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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung
einer drehsymmetrischen Fläche
oder Rotationsfläche
eines Teils mittels eines abrasiven Bandes oder Schleifbandes, insbesondere zur
Feinstbearbeitung einer zylindrischen Innenfläche mittels eines Schleifbandes,
das bei der Bearbeitung in eine Vorwärtsbewegung versetzt wird,
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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In
herkömmlicher
Weise wird die Feinstbearbeitung von zylindrischen Innenflächen an
Teilen durch Einschleifen bewerkstelligt.
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Das
Einschleifen ist ein Verfahren zur Endbearbeitung mittels Honen,
das nur an schweren und kostspieligen Maschinen bewerkstelligt werden
kann. Die Werkzeuge (Honsteine), die an diesen Maschinen verwendet
werden, bieten nicht die Flexibilität in dem Sinne, dass jeder
Honstein nur für
einen bestimmten Durchmesser verwendet werden kann.
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Aus
all diesen Gründen
wird momentan versucht, die inneren Rotationsflächen mittels eines Verfahrens
eines sog. „harten
Drehens" zu bearbeiten, das
zwar sowohl eine gute geometrische Genauigkeit als auch einen guten
Zustand der Oberfläche
ergibt, das jedoch trotzdem auf der Oberfläche spiral- bzw. schraubenförmige Furchen
hinterlässt,
die insbesondere auf Gleitflächen
störend
sind, bei denen sie das „Tragfähigkeitsmaß" oder „Tragverhältnis" reduzieren. Dieses
Problem trifft beispielsweise bei den Bohrungen von Zahnrädern von
Getrieben auf.
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Nun
ermöglicht
die Feinstbearbeitung mittels eines abrasiven Bandes oder Schleifbandes
es, diese Furchen oder Rillen ohne Modifikation der Geometrie der
Oberfläche
zu verringern, wobei sie außerdem
ein weiteres interessantes Ergebnis hervorbringt, das die Steigerung
von Druckbeanspruchungen auf der Oberfläche und sogar in der Tiefe
betrifft.
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Wenn
nun die Feinstbearbeitung von inneren Rotationsflächen mit
großem
Durchmesser mittels eines Schleifbandes keine besonderen Probleme
bereitet, gilt dies nicht für
innere Rotationsflächen
mit geringem Durchmesser, weil der Zugang zu diesen Flächen für die Anwendung
eines Schleifbandes schwierig, sogar unmöglich ist.
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Somit
ergibt die Vorrichtung zur Bearbeitung mittels eines Schleifbandes
gemäß der Patentanmeldung
FR-A-2 757 793 sehr gute Ergebnisse hinsichtlich der inneren Feinstbearbeitung,
wobei jedoch diese Vorrichtung aufgrund Ihres Aufbaus nicht für Rotationsflächen mit
geringem Durchmesser verwendet werden kann. Die Vorrichtung gemäß dieser
Druckschrift, die ein Schleifband verwendet, das bei der Bearbeitung
in eine Vorwärtsbewegung
versetzt wird, weist eine Tragplatte, eine Einrichtung zum Andrücken des
Schleifbandes gegen die zu bearbeitende Fläche, zwei Führungsscheiben, die zu beiden
Seiten der Andruckrolle angeordnet sind, und zwei Umlenkstangen
auf, wobei all diese Elemente auf der Tragplatte montiert sind.
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Aufgrund
dieses Aufbaus lässt
sich diese bekannte Vorrichtung weder für Rotationsflächen mit geringem
Durchmesser noch für
tiefliegende Rotationsflächen
verwenden.
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Die
Druckschrift US-A-2 751 724 beschreibt eine Bandbearbeitungsmaschine,
insbesondere für die
Verkleidungen einer Schweißnaht
einer Innenfläche
eines Propellerflügels
für ein
Flugzeug. Die Maschine weist ein längliches Trägerelement auf, an dessen vorderem
Ende ein Kopf fixiert ist, der eine zentrale Öffnung aufweist, die von Kanten
begrenzt ist, die sich in einer um 45° geneigten Stellung in Bezug
auf den Träger
zueinander divergierend in Richtung auf ein vorderes Ende erstrecken.
Der Kopf ist mit Bearbeitungsrollen versehen, die nach außen und
gegenüber
einer zu der zu bearbeitenden Fläche parallelen
Achse versetzt angeordnet sind.
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Die
Druckschrift
JP 06
047 660 A beschreibt eine Vorrichtung zur Bearbeitung einer
zylindrischen Innenfläche
eines Teils, das um die Achse der zylindrischen Innenfläche herum
drehend angetrieben wird, während
es durch ein Schleifband bearbeitet wird, das von einer Vorratsspule
entnommen und auf eine Aufnahmespule wieder aufgewickelt wird.
