EP1475188A2 - Vorrichtung zum feinarbeiten von ebenen flächen - Google Patents

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EP1475188A2
EP1475188A2 EP04010040A EP04010040A EP1475188A2 EP 1475188 A2 EP1475188 A2 EP 1475188A2 EP 04010040 A EP04010040 A EP 04010040A EP 04010040 A EP04010040 A EP 04010040A EP 1475188 A2 EP1475188 A2 EP 1475188A2
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EP
European Patent Office
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tool
spindle
workpiece
axial
drive
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04010040A
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English (en)
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EP1475188A3 (de
Inventor
Peter Nagel
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KADIA Produktion GmbH and Co
Original Assignee
KADIA Produktion GmbH and Co
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Filing date
Publication date
Application filed by KADIA Produktion GmbH and Co filed Critical KADIA Produktion GmbH and Co
Publication of EP1475188A2 publication Critical patent/EP1475188A2/de
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D7/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor
    • B24D7/14—Zonally-graded wheels; Composite wheels comprising different abrasives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B13/00—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B27/00—Other grinding machines or devices
    • B24B27/0076—Other grinding machines or devices grinding machines comprising two or more grinding tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B47/00—Drives or gearings; Equipment therefor
    • B24B47/10—Drives or gearings; Equipment therefor for rotating or reciprocating working-spindles carrying grinding wheels or workpieces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/10—Single-purpose machines or devices
    • B24B7/16—Single-purpose machines or devices for grinding end-faces, e.g. of gauges, rollers, nuts, piston rings

Definitions

  • the invention relates to a device for finishing planes Surfaces on workpieces, especially for finishing planes.
  • Flat surfaces are made by dry or wet grinding with fast rotating Machined grinding wheels. Finishing with larger ones Flatness and flat lay requirements due to continuous honing sleeves (cup wheels) possible due to their higher degree of coverage enable the desired shape accuracy.
  • the applicant's DE 202 08 944.4 U describes a machine for Finishing by honing, which also includes a tool with a tapered Grinding head for machining valve seats is shown.
  • the object of the invention is to provide a device for fine machining to improve flat surfaces to such an extent that they can be used more universally is and enables processing up to high surface quality.
  • the device is a tool with at least two working surfaces covered with cutting agent on the face, which are axially movable independently of one another, but together around a tool axis are rotatable.
  • These work surfaces which are preferably arranged concentrically to each other are in the manner of interlocking pot disks be formed and have different cutting agent coverings.
  • the outer work surface can be used for pre-processing coarser and the inner work surface for finishing a finer one Have cutting agent grit.
  • the tool can be connected to a tool spindle and from be axially movable an axial spindle drive. This can be done by an electric linear motor can be formed which is so finely adjustable that this axial movement adjusts the outer working surface, i.e. the outer cup wheel.
  • the inner cup wheel can be from a running through the drive spindle of the tool Delivery rod can be employed.
  • a device of the type mentioned at the outset is particularly preferred, as a honing machine with a tool spindle that can be rotated around a spindle axis is formed on which a tool of the previously described Kind is attachable, so that the device for a rotary drive the tool, an axial spindle drive for the tool spindle, e.g. for feeding the outer cup wheel and one into the tool spindle has embedded axial feed drive, for example can deliver the inner cup wheel.
  • a rotary drive for the workpiece is provided, the one has eccentric workpiece axis of rotation to the spindle axis.
  • This can be a separate device on the workpiece table of the honing machine is built up and integrated into it.
  • the device preferably works with annular work surfaces with a relatively small ring width compared to the ring diameter.
  • the cutting speed which results from a superposition of the peripheral speeds the respective work surface and the workpiece results, is preferably between 1 - 20 m / s.
  • the cutting speed for grinding is 30 m / s.
  • Low contact pressures are used, for example 10-100 N / cm 2 , although it is possible that the axial drives that cause the infeed are controlled away, which ensures good dimensional accuracy.
  • the cutting agent coverings usually contain high-quality cutting grains, such as diamond or boron nitrite, with a grain size of less than 15 ⁇ m, preferably at 10 ⁇ m, which varies, however, whether you want to finish or finish. But also ceramic-bonded cup wheels with corundum or Silicon cutting grains with grain size 300 - 1000 mesh / inch sieve length (mesh) are used. They are particularly porous and self-sharpening.
