EP2437917A1 - Verfahren und vorrichtung zum gleitspanen eines werkstücks - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum gleitspanen eines werkstücks

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EP2437917A1
EP2437917A1 EP10722641A EP10722641A EP2437917A1 EP 2437917 A1 EP2437917 A1 EP 2437917A1 EP 10722641 A EP10722641 A EP 10722641A EP 10722641 A EP10722641 A EP 10722641A EP 2437917 A1 EP2437917 A1 EP 2437917A1
Authority
EP
European Patent Office
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workpiece
functional surface
abrasive
movement
working container
Prior art date
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Application number
EP10722641A
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English (en)
French (fr)
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EP2437917B1 (de
EP2437917B8 (de
Inventor
Gregor Hasper
Vanja Mihotovic
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Berlin
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Technische Universitaet Berlin
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
Application filed by Technische Universitaet Berlin, Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Technische Universitaet Berlin
Publication of EP2437917A1 publication Critical patent/EP2437917A1/de
Publication of EP2437917B1 publication Critical patent/EP2437917B1/de
Application granted granted Critical
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • 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
    • B24B31/00—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor
    • B24B31/003—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor whereby the workpieces are mounted on a holder and are immersed in the abrasive material
    • 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
    • B24B31/00—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor
    • B24B31/02—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor involving rotary barrels
    • B24B31/0224—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor involving rotary barrels the workpieces being fitted on a support

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for sliding cutting a workpiece having at least one functional surface, in which the workpiece is guided in a working container containing abrasive particles or abrasives while exerting a relative movement to the grinding bodies or abrasives.
  • the slip-pasting agents are selected, which are available in various shapes, sizes, materials, and compositions.
  • abrasives and abrasive particles which can be present in the working container in an aqueous solution or suspension.
  • Abrasive grains are present in a bonding system (ceramic, plastic-bonded, etc.) as a solid in abrasives abrasive abrasive grains and natural products.
  • Tauchgleitspanen stands out by the fact that workpieces are not present as the bulk material together with the abrasives within the working container as in the above types of processes, but are machined without collision. This is done by a rotating carrier carousel with several, typically up to 12 rotating spindles is fitted to which individual workpieces are attached separately.
  • the entire carrier carousel equipped with the workpieces attached thereto is immersed in the abrasive bath and set in rotation. Due to the kinematics, the method is also known as drag loops. Depending on the selected immersion depth of the carousel in the working container and depending on the selected
  • Rotational speeds of all through the carousel and the attached spindles rotatable movements up to 40 times higher cutting performance is achieved on the workpieces as it is possible in the aforementioned vibratory finishing process.
  • DE 10 2007 032 614 A1 discloses a method for drag-grinding objects whose edges and ridges are to be rounded with radii of 20 ⁇ m and smaller.
  • the support carousel provided for this purpose allows the dynamic superposition of at least three circular movements, which are carried out in a certain ratio to one another.
  • US 5,251,409 describes a method of finishing casings, particularly outboard motors, by drag dragging in an annular container containing abrasive.
  • a central, rotatably and vertically slidably mounted ring are several workstations, each with a vertical arm on which the housing are fixed so that their axis of symmetry is substantially horizontal, ie in the towing plane.
  • the housings are tilted at different angles during towing by means of a device mounted on the arm.
  • EP 1 219 389 A1 relates to a method for smoothing the surface of a gas turbine blade by means of a drag-grinding process in a first and in a second medium.
  • the turbine blade is smoothed under a multi-axis motion.
  • the turbine blade is attached to a rotatable and vertically tiltable mount, which in turn is attached to a rotating disk.
  • the turbine bucket describes a kind of planetary movement, ie during rotation around a center it still turns around itself. In addition, the holder is still tilted.
  • US Pat. No. 7,048,613 B2 relates to a drag-grinding method for rotationally symmetrical workpieces, in particular car wheels, in which a particularly high-gloss surface is produced.
  • the workpiece is also processed by an overlay of movements, in particular in the form of a planetary movement, in an abrasive.
  • a vertical movement may be superimposed.
  • the invention has for its object to provide a method and apparatus for Gleitspanen a working on at least one functional surface workpiece in which the workpiece is guided in a grinding or abrasive containing working container while exerting a relative movement to the grinding wheels or abrasives such that the In particular, at the at least one functional surface taking place Materialabtrennrind can be performed in a predefined manner, without having to operate the high cost of empirical preliminary tests.