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Die
vorliegende Erfindung strebt eine Bearbeitungsvorrichtung gemäß Patentanspruch
1, insbesondere zur Feinstbearbeitung mittels eines abrasiven Bandes
bzw. Schleifbandes, an, die in gleicher Weise für drehsymmetrische Innenflächen oder
Rotationsinnenflächen
mit geringem Durchmesser als auch gegebenenfalls für tiefe
drehsymmetrische Flächen
oder Rotationsflächen
verwendet werden kann.
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Die
den Erfindungsgegenstand bildende Vorrichtung zur Bearbeitung einer
drehsymmetrischen Fläche
bzw. Rotationsfläche
eines Teils mittels eines abrasiven Bandes bzw. Schleifbandes, insbesondere zur
Feinstbearbeitung einer zy lindrischen Innenfläche mittels eines abrasiven
Bandes oder Schleifbandes, das bei der Bearbeitung in eine Vorwärtsbewegung
versetzt wird, weist einen Träger,
eine Einrichtung zum Andrücken
des Schleifbandes gegen die zu bearbeitende Fläche, wobei die Einrichtung
an dem Träger
montiert ist und wenigstens eine Andruckfläche in Form eines Zylindersektors
mit einer zu der Achse der zu bearbeitenden Fläche parallelen Achse aufweist,
sowie Mittel zur Umlenkung des Schleifbandes auf, die von beiden
Seiten der Andruckeinrichtung angeordnet sind, um das Schleifband
einer Bahn folgen zu lassen, die einen ersten Abschnitt, der parallel
zu der Achse der Andruckfläche
verläuft, einen
zu der Achse der Andruckfläche
senkrechten zweiten Abschnitt, der auf der Andruckfläche verläuft, und
einen dritten Abschnitt aufweist, der parallel zu der Achse der
Andruckfläche
verläuft.
Der Träger weist
einen länglichen
Körper
in Form eines Stabs auf, der ein proximales Ende für seine
freitragende Montage und ein gegenüberliegendes distales Ende aufweist,
das dem freien Ende des freitragend montierten länglichen Körpers entspricht. Die Andruckeinrichtung
ist an dem Körper
an dem distalen Ende des Letzteren derart montiert, dass die Andruckfläche über eine
erste Seite des Körpers
hinausragt. Die Umlenkmittel weisen zwei Stangen auf, die an dem Körper an
dem distalen Ende des Letzteren freitragend derart angeordnet sind,
dass sie sich von dem Letzteren aus auf einer zweiten Seite, die
der ersten Seite gegenüberliegt,
in einer schrägen
Weise in Richtung auf das proximale Ende des Körpers des Trägers voneinander
entfernen oder außeinanderlaufen.
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Aufgrund
dieser Ausgestaltung ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung nicht nur in
Querrichtung, d.h. senkrecht zu der Achse der zu bearbeitenden Rotationsfläche, sehr platzsparend,
was sie zur Bearbeitung von Innenflächen mit geringem Durchmesser
geeignet macht, sondern sie kann in gleicher Weise infolge der Länge des
von dem Träger
auskragenden länglichen
Körpers
zur Bearbeitung tiefliegender Rotationsflächen verwendet werden.
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Beispielsweise
eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung
ideal für
die Feinstbearbeitung von Bohrungen von Zahnrädern von Getrieben.
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Vorzugsweise
erfährt
das abrassive Band oder Schleifband, betrachtet in der Richtung
seiner Vorwärtsbewegung,
eine Verschiebung bzw. einen Versatz nach außen auf einer der Umlenkstangen, wenn
es von dem ersten Abschnitt zu dem zweiten Abschnitt der Bahn übergeht,
und eine Verschiebung bzw. einen Versatz nach innen auf der anderen
Stange, wenn es von dem zweiten zu dem dritten Abschnitt der Bahn übergeht,
wobei die beiden Stangen zueinander divergierend bzw. außeinanderlaufend angeordnet
sind.
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Diese
Vorrichtung stellt eine optimale Führung des Schleifbandes auf
den Umlenkstangen sicher.
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Je
nach Fall kann die Andruckeinrichtung des Schleifbandes ein Rundstück oder
einen Rundstift aufweisen, das bzw. der in einer ortsfesten Stellung
in einem in dem Körper
des Trägers
an dem distalen Ende ausgebildeten Sitz derart montiert ist, dass
es bzw. er auf der ersten Seite heraustritt.