  • the intended material removal is usually for the pre-finishing 20 ⁇ m to 30 ⁇ m, while only 1 ⁇ m to 3 ⁇ m is removed during finish finishing become.
  • Fig. 1 shows a device 11, which consists of a honing machine 12 and a built like a special machine, a tool 13 and a workpiece rotary drive 14.
  • the honing machine has a base 15, a machine column 16 and a workpiece clamping table 17 on the base.
  • a vertical guide 18 for a spindle slide is located on the column 16 19, the headstock 20 of a vertical work spindle 21st wearing.
  • the spindle slide 19 and the associated spindle guide 18 included the primary and secondary parts of an electric linear motor, so accordingly Stator and rotor of a normal electric motor.
  • This one in the Drawing not shown in detail linear motor 22, the guide 18 and the spindle slide 19 are detailed in DE 202 08 944.4 U. described and illustrated, whereupon for the purpose of description Reference is made.
  • the headstock supports the axis of rotation about the vertical tool 23 rotatable spindle 21 and contains an electric drive motor (in Fig. 1 indicated by dashed lines) of the rotary drive 24 for the workpiece forms about the axis 23.
  • This rotary drive and possibly also the linear motor can be frequency-controlled synchronous motors whose Regulation via frequency conversion takes place.
  • a feed drive 25 is flanged an electric stepper motor 26 and a rotary / linear converter 27 which has the rotary drive of the stepping motor 26 in an axial movement an delivery rod 28 (see FIGS. 2 and 3).
  • a feed drive 25 is flanged an electric stepper motor 26 and a rotary / linear converter 27 which has the rotary drive of the stepping motor 26 in an axial movement an delivery rod 28 (see FIGS. 2 and 3).
  • a tool coupling of the spindle is e.g. like a bayonet lock, the tool 13 coupled.
  • the embodiment shown in Fig. 2 has a base body 30, at one end a connecting ring 31 is arranged for the coupling to the spindle.
  • an outer one Tool part 32 attached by means of screws 33. It has the shape of a Cup wheel with a disk-shaped base 34 and a relative narrow outer jacket 35 which towards the free end of the tool protrudes.
  • the lower end face of the jacket 35 forms the outer working surface 36 of the tool. It is provided with a cutting agent coating 37.
  • This can be made of diamond or boron nitride particles in metallic or other Bond, but also consist of corundum or other abrasives, which as a layer or as a separate annular stone or in Segment shape are applied.
  • a pot-shaped inner tool part 40 is also arranged, which also has a base 41 and a jacket 42. His External dimensions are such that it slides precisely into the outer tool part, i.e. leads on the inner surface of the jacket 35. to more precise guidance can also special storage areas, not shown be provided, which can also be designed to be adjustable.
  • the axial length of the inner tool part is less than the axial depth of the space 38, so that the inner tool part 40 completely in the Space can be withdrawn.
  • the outer, i.e. lower end face of the shell 42 of the inner tool part 40 forms the inner working surface 44 of the tool.
  • she is also provided with a cutting agent covering 45, which in principle is constructed the same as the covering 37, but usually a much smaller one Grain than this.
  • the inner tool part 40 is with a central feed rod 46, which is in a bore 47th of the base body 30 and the outer tool part 32 leads.
  • the delivery bar 46 is on the feed rod 28, which is inside the tool spindle 21 runs, firmly connected, for example by screwing, so that they precisely control the movement of the delivery rod 28 transmits inner tool part 40 and thus this relative to the outer Tool part 32 can move.
  • the two tool parts 32, 40 are movable axially to each other, but in the direction of rotation with each other connected, namely by an engaging in both base parts 34, 41 Guide pin 49.
  • a tongue and groove guide or the like be provided.
  • the tool shown in FIG. 3 is identical to that of FIG. 2, with the exception of the features described below, to the description of which reference is therefore made.
  • the base 34 of the outer tool part 32 is designed as a disk, to which a flange 34 ′ provided on the jacket 35 is screwed from the front side by means of screws 33 ′.
  • the jacket 35 in FIG. 3 has a substantially smaller ring diameter d, but a larger ring width a than that in FIG. 2. Accordingly, the working surface 36 is also wider, but takes up a smaller ring area in diameter.
  • the inner tool part 40 which is secured against rotation by a radially extending guide pin 49, which is guided in an elongated hole or slot 51 of the inner tool part.