  • the aftertreatment of high-precision components in the context of a Gleitspanvorganges with improved efficiency and improved predictable accuracy with regard to the quantity of a material separation to be carried out on the workpiece surface.
  • the solution of the problem underlying the invention is specified in claim 1.
  • the subject of claim 9 is a device according to the solution.
  • the solution according to the invention advantageously further-forming features are the subject of the dependent claims and the further description in particular with reference to the exemplary embodiments.
  • the workpiece and in particular the functional surface of the workpiece to be machined with a fixed predetermined and adapted to the respective free-form surface of the functional surface trajectory by containing the grinding wheels or abrasive working container so as to ensure that the abrasive bodies or abrasives contained in the process vessel, which interact with the workpiece surface, perform a defined predetermined relative movement with respect to the direction and magnitude of the velocity vectors attributable to the abrasive bodies or abrasives.
  • machining of the functional surfaces of a particular workpiece which contribute significantly to the intended use of the workpiece as well as its life and function.
  • an example is a turbine blade of a flow-rotating machine whose intended function is, for example, to transmit a torque to a shaft by using a fluid flow.
  • the fluid flow directly exposed pressure and suction side of the turbine blade which constitute the functional surfaces of the turbine blades in the sense described above.
  • this means that the turbine bucket with its turbine bucket blade is to be moved along a predefined path of travel through the work vessel containing the abrasive article or abrasive article, such that the abrasive article or abrasive material will contact the suction and pressure surfaces of the turbine bucket in the same manner flow around as the deflected in the intended use of the turbine blade fluid flow.
  • a kinematics system is required on which the workpiece to be machined is attached and which is used to execute a corresponding individual trajectory be able to.
  • the kinematics system has to ensure that, by means of a corresponding synchronized kinematic coupling of different degrees of freedom of movement, the abrasive bodies or abrasives interacting with the respective functional surfaces within the working container during the entire process Postprocessing process with respect to their velocity vectors in magnitude and direction relative to the functional surface to be processed remain largely the same.
  • the solution according to the invention fine machining of a workpiece having at least one functional surface, preferably by means of Gleitspanvorganges in which the workpiece is guided in a grinding or abrasive working container containing a relative movement to the abrasive particles, characterized by the solution by the following steps: First, there is a to provide the surface shape of the numerical data set describing at least one functional area. If the workpiece to be reworked has been produced in the context of a computer-controlled machine process, the 3D design data describing the surface shape of the entire workpiece are already available, which can be used as a basis for the method according to the invention.
  • a trajectory curve or movement trajectory describing the relative movement of the workpiece relative to the abrasive particles in the work container taking into account a stress collective acting on the at least one functional surface in the intended use of the workpiece.
  • this applies to the overflow process, in which the grinding bodies or abrasives flow over the at least one functional surface of the workpiece to be machined, at least with respect to the overflow direction to the real overflow process, in which the turbine blade is flowed around by a fluid flow, largely adapt.
  • a kinematic system for example in the form of a robot or a machine tool system, which is capable of deflecting the workpiece by at least two rotational degrees of freedom of movement and by at least one translational degree of freedom of movement.
  • the kinematics system has a manipulator end region, on which a fastening device is provided, on which the workpiece can be clamped.
  • a control system provides for a precise control of the kinematics system for carrying out the movement trajectory adapted to the surface geometry of the at least one functional surface of the workpiece within the working container containing the grinding wheels or abrasives.
  • the movement trajectory it is therefore necessary to take into account the geometric data of the workpiece to be machined, in particular the at least one functional surface with the technology data of the workpiece with respect to its intended use.
  • the movement parameters ie the movement trajectory or the trajectories and the speeds with which the respective workpiece is moved along a trajectory through the working container holding the grinding bodies or abrasives.
  • the solution-controlled web-controlled sliding cutting leads to a series of positive effects:
  • direction-dependent processing textures can be generated on the functional surfaces of the respective workpiece without unduly changing the dimensional and dimensional accuracy of the workpiece.
  • FIG. 3 illustration of a movement trajectory for a trained as a twist drill workpiece, as well
  • FIG. 4 a, b, c Illustration of different angles of attack of a turbine blade. Ways to carry out the invention, industrial usability
  • a knee endoprosthesis 1 is shown in two different views, which has a barrel-shaped knee joint surface 2 which performs bidirectional rolling movements within a corresponding counter-contoured socket when used as intended, see also the arrows indicated in FIG.