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Gemäß einer
Modifikation kann die Andruckeinrichtung zwei Rundstücke oder
-stifte aufweisen, die in einer ortsfesten Stellung in zwei zueinander
parallelen und voneinan der beabstandeten Sitzen, die an dem distalen
Ende in dem Körper
des Trägers
vorgesehen sind, derart montiert sind, dass sie auf der ersten Seite
in Form eines Zylindersektors hervortreten, der einem Bogen von
weniger als 180°,
vorzugsweise weniger als 90° und
am meisten bevorzugt von weniger als 45° entspricht.
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Das
oder jedes Rundstück
kann metallisch sein oder kann vorzugsweise aus einem Elastomer, insbesondere
einem Elastomer mit einer inneren Shore-Härte von 100, ausgebildet sein.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform,
die eine Reduktion der Reibung des Schleifbandes an der Andruckeinrichtung
ermöglicht,
kann die Letztere eine Rolle aufweisen, die drehbewegbar an dem
Körper
des Trägers über die
erste Seite vorragend montiert ist.
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In
diesem Fall kann die Andruckeinrichtung ebenfalls als Abwandlung
zwei zueinander parallele und voneinander beabstandete Rollen aufweisen,
die an dem Körper
des Trägers über die
erste Seite vorragend drehbewegbar montiert sind.
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Die
beiden Umlenkstangen könnten
im Prinzip aus einem einzelnen Teil gemeinsam mit dem Körper des
Trägers
realisiert sein, wobei jedoch aus der Sicht der Herstellung es vorzuziehen
ist, dass die Stangen an dem Körper
des Trägers
angebracht sind, indem sie in zwei Löchern montiert sind, die in dem
Körper
des Trägers
an dem distalen Ende des Letzteren ausgebildet sind. Dennoch können die
beiden Umlenkstangen und die Andruckeinrichtung gemäß einer
Modifikation auch aus einem einzelnen Teil gemeinsam mit einem Kopf
realisiert sein, der an dem Körper
des Trägers
angebracht ist, wobei dieser Kopf in diesem Fall beispielsweise
aus einem Metall oder einem Kunststoff, wie z.B. Polyurethan, gegossen
oder gespritzt sein kann.
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Vorzugsweise
ist das Schleifband derart geführt,
dass die beiden Bandteile, die jeweils von den beiden Umlenkstangen
zu den beiden Spulen des Schleifbandes (Abwickelspule mit neuem
Band, Aufwickelspule mit verbrauchtem Band) laufen, sich in zwei
zueinander parallelen Ebenen befinden. Zur Führung der beiden Bandteile
weist der Körper
des Trägers
auf der zweiten Seite wenigstens eine Rille oder eine Nut auf, deren
beide zueinander parallele Flanken, die nahe zueinander liegen,
auf diese Weise die Führung
des Schleifbandes auf dem ersten und dem dritten Abschnitt der Bahn
des Bandes sicherstellen.
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Um
die Führung
des Schleifbandes zu verbessern, ist es vorteilhaft, wenigstens
in der Nähe des
distalen Endes des Körpers
des Trägers
ein Element vorzusehen, das an dem Körper auf der zweiten Seite
derart angebracht ist, dass es die Rille oder Nut bedeckt.
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Indem
auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug genommen wird, sind hier nachstehend in größeren Einzelheiten
mehrere veranschaulichende und keinesfalls beschränkende Ausführungsformen
einer Vorrichtung gemäß der Erfindung
beschrieben; in den Zeichnungen zeigen:
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die 1 eine
Rückansicht
einer ersten Ausführungsform
der Vorrichtung in einer zu bearbeitenden Bohrung;
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die 2 eine
Seitenansicht derselben Vorrichtung;
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die 3 eine
Ansicht von unten auf die Vorrichtung, betrachtet in der Richtung
des Pfeils III gemäß der 2;
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die 4 bis 6 Ansichten
einer weiteren Ausführungsform
entsprechend den 1 bis 3;
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die 7 bis 9 entsprechende
Ansichten einer dritten Ausführungsform;
und
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die 10 bis 12 entsprechende
Ansichten einer vierten Ausführungsform.
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Die
Vorrichtung, wie sie in den 1 bis 3 veranschaulicht
ist, ist zur Bearbeitung, insbesondere zur Feinstbearbeitung, einer
zylindrischen Innenfläche 1 in
einem Teil 2, das während
der Bearbeitung drehend angetrieben ist, mit Hilfe eines abrasiven
Bandes oder Schleifbandes 3 vorgesehen, das bei der Bearbeitung
auf bekannte Weise in eine Vorwärtsbewegung
versetzt wird, indem es von einer nicht veranschaulichten Vorratsspule
oder Abwickelspule entnommen wird, um auf eine nicht veranschaulichte
Aufnahmespule oder Aufwickelspule wieder aufgewickelt zu werden.