  • Fig. 1 also shows that the workpiece rotation drive on the clamping table 14 is arranged.
  • a base which may be a cross table for workpiece positioning
  • an electric motor 54 is arranged, the, possibly via an intermediate gear and a belt drive 55, a chuck rotatable about a workpiece axis of rotation 56 57 drives 58 for a workpiece to be machined.
  • the workpiece has an upper plane surface 60 to be machined. It is also possible the workpiece, e.g. through an additional oscillation drive, one oscillating, superimposing or replacing the rotary movement Issue oscillation.
  • a coolant / lubricant supply 61 integrated in the machine is included their mouth directed to the surface 60 to be machined.
  • the tool 13 is provided to first finish and then finish the workpiece surface 60 to be machined.
  • the tool is delivered to the workpiece in a position corresponding approximately to FIG. 2, ie with the outer working surface 36 projecting downward, by means of the axial spindle drive 62, which comprises the linear motor 22, first in rapid traverse and then in fine infeed. This is possible directly, but extremely sensitively, using the linear motor, with appropriate sensors being able to limit the infeed.
  • the delivery of the outer work surface is done via the spindle unit. Then the tool and the workpiece are each driven in opposite directions, so that the resulting working speed is in the order of magnitude between 10 m / min and 50 m / min.
  • the infeed takes place depending on the path via the linear motor, but could can also be controlled depending on the force. This is done continuously but preferably step by step until the desired level is reached. Processing is wet, i.e. with the addition of coolant-lubricant, e.g. Honing oil or corresponding emulsions from the feed 61st
  • the outer workpiece part 32 together with the whole Spindle unit retracted slightly in rapid traverse to the front work surface 36 out of engagement with the tool surface and then the inner tool part 40 is advanced by actuation the stepper motor 26 in rapid traverse until the inner work surface 44, the finish work surface, is in engagement with the workpiece surface 60.
  • the delivery takes place in much smaller steps, the from a servo motor via the rotary / linear converter 27 to the feed rods 28, 46 transferred and thus mechanically directly to the work surface 44 is transmitted.
  • the finish-finishing takes place to the desired size and surface quality. It is also possible to have a minimal compliance of the linear motor for infeed and / or axial blocking for equalizing the cutting pressure to use. If necessary, between the pre-finishing and the finishing finishing also the turning speed of tool and workpiece can be adjusted.
  • the feed drive is blocked. This can be done electrically via the linear motor and / or done mechanically.
  • a tool is created with which be pre-finished and finished in a single setup can. But it is also possible to do different operations one after the other to carry out or, for example, instead of withdrawing the one work surface each, both in one part of the work process To let work surfaces work at the same time.
  • the tool is simple and robustly constructed and can be used on different machines deploy.
  • a particular advantage is that a normal honing machine, preferably one with a linear drive, but also with others Drive types for which plan finishing can be used. If, for example used a honing machine with hydraulic axial spindle drive pre-finishing could be delivered by this Drive. Then, to achieve the finish finish, the axial spindle drive hydraulically, but preferably mechanically blocked become. It will expand the uses a honing machine created using a simple built tool allows flexible use of the machine park.

Abstract

Eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung von Planflächen, insbesondere zum Plan-Finishen, weist ein Werkzeug (13) auf, das eine äußere und eine innere Arbeitsfläche (36, 44) hat. Diese sind nach Art von Topfscheiben, die ineinander passen, ausgebildet und zusammen drehbar, jedoch unabhängig voneinander axial zustellbar. Dies geschieht bezüglich der äußeren Arbeitsfläche (36) mittels des Spindelantriebs einer Honmaschine, der vorzugsweise als Linearmotor ausgebildet ist, während die innere Arbeitsfläche (44) über den Zustellantrieb (28) der Honmaschine zugestellt wird, der im Inneren der Spindel und des Werkzeugs verläuft. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Feinbearbeiten von ebenen Flächen an Werkstücken, insbesondere zum Plan-Finishen.
Planflächen werden durch Trocken- oder Nassschleifen mit schnelldrehenden Schleifscheiben bearbeitet. Eine Feinbearbeitung mit größeren Anforderungen an Ebenheit und Planschlag ist durch umlaufende Hon hülsen (Topfscheiben) möglich, die aufgrund ihres höheren Überdeckungsgrades die gewünschte Formgenauigkeit ermöglichen.