  • the knee endoprosthesis is fixed over the shaft 3 in a corresponding joint bone area.
  • the knee endoprosthesis 1 is fastened in the region of the shaft 3 to a manipulator arm of a robot (not shown), which preferably completely dips the knee endoprosthesis 1 into a working container containing the grinding wheels or abrasives and performs a bidirectional rolling movement characterized by the arrow representation.
  • the abrasive particles or abrasive move along the functional surface 2 in the same manner in which the knee endoprosthesis 1 is exposed to the natural dynamic load pattern in the implanted state.
  • FIG. 2 illustrates the already explained example of a turbine blade, which according to the left-hand illustration in FIG. 2 has an airfoil 4 which has a suction side 5 and a pressure side 6.
  • the turbine blade 4 is immersed over the entire turbine blade length L in the grinding or abrasive containing working container and subsequently moved along the spirally formed movement trajectory 7 indicated by dashed lines in the right-hand image representation according to FIG.
  • the inventive idea of the web-controlled sliding chip is based on exposing the turbine blade to be machined such that an abrasive flow of abrasive body or abrasive fluid that set fluidically constant conditions on the turbine blade surface.
  • FIGS. 4a, b, c show different angles of incidence for a specific turbine blade profile.
  • the basic rule is that each blade profile has a geometric angle at which it provides no buoyancy.
  • the so-called zero buoyancy line is shown in Figure 4b.
  • a negative angle of attack to the surrounding flow must be set, as shown in FIG. 4 a.
  • this causes a negative buoyancy (output)
  • an increase in pressure on the top of the profile but the dynamic pressure acting on the top can be relieved by radially dodging the turbine blade with an inward movement.
  • the superposition of a circular path of the salaried profile with the radial movement results in a spiral path.
  • the buoyancy or downforce on the profile cross-section represents a complex interplay of friction-laden body flow and boundary layer influences. Therefore, the calculation of velocity, streamline and pressure distribution is mainly done with simulation programs.
  • the web speed, the angle of attack and the trajectory are dependent on the viscosity or abrasiveness of the grinding wheels.
  • load collectives are formed in dependence of a trajectory by means of flow simulations in such a way that pressure and flow velocity are set constant along the functional surfaces.
  • the integral of pressure and speed remains constant over time and place.
  • the aim of a simulation is the determination of a trajectory for which the stated conditions are met. In the case of the turbine blade, the helical path is a possible solution.
  • either a robot or a correspondingly designed machine tool system can be used, in which the rotation of the workpiece 4 is synchronized for rotation about a main axis of rotation M, so that the flow conditions of the grinding bodies or abrasives within the working container along the suction and pressure side of the turbine blade are largely the same.
  • FIG. 3 shows the end piece of a spiral drill 8, the helically rotating flute 9 of which represents the functional surface characteristic of the twist drill 8.
  • a movement trajectory for the twist drill 8 is thus a synchronized dipping movement with a workpiece rotation around the drill longitudinal axis so, so that the flute 9 undergoes a uniform flow and overflow of abrasive particles within the working container.
  • an upward movement is performed with an opposite spindle rotation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung eines über wenigstens eine Funktionsfläche verfügenden Werkstücks vorzugsweise im Wege eines Gleitspanvorganges, bei dem das Werkstück in einen Schleifkörper oder Schleifmittel enthaltenden Arbeitsbehälter unter Ausübung einer Relativbewegung zu den Schleifpartikeln geführt wird. Die Erfindung zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte aus: Bereitstellen eines die Oberflächenform der wenigstens einen Funktionsfläche beschreibenden numerischen Datensatzes, Ermitteln einer die Relativbewegung des Werkstücks zu den Schleifpartikeln im Arbeitsbehälter beschreibenden Bewegungstrajektorie unter Berücksichtigung einer auf die wenigstens eine Funktionsfläche im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Werkstückes einwirkenden Beanspruchungskollektivs, und Relativbewegen des Werkstücks zu den Schleifpartikeln im Arbeitsbehälter unter Zugrundelegen der ermittelten Bewegungstrajektorie.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Gleitspanen eines Werkstücks
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Gleitspanen eines über wenigstens eine Funktionsfläche verfügenden Werkstücks, bei dem das Werkstück in einem Schleifkörper oder Schleifmittel enthaltenden Arbeitsbehälter unter Ausübung einer Relativbewegung zu den Schