DE3930457A1 - Verfahren zur materialabhebenden fein- oder feinstbearbeitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur materialabheben­ den Fein- oder Feinstbearbeitung einer insbesondere be­ wegten Werkstückoberfläche mittels eines relativ dazu bewegten Werkzeugs mit einer Vielzahl von geometrisch unbestimmten Schneiden, welches mit bestimmtem Anpreß­ druck gegen die Werkstückoberfläche zugestellt wird.

In der DE-OS 35 33 082 ist als bekannt beschrieben, beim sog. Kurzhubhonen oder Superfinishen den Honstein mit einem bestimmten Anpreßdruck auf die zu bearbeitende Fläche eines rotationssymmetrischen Werkstückes aufzu­ setzen. Dies führe zu einem bestimmten Werkstückabtrag bei gleichzeitiger Glättung. Weiter heißt es, daß bei nur geringem Anpreßdruck der Werkstoffabtrag ebenfalls rela­ tiv gering sei und im wesentlichen nur eine Glättung der Werkstückoberflächung erfolge. Danach komme es zu dem sog. "Ausklinkeffekt", weil die glatte Oberfläche des Werkstückes nicht mehr in der Lage sei, stumpf gewordenes Korn aus dem Steingefüge des Werkzeuges herauszureißen. Werde der Anpreßdruck aber wesentlich erhöht, so werde zwar ein kontinuierlicher Eingriff des Honsteins mit dem Werkstück erzwungen, weil es zu einer kontinuierlichen Selbstaufschärfung des Honsteins komme, jedoch erfolge nicht die erwünschte Glättung.

Von dem letzterwähnten Nachteil abgesehen kann ein (kontinuierlich) hoher Anpreßdruck auch aus anderen Gründen nachteilig sein. Die europäische Patentanmeldung 8 91 03 118.9 der Anmelderin, deren Offenbarung zum Gegen­ stand auch der vorliegenden Anmeldung gemacht wird, schlägt demgegenüber vor, durch Freiräume zwischen und/ oder hinter den Schneiden des Werkzeugs einen in seiner Größe variablen Spalt zu bilden, welcher dadurch offen­ gehalten wird, daß die Reaktionskraft als Regelgröße gemessen und das Werkzeug in Abhängigkeit hiervon gegen das Werkstück zugestellt wird. Insbesondere ist vorge­ sehen, den - von den gemittelten Oberflächen einerseits des Werkzeugs, andererseits des Werkstücks gebildeten - Spalt zwischen einem Höchst- und einem Niedrigstwert dadurch einzustellen, daß ein von entsprechenden Grenz­ werten gebildeter "Korridor" der Anpreßkraft entsprechend der Reaktionskraft-Messung eingehalten wird.

Es hat sich jetzt gezeigt, daß diese für das Kurzhubhonen bestimmte Verfahrensführung auch bei anderen Methoden der materialabhebenden Fein- und Feinstbearbeitung angewendet werden kann, etwa beim Schleifen von Werkstücken (insbe­ sondere mit relativ niedriger Relativgeschwindigkeit des Werkzeugs gegenüber dem Werkstück), und zwar auch dann, wenn anders als beim üblichen Kurzhubhonen die beteilig­ ten Werkzeug- und Werkstückflächen beim Arbeitsvorgang einander nicht ständig vollständig überdecken, sondern abwechselnd partiell freigelegt werden.

Demgemäß zeichnet sich das eingangs angegebene Bearbei­ tungsverfahren erfindungsgemäß dadurch aus, daß die vom Werkstück auf das Werkzeug als Gegenkraftsumme aller Normalkraftkomponenten des auf die Schneiden wirkenden Anpreßdrucks ausgeübte Reaktionskraft kontinuierlich gemessen und der Anpreßdruck stufenweise auf einen vor­ bestimmten maximalen Grenzwert nachgeregelt wird, bei dem ein optimaler Materialabtrag erfolgt. Insbesondere ist vorgesehen, daß immer dann nachgeregelt wird, wenn auf­ grund des Materialabtrags der Anpreßdruck auf einen vor­ bestimmten minimalen Grenzwert abgesunken ist.

Das stufenweise Nachregeln des Anpreßdrucks, insbesondere das Pendeln des Anpreßdrucks zwischen den beiden vorer­ wähnten Grenzwerten, hat sich als vorteilhafte Regelungs­ methode bei allen Arten materialabhebender Fein- und Feinstbearbeitung herausgestellt. Es ergibt sich ein linearer Materialabtrag, der - im Gegensatz etwa zum oben erwähnten "Ausklinkeffekt" beim Kurzhubhonen - Voraus­ setzung für eine kontrollierte und reproduzierbare Werk­ stückbearbeitung ist und auf diese Weise das apparativ wie zeitlich aufwendige Aufteilen der Fein- und Feinst­ bearbeitung von Werkstücken auf verschiedene Bearbei­ tungsvorgänge zu vermeiden erlaubt.

Voraussetzung für den Einsatz des neuen Verfahrens ist im wesentlichen die kontinuierliche Reaktionskraft-Messung, wie sie in der schon erwähnten europäischen Patentanmel­ dung 8 91 03 118.9 in verschiedenen Varianten offenbart worden ist. Die anliegende Zeichnung, welche Fig. 1 der Zeichnung jener Anmeldung teilweise entspricht, zeigt - weitgehend schematisch - eine zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung.

Die Bearbeitungsstation 10 einer ggf. weitere Stationen aufweisenden Bearbeitungsstraße trägt eine Schiene 14, in welcher ein Schlitten 16 beweglich geführt ist. Der Schlitten 16 trägt seinerseits das Bearbeitungswerkzeug nebst zugehörigem Zustellmechanismus. Das Werkzeug 18, welches in einer Halterung 20 aufgenommen ist, besteht in diesem Falle aus einer topfförmigen Schleifscheibe. Deren Rotationsantrieb ist nicht dargestellt. Die Zustellstange 22 ist in einem am Schlitten 16 befestigten Führungs­ zylinder 24 mittels Lagern 26 geführt. Das obere Ende der Zustellstange 22 ist an einer Gewindenuß 28 befestigt, die in einer Kulisse 30 im Schlitten 16 auf- und abbe­ wegbar ist. In die Gewindenuß 28 greift ein Gewindegang 32 eines Motorschaftes 34 ein, der von einem Elektromotor 36 angetrieben wird. Beim Elektromotor 36 handelt es sich vorzugsweise um einen Schrittmotor, der drehrichtungs­ umkehrbar ist.

Das Werkstück 38 ist - wie schematisch dargestellt - in einem Drehtisch 40 eingespannt, der über ein Vorgelege 42 von einem Elektromotor 44 in Drehung versetzt wird. Die das Werkzeug 18 bildende Topfscheibe hat einen wesentlich größeren Durchmesser als das Werkstück 38; beispielsweise beträgt der Topfscheibendurchmesser 100 mm, der Durch­ messer des scheibenförmigen Werkstücks 38 nur 20 mm.

Ein in den Anpreßzug der Zustelleinrichtung eingeschal­ teter Kraftmesser 58 weist ein Piezoelement auf, welches in einem Schuh 60 geführt ist. Letzterer überträgt die nicht-axialen Kräfte; das Piezoelement mißt nur die Axialkraft, die in der Zustellstange 22 übertragen wird und der entsprechend gerichteten Gesamtkraft proportional ist, welche zwischen dem Werkzeug 18 und dem Werkstück 38 wirkt.

Der elektrische Ausgang des Kraftmessers 58 liegt an einer (nicht dargestellten) Auswerteeinheit, welche im Laufe eines Bearbeitungsvorganges den Schrittmotor 36 derart betätigt, daß der als Reaktionskraft im Kraft­ messer 58 kontinuierlich ermittelte Anpreßdruck immer dann auf einen empirisch vorbestimmten maximalen Grenz­ wert nachgeregelt wird (bei dem ein optimaler Material­ abtrag erfolgt), wenn im Verlaufe der anschließenden Regelungsstufe der Anpreßdruck auf einen - ebenfalls empirisch - vorbestimmten minimalen Grenzwert abgesunken ist.

Claims (2)

1. Verfahren zur materialabhebenden Fein- oder Feinst­ bearbeitung einer insbesondere bewegten Werkstückober­ fläche mittels eines relativ dazu bewegten Werkzeugs mit einer Vielzahl von geometrisch unbestimmten Schneiden, welches mit bestimmtem Anpreßdruck gegen die Werkstück­ oberfläche zugestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Werkstück auf das Werkzeug als Gegenkraftsumme aller Normalkraftkompo­ nenten des auf die Schneiden wirkenden Anpreßdrucks ausgeübte Reaktionskraft kontinuierlich gemessen und der Anpreßdruck stufenweise auf einen vorbestimmten maximalen Grenzwert nachgeregelt wird, bei dem ein optimaler Materialabtrag erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß immer dann nachgeregelt wird, wenn aufgrund des Materialabtrags der Anpreßdruck auf einen vorbestimmten minimalen Grenzwert abgesunken ist.