Das DE 202 08 944.4 U der Anmelderin beschreibt eine Maschine zur Feinbearbeitung durch Honen, bei der auch ein Werkzeug mit einem kegeligen Schleifkopf zur Bearbeitung von Ventilsitzen gezeigt ist.
Aufgabe und Lösung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung von ebenen Flächen soweit zu verbessern, dass sie universeller einsetzbar ist und eine Bearbeitung bis zu hoher Oberflächengüte ermöglicht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Vorrichtung ein Werkzeug mit wenigstens zwei stirnseitig schneidmittelbelegten Arbeitsflächen enthält, die voneinander unabhängig axial bewegbar, aber gemeinsam um eine Werkzeugachse drehbar sind.
Diese Arbeitsflächen, die vorzugsweise konzentrisch zueinander angeordnet sind, können nach Art von ineinanderliegenden Topfscheiben ausgebildet sein und unterschiedliche Schneidmittelbeläge aufweisen. So kann beispielsweise die äußere Arbeitsfläche zur Vorbearbeitung eine gröbere und die innere Arbeitsfläche zur Fertigbearbeitung eine feinere Schneidmittelkörnung aufweisen.
Das Werkzeug kann an eine Werkzeugspindel anschließbar und von einem axialen Spindelantrieb axial bewegbar sein. Dieser kann durch einen elektrischen Linearmotor gebildet sein, der so feinregulierbar ist, dass diese Axialbewegung die Zustellung der äußeren Arbeitsfläche, d.h. der außenliegenden Topfscheibe ist. Die innenliegende Topfscheibe kann von einem durch die Antriebsspindel des Werkzeugs hindurch verlaufenden Zustellstange angestellt werden.
Besonders bevorzugt ist eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art, die als Honmaschine mit einer um eine Spindelachse drehbaren Werkzeugspindel ausgebildet ist, an der ein Werkzeug der vorher beschriebenen Art anbringbar ist, so dass die Vorrichtung einen Drehantrieb für das Werkzeug, einen axialen Spindelantrieb für die Werkzeugspindel, z.B. für den Vorschub der äußeren Topfscheibe und einen in die Werkzeugspindel eingelagerten axialen Zustellantrieb aufweist, der beispielsweise die innere Topfscheibe zustellen kann.
Ferner ist dabei ein Drehantrieb für das Werkstück vorgesehen, der eine zur Spindelachse exzentrische Werkstückdrehachse aufweist. Dies kann eine gesonderte Vorrichtung sein, die auf dem Werkstücktisch der Honmaschine aufgebaut und in diese integriert ist.
Die Vorrichtung arbeitet vorzugsweise mit kreisringförmigen Arbeitsflächen mit relativ kleiner Ringbreite im Vergleich zum Ringdurchmesser.
Die Schnittgeschwindigkeit, die sich aus einer Überlagerung der Umfangsgeschwindigkeiten der jeweiligen Arbeitsfläche und des Werkstückes ergibt, liegt vorzugsweise zwischen 1 - 20 m/s. Zum Vergleich: Beim Schleifen liegt die Schnittgeschwindigkeit bei 30 m/s.
Es wird mit niedrigen Anpressdrücken gearbeitet, z.B. mit 10 - 100 N/cm2, obwohl es möglich ist, dass die axialen Antriebe, die die Zustellung bewirken, weggesteuert sind, was für eine gute Maßhaltigkeit sorgt.
Die Schneidmittelbeläge enthalten meist hochwertige Schneidkörner, wie Diamant oder Bornitrit, mit einer Körnung unter 15µm, vorzugsweise bei 10µm, was jedoch variiert, ob vor- oder fertiggefinisht werden soll. Aber auch keramisch gebundene Topfscheiben mit Edelkorund- oder Siliciumschneidkörnern der Korngröße 300 - 1000 Maschen / Zoll Sieblänge (mesh) kommen zum Einsatz. Sie sind besonders porös und selbstschärfend.
Für das Vor-Finishen beträgt der vorgesehene Materialabtrag meist 20µm bis 30µm, während beim Fertig-Finishen nur 1µm bis 3µm abgenommen werden.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor. Die einzelnen Merkmale können dabei jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen, für die hier Schutz beansprucht wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1
eine Seitenansicht einer eine Honmaschine enthaltende Vorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 und 3
Längsschnitte durch zwei verschiedene Versionen eines Werkzeuges und
Fig. 4
eine schematische Darstellung der Arbeitsbahnen des Werkzeugs nach Fig. 2.
Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 11, die aus einer Honmaschine 12 bzw. einer ähnlich einer Honmaschine gebaute Spezialmaschine, einem Werkzeug 13 und einem Werkstückdrehantrieb 14 besteht. Die Honmaschine hat einen Sockel 15, eine Maschinensäule 16 und einen Werkstückspanntisch 17 auf dem Sockel.
An der Säule 16 befindet sich eine Vertikalführung 18 für einen Spindelschlitten 19, der den Spindelkasten 20 einer vertikalen Arbeitsspindel 21 trägt.
Der Spindelschlitten 19 und die zugehörige Spindelführung 18 enthalten die Primär- und Sekundärteile eines elektrischen Linearmotors, also entsprechend Stator und Rotor eines normalen Elektromotors. Dieser in der Zeichnung nicht im einzelnen dargestellte Linearmotor 22, die Führung 18 und der Spindelschlitten 19 sind in der DE 202 08 944.4 U detailliert beschrieben und dargestellt, worauf hier zum Zwecke der Beschreibung Bezug genommen wird.
Der Spindelkasten lagert die um die vertikale Werkzeugdrehachse 23 drehbare Spindel 21 und enthält einen elektrischen Antriebsmotor (in Fig. 1 strichliert angedeutet), der den Drehantrieb 24 für das Werkstück um die Achse 23 bildet. Dieser Drehantrieb und gegebenenfalls auch der Linearmotor können frequenzgesteuerte Synchronmotoren sein, deren Regelung über Frequenzumformung erfolgt.
Auf dem Spindelkasten 20 ist ein Zustellantrieb 25 aufgeflanscht, der einen elektrischen Schrittmotor 26 und einen Dreh/Linear-Wandler 27 aufweist, der den Drehantrieb des Schrittmotors 26 in eine Axialbewegung einer Zustellstange 28 (siehe Fig. 2 und 3) umsetzt. In der Regel handelt es sich dabei um ein Getriebe mit einer Gewindespindel und - mutter, die die Drehung des Motors in exakte Axialbewegungen umsetzt. Hier können auch Kugelrollspindeln etc. verwendet werden.
An eine Werkzeugkupplung der Spindel ist z.B. nach Art eines Bajonettverschlusses, das Werkzeug 13 angekuppelt. Die in Fig. 2 gezeigte Ausführung besitzt einen Grundkörper 30, an dessen einem Ende ein Anschlussring 31 für die Kupplung zur Spindel angeordnet ist. An das andere, in der Zeichnung untere Ende des Grundkörpers ist ein äußeres Werkzeugteil 32 mittels Schrauben 33 angebracht. Es hat die Form einer Topfscheibe mit einer scheibenförmigen Basis 34 und einem relativ schmalen äußeren Mantel 35, der zum freien Ende des Werkzeugs hin vorsteht.
Die untere Stirnfläche des Mantels 35 bildet die äußere Arbeitsfläche 36 des Werkzeugs. Sie ist mit einem Schneidmittelbelag 37 versehen. Dieser kann aus Diamant oder Bornitritpartikeln in metallischer oder sonstiger Bindung, aber auch aus Korund oder anderen Schleifmitteln bestehen, die als Schicht oder als gesonderter ringförmiger Stein oder in Segment-Form aufgebracht sind.
In dem Raum 38, der im Inneren des topfförmigen Werkzeugteils 32 entsteht, ist ein ebenfalls topfförmiger innerer Werkzeugteil 40 angeordnet, der ebenfalls eine Basis 41 und einen Mantel 42 aufweist. Seine Außenabmessungen sind so, dass er sich gleitend passgenau in dem äußeren Werkzeugteil, d.h. an der Innenfläche des Mantels 35 führt. Zur genaueren Führung können hier auch spezielle, nicht dargestellte Lagerflächen vorgesehen sein, die auch einstellbar gestaltet sein können. Die axiale Länge des inneren Werkzeugteils ist geringer als die axiale Tiefe des Raums 38, so dass der innere Werkzeugteil 40 gänzlich in den Raum zurückgezogen werden kann.