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Die
Vorrichtung weist einen Trägerkörper 4 in Form
eines länglichen
Stabs auf, der über
sein proximales Ende 5 an einem nicht veranschaulichten
Element einer Maschine freitragend fixiert ist, das in der Lage
ist, dem Träger 4 Bewegungen
in zwei zueinander senkrechten Richtungen mitzuteilen, die in der 2 durch
den Pfeil H und den Pfeil V gekennzeichnet sind, wobei die Bewegung
entsprechend dem Pfeil H senkrecht zu der Längserstreckung des Stabs 4 und
die Bewegung entsprechend dem Pfeil V parallel zu der Längserstreckung
des Stabs 4 ausgerichtet sind.
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Der
Stab 4 trägt
an seinem distalen Ende 6 eine Andruckeinrichtung 7,
die durch ein Rundstück bzw.
einen Rundstift gebildet ist, das bzw. der in einem zylindrischen
Sitz 8 montiert ist, der in dem Stab 4 von dem
distalen Ende 6 aus derart ausgebildet ist, dass der Sitz
in Seitenrichtung auf einer Seite 9 des Stabs 4 herauskommt
bzw. hervortritt. Ein Zylindersegment von weniger als 180° der Oberfläche des Rundstücks 7 ragt
somit über
die Seite 9 des Stabs 4 vor, so dass er eine über diese
Seite vorstehende Andruckfläche
bildet, wie dies vor allem aus 2 ersichtlich
ist.
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Diese
Fläche
des Rundstücks 7 dient
als eine Fläche
zum Andrücken
bzw. Anlegen des Schleifbandes 3 gegen die zu bearbeitende
Fläche 1, wobei
das Band 3 quer auf dieser Fläche des Rundstücks 7 verläuft.
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Auf
beiden Seiten der Andruckfläche
des Rundstücks 7 trägt der Stab 4 zwei
Umlenkstangen 10, die freitragend an dem Stab 4 an
dem distalen Ende des Letzteren derart angeordnet sind, dass sie auf
einer zweiten Seite 11, die der ersten Seite 9 gegenüberliegt,
sich voneinander entfernen bzw. auseinanderlaufen. Wie aus 2 ersichtlich,
erstrecken sich die Stangen 10 in Bezug auf die Längserstreckung
des Stabs 4 in einer um 45° geneigten Weise in Richtung
auf das proximale Ende 5 des Stabs 4.
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Wie
außerdem
insbesondere aus 1 ersichtlich, divergieren die
beiden Stangen 10 in Bezug aufeinander von dem distalen
Ende 6 des Stabs 4 aus. In dem dargestellten Beispiel
ist jede Stange 10 um etwa 15° in Bezug auf eine in Längsrichtung
verlaufende Mittelebene des Stabs 4 schräggestellt
bzw. geneigt angeordnet.
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Der
Stab 4 weist darüber
hinaus auf seiner zweiten Seite 11 eine Rille oder Nut 12 für die beiden Teilstücke des
Bandes 3 auf, die sich von den Umlenkstangen 10 aus
nach oben in Richtung auf die beiden Spulen des Schleifbandes erstrecken.
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Es
ist zu beachten, dass das Schleifband 3, dessen beide Teilstücke in der
Nut 12 geführt
sind, und zwar auf der glatten Seite des Bandes 3 durch parallele
Flanken der Nut 12, durch die Stäbe 10 nach außen umgelenkt
wird, um in Querrichtung auf der Andruckfläche des Rundstücks 7 zu
passieren. Die in unmittelbarer Nähe der Andruckfläche des Rundstücks 7 auf
der einen und der anderen Seite der Letzteren angeordneten Stangen 10 stellen
eine Fixierung des Schleifbandes 3 in Bezug auf das Rundstück 7 in
der Richtung der Längserstreckung des
Stabs 4 selbst unter der Einwirkung von Bewegungen sicher,
die der Stab 4 in der Richtung des Pfeils V bei der Bearbeitung
ausführt.
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Schließlich ist
in den 1 und 2 zu erkennen, dass an dem Stab 4 auf
der Seite 11 ein Element 13 in einer Weise angebracht
ist, so dass es die Nut 12 bedeckt und die Führung des
Schleifbandes 3 in dieser Nut verbessert. Das Element 13 befindet sich
hier in der Nähe
und unterhalb des distalen Endes 6 des Stabs 4.
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In
der Ausführungsform
gemäß den 4 bis 6 ist
der gleiche allgemeine Aufbau der Vorrichtung mit dem Un terschied
wiederzufinden, dass das Rundstück
oder der Rundstift 7 durch zwei Rundstücke oder Rundstifte 7a, 7b ersetzt
ist, die in zwei zueinander parallelen und voneinander beabstandeten
zylindrischen Sitzen 8a, 8b montiert sind, die
in dem Stab 4 derart ausgebildet sind, dass sie alle beide
auf der Seite 9 herauskommen bzw. hervortreten, und zwar
in einer Weise, so dass die beiden Rundstücke 7a, 7b zwei über den
Körper 4 vorstehende
Andruckflächen
für das
Schleifband 3 bilden.
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Die
weiteren Elemente sind in Bezug auf die 1 bis 3 unverändert, und
der Platzbedarf in Querrichtung für die Vorrichtung ist praktisch
der gleiche, was dieser eine Bearbeitung von Innenflächen 1 mit
vergleichbaren Durchmessern, jedoch mit zwei Andruckflächen des
Schleifbandes anstelle einer einzigen ermöglicht.
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In
der Ausführungsform
gemäß den 7 bis 9a ist wiederum der gleiche allgemeine
Aufbau der Vorrichtung wie in den 1 bis 3 wiederzufinden,
mit dem Unterschied, dass das Andruckrundstück, das in einem Sitz des Körpers in
Form des Stabs des Trägers
fixiert ist, hier durch eine Rolle 14 ersetzt ist, die
um eine zu der Längserstreckung
des Stabs 4 parallele Achse herum in einem Lager 15 drehbar
montiert ist, das auf der Seite 9 des Stabs 4 vorstehend
fixiert ist.
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In
dieser Ausführungsform
ist der Platzbedarf in Querrichtung der Vorrichtung vergrößert, was dieser
Vorrichtung ermöglicht,
nur Flächen 1 mit
größerem Durchmesser
zu bearbeiten, wobei jedoch die Andruckfläche, die durch die drehbar
montierte Rolle 15 gebildet ist, die Reibung, der das Schleifband 3 während der
Bearbeitung ausgesetzt ist, reduziert.
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Die
Ausführungsform
gemäß den 10 bis 12 unterscheidet
sich von der Ausführungsform gemäß den 7 bis 9 durch
die Ersetzung der Andruckrolle 14 durch zwei Andruckrollen 14a,
die um zu der Längserstreckung
des Stabs 4 parallele Achsen in einem Doppellager 15a drehbar
montiert sind, das auf der Seite 9 des Stabs 4 fixiert
ist, was zwei Flächen
zum Andrücken
des Schleifbandes 3 gegen die zu bearbeitende Fläche 1 ergibt.
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Es
ist selbstverständlich,
dass die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen lediglich zu veranschaulichenden
und keinesfalls beschränkenden
Beispielszwecken angegeben worden sind und dass zahlreiche Modifikationen
und Veränderungen
eingebracht werden können.
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So
könnten
die Rollen 14, 14a, anstelle zylindrisch zu sein,
auch gewölbt
sein, was ihnen ermöglichen
würde,
in gleicher Weise konkave drehsymmetrische Innenflächen oder
innere Rotationsflächen
zu bearbeiten.
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Die
Divergenz der beiden Umlenkstangen 10 kann insbesondere
in Abhängigkeit
von dem Durchmesser der Stangen 10 variieren. Die Divergenz
der Stangen ist umso kleiner, je weiter der Durchmesser der Stangen
reduziert ist, und variiert in gleicher Weise mit der Umlenkung,
die das Schleifband auf den Stangen 10 zwischen den Abschnitten
des Bandes, die sich in der Nut 12 befinden, und dem Abschnitt, der
auf der Andruckeinrichtung 7, 7a oder 14, 14a verläuft, und
zwar in der Vorwärtsbewegungsrichtung des
Bandes 3 zwischen der Ablenkung nach außen zwischen der Nut 12 und
der Andruckeinrichtung auf der stromaufwärts gelegenen Stange 10 und
der Ablenkung nach innen zwischen der Andruckeinrichtung und der
Nut 12 auf der stromabwärts
befindlichen Stange 10, erfährt.
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Was
die Fläche
zum Andrücken
des Schleifbandes durch das Rundstück 7 anbetrifft, so
sollte bemerkt werden, dass diese Andruckfläche, die durch die Fläche in Form
eines Zylindersektors des Rundstücks 7 gebildet
ist, der aus dem Körper 4 heraustritt,
einem Bogen entspricht, der vorzugsweise kleiner als 90° und insbesondere
kleiner als 45° ist.