzw. Auflageseite des Werkstücks 12 gefahren, bis ein bestimmtes Drehmoment erreicht ist. Danach werden die dem Antrieb der Gewindespindeln dienenden Muttern blockiert. Auch auf diese Weise ist ebenfalls eine Abstützung während der Bearbeitung des Werkstücks und ein Verhindern des Durchbiegens des Werkstückes durch den Bearbeitungsdruck erreichbar.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Feinbearbeiten ebener Flächen von scheibenförmigen Werkstücken mit unbearbeiteter Auflageseite und geringer Wanddicke mit einem vorzugsweise rotierend angetriebenen Futter zur Aufnahme des Werkstücks und mit einem Werkzeug, vorzugsweise in Form einer Topfschleifscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (11) zur Aufnahme des Werkstücks (12) mit drei über den Umfang verteilten, ggf. höhenverstellbaren, festen Anschlagstiften (22) versehen ist, gegen die das Werkstück (12) gedrückt ist, und daß zumindest zwischen den drei festen Auflagestiften (22) ein oder mehrere weitere Auflageelemente (26) vorgesehen sind, die nach dem Auflegen des Werkstücks (12) auf die drei festen Auflagestifte (22) an der Auflageseite (13) des Werkstücks (12) abstützend festlegbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Auflageelemente (26) in ihrer Ausgangsstellung die festen Auflagestifte (22) überragen und in axialer Richtung federnd nachgiebig gelagert und in ihre an der Auflageseite (13) des Werkzeugs (12) anliegende Arbeitsstellung zurückdrängbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Auflageelemente (26) in ihrer Arbeitsstellung blockierbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Auflageelemente (26) mit einem hydraulischen Kolben (32) versehen sind, der sich in einem Zylinder (31) unter der Wirkung eines Federelementes (36) abstützt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylinder (31) mit einem Sammelbehälter (42) über eine absperrbare Leitung (38, 39, 41) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Auflageelemente (26) gegen die Auflageseite (13) des Werkstücks (12) verfahrbar und nach ihrer Anlage an der Auflageseite in diesen Arbeitsstellungen festklemmbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren verfahrbaren Auflageelemente (26) durch Gewindespindeln gebildet sind, die durch drehbare Muttern solange bewegt werden, bis ein voreinstellbares Drehmoment erreicht ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (12) gegen die Auflagestifte (22) durch die Topfschleifscheibe (19) gedrückt ist.