Die äußere, d.h. untere Stirnfläche des Mantels 42 des inneren Werkzeugteils 40 bildet die innere Arbeitsfläche 44 des Werkzeugs. Sie ist ebenfalls mit einem Schneidmittelbelag 45 versehen, der im Prinzip gleich aufgebaut ist wie der Belag 37, jedoch meist eine wesentlich kleinere Körnung hat als dieser. Der innere Werkzeugteil 40 ist mit einer zentralen Zustellstange 46 fest verbunden, die sich in einer Bohrung 47 des Grundkörpers 30 und des äußeren Werkzeugteils 32 führt. Die Zustellstange 46 ist an die Zustellstange 28, die im Inneren der Werkzeugspindel 21 verläuft, fest angeschlossen, beispielsweise durch Schraubung, so dass sie die Bewegung der Zustellstange 28 präzise auf das innere Werkzeugteil 40 überträgt und dieses somit relativ zum äußeren Werkzeugteil 32 bewegen kann. Die beiden Werkzeugteile 32, 40 sind zwar axial zueinander beweglich, jedoch in Drehrichtung miteinander verbunden, und zwar durch einen in beide Basisteile 34, 41 eingreifenden Führungsstift 49. Hier kann auch eine Nut/Feder-Führung o.dgl. vorgesehen sein.
Das in Fig. 3 dargestellte Werkzeug ist mit Ausnahme der im folgenden beschriebenen Merkmale identisch mit den nach Fig. 2, auf dessen Beschreibung deswegen Bezug genommen wird. Die Basis 34, des äußeren Werkzeugteils 32 ist als Scheibe ausgebildet, an die von der Stirnseite her ein an dem Mantel 35 vorgesehener Flansch 34' mittels Schrauben 33' angeschraubt ist. Der Mantel 35 hat in Fig. 3 einen im wesentlich kleineren Ringdurchmesser d, jedoch eine größere Ringbreite a als der in Fig. 2. Dementsprechend ist auch die Arbeitsfläche 36 breiter, nimmt aber eine im Durchmesser kleinere Ringfläche ein. Das gleiche gilt für den inneren Werkzeugteil 40, der durch einen radial verlaufenden Führungsstift 49 verdrehgesichert ist, der in einem Langloch oder Schlitz 51 des inneren Werkzeugteils geführt ist.
Fig. 1 zeigt ferner, dass auf dem Spanntisch der Werkstückdrehantrieb 14 angeordnet ist. Auf einem Sockel, der gegebenenfalls einen Kreuztisch zur Werkstückpositionierung enthält, ist ein Elektromotor 54 angeordnet, der, gegebenenfalls über ein Zwischengetriebe und einen Riementrieb 55, ein um eine Werkstückdrehachse 56 drehbares Spannfutter 57 für ein zu bearbeitendes Werkstück 58 antreibt. Das Werkstück besitzt eine obere zu bearbeitende Planfläche 60. Es ist auch möglich, dem Werkstück, z.B. durch einen zusätzlichen Oszillations-Antrieb, eine oszillierende, die Drehbewegung überlagernde oder diese ersetzende Oszillation zu erteilen.
Eine in die Maschine integrierte Kühl-Schmiermittel-Zuführung 61 ist mit ihrer Mündung auf die zu bearbeitende Fläche 60 gerichtet.
Funktion
Das Werkzeug 13 ist dazu vorgesehen, die zu bearbeitende Werkstückfläche 60 zuerst vor- und danach fertigzufinishen. Dazu wird das Werkzeug in einer etwa Fig. 2 entsprechenden Position, d.h. mit nach unten vorspringender äußerer Arbeitsfläche 36 mittels des axialen Spindelantriebs 62, der den Linearmotor 22 umfasst, auf das Werkstück zugestellt, und zwar zuerst im Eilgang und danach in Fein-Zustellung. Dies ist mittels des Linearmotors direkt, aber außerordentlich feinfühlig möglich, wobei entsprechende Messfühler die Zustellung begrenzen können. Die Zustellung der äußeren Arbeitsfläche erfolgt also über die Spindeleinheit. Danach werden das Werkzeug und das Werkstück jeweils gegenläufig angetrieben, so dass sich eine resultierende Arbeitsgeschwindigkeit in der Größenordnung zwischen 10m/min und 50m/min ergibt. Bei einem Werkzeug entsprechend Fig. 2 entsteht dann die in Fig. 4 gezeigter Überdeckung, wobei der äußere große Ring der Arbeitsfläche 36 und der innere Ring die Arbeitsfläche 44 darstellt. Diese relativ schmalen Arbeitsflächen, deren Ringbreite a und b, auch bei dem Werkzeug nach Fig. 3, nur etwa zwischen 1/6 und 1/50 des Ringdurchmessers d beträgt, bearbeiten jeweils nur einen gebogenen Streifen 65 der Werkstückfläche 60, durch die gegenläufige Drehung von Werkstück und Werkzeug wird jedoch die gesamte Werkstückfläche überstrichen. Im Falle, dass das Werkstück in der Mitte der zu bearbeitenden Fläche einen Zapfen hat, also nur eine Ringfläche zu bearbeiten ist, ist dies ebenfalls möglich und wird durch die relativ schmalen Arbeitsflächen erleichtert. In diesem Falle würde der Zapfen außerhalb der äußeren Arbeitsfläche bleiben.
Die Zustellung erfolgt wegabhängig über den Linearmotor, könnte jedoch auch kraftabhängig gesteuert werden. Dies erfolgt kontinuierlich, vorzugsweise jedoch schrittweise, bis das gewünschte Maß erreicht ist. Die Bearbeitung erfolgt nass, d.h. unter Zusatz von Kühl-Schmier-Flüssigkeit, z.B. Honöl oder entsprechenden Emulsionen aus der Zuführung 61.
Danach wird der äußere Werkstückteil 32 zusammen mit der gesamten Spindeleinheit im Eilgang etwas zurückgefahren, um die Vor-Arbeitsfläche 36 außer Eingriff mit der Werkzeugfläche zu bringen und danach erfolgt die Zustellung des inneren Werkzeugteils 40 durch Betätigung des Schrittmotors 26 im Eilgang, bis die innere Arbeitsfläche 44, die Fertig-Finish-Arbeitsfläche, in Eingriff mit der Werkstückfläche 60 ist. Dementsprechend erfolgt die Zustellung in wesentlich kleineren Schritten, die von einem Servomotor über den Dreh/Linearwandler 27 auf die Zustellstangen 28, 46 übertragen und damit mechanisch direkt auf die Arbeitsfläche 44 übertragen wird. Unter Zustellung in kleinen Zustellschritten erfolgt nun das Fertig-Finishen bis zum gewünschten Maß und Oberflächengüte. Es ist auch möglich, eine minimale Nachgiebigkeit des Linearmotors bei der Zustellung und/oder Axial-Blockierung für die Schneiddruck-Vergleichmäßigung zu nutzen. Gegebenenfalls könnte zwischen dem Vor-Finishen und dem Fertig-Finishen auch die Drehgeschwindigkeit von Werkzeug und Werkstück angepasst werden. Der Zustellantrieb ist dabei blockiert. Dies kann elektrisch über den Linearmotor und/oder mechanisch erfolgen.
Die Funktion des Werkzeugs nach Fig. 3 ist identisch, nur dass die Ringbreite der Arbeitsflächen dort größer ist als die Ringbreiten a und b bei Fig. 2, insbesondere unter Berücksichtigung des in Fig. 3 kleineren Durchmessers d (siehe Fig. 4).
Durch die Erfindung wird ein Werkzeug geschaffen, mit dem unmittelbar nacheinander in einer Aufspannung vor- und fertig-gefinisht werden kann. Es ist aber auch möglich, unterschiedliche Arbeitsgänge nacheinander durchzuführen oder beispielsweise statt einer Zurückziehung der jeweils einen Arbeitsfläche, in einem Teil des Arbeitsvorganges beide Arbeitsflächen gleichzeitig arbeiten zu lassen. Das Werkzeug ist einfach und robust aufgebaut und lässt sich auf unterschiedlichen Maschinen einsetzen.
Ein besonderer Vorteil ist aber, dass eine normale Honmaschine, vorzugsweise eine solche mit einem Linearantrieb, jedoch auch mit anderen Antriebsarten, für das Plan-Finishen einsetzbar ist. Wenn beispielsweise eine Honmaschine mit hydraulischem axialen Spindelantrieb verwendet wird, so könnte das Vor-Finishen unter Zustellung durch diesen Antrieb erfolgen. Um das Fertig-Finishen zu erreichen, könnte dann der axiale Spindelantrieb hydraulisch, vorzugsweise aber mechanisch blockiert werden. Es wird eine Erweiterung der Verwendungsmöglichkeiten einer Honmaschine geschaffen, die unter Verwendung eines einfach aufgebauten Werkzeugs eine flexible Nutzung des Maschinenparks ermöglicht.

Claims (15)

  1. Vorrichtung zum Feinbearbeiten von ebenen Flächen (60) an Werkstücken, (58) insbesondere zum Plan-Finishen, gekennzeichnet durch ein Werkzeug (13) mit wenigstens zwei stirnseitig schneidmittelbelegten Arbeitsflächen (36, 44), die voneinander unabhängig axial bewegbar, aber gemeinsam um eine Werkzeugachse (23) drehbar sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsflächen (36, 44) wenigstens eine, in radialer Richtung betrachtet, innere und eine äußere Arbeitsfläche aufweisen, die vorzugsweise konzentrisch zueinander angeordnet sind.
  3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsflächen (36, 44) an nach Art von Topfscheiben ausgebildeten Werkzeugteilen (32, 40) vorgesehen sind, die einander umgebend angeordnet sind.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (13) mit einem zur Werkzeugachse (23) exzentrisch drehend angetriebenen Werkstück (58) zusammenwirkt.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (13) an eine Werkzeugspindel (21) anschließbar und von einem axialen Spindelantrieb (62) axial bewegbar ist, der vorzugsweise einen elektrischen Linearmotor (22) enthält, und diese Axialbewegung die Zustellung der äußeren Arbeitsfläche (36) ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass äußere und innere Arbeitsflächen (36, 44) unterschiedliche Schneidmitteloberflächen (37, 45) aufweisen, wobei insbesondere die äußere Arbeitsfläche (36) zur Vorbearbeitung eine grobere und die innere Arbeitsfläche (44) zur Fertigbearbeitung eine feinere Schneidmittelkörnung aufweist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (d) wenigstens einer der Arbeitsflächen (36, 44) wesentlich, vorzugsweise mehrfach, größer ist als der Werkstückdurchmesser.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsflächen (36, 44) kreisringförmig sind und eine Ringbreite (a, b) haben, die weniger als 1/5, vorzugsweise zwischen 1/6 und 1/50 des Ringdurchmessers (d) beträgt.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugteile (32, 40) axial verschiebbar ineinander angeordnet und durch eine Verdrehsicherung (49, 51) aneinander geführt sind.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sich aus einer Überlagerung der Umfangsgeschwindigkeiten der jeweiligen Arbeitsfläche (36, 44) und des Werkstücks (58) ergebende Schnittgeschwindigkeit zwischen 1 - 20 m/s und 50 beträgt.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Zuführung (61) für die Kühl-Schmier-Flüssigkeit zu den Arbeitsflächen (36, 44) aufweist.
  12. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Honmaschine (12) mit einer um eine Spindelachse (23) drehbaren Werkzeugspindel (21) ausgebildet ist, an der ein Werkzeug (13) mit wenigstens einer schneidmittelbelegten, stirnseitigen Arbeitsfläche (36, 44) anbringbar ist, wobei die Vorrichtung (11) einen Drehantrieb (24) für das Werkzeug (13), einen axialen Spindelantrieb (62) für die Werkzeugspindel (21) und einen vorzugsweise in die Werkzeugspindel (21) eingelagerten axialen Zustellantrieb (25) aufweist, wobei ferner ein Drehantrieb (24) für das Werkstück (58) vorgesehen ist, der eine zur Spindelachse (23) exzentrische Werkstückdrehachse (56) aufweist, und wobei die Zustellung zumindest über einen der axialen Antriebe (25, 62) der Honmaschine (12) erfolgt.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstück-Drehantrieb (14) gegenläufig zum Werkzeug-Drehantrieb (24) ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Antriebe (25, 62) mit weg-gesteuerter Zustellung arbeiten.
  15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine innere Arbeitsfläche (44) von einem axialen, vorzugsweise zumindest teilweise in einer Werkzeugspindel (21) angeordneten Zustellantrieb (25) relativ zur Werkzeugspindel (21) und zur äußeren Arbeitsfläche (36) zustellbar ist, insbesondere mittels einer von einem elektrischen Schrittmotor (26) über einen Dreh-/Linearwandler (27) angetriebenen Zustellstange (28, 46).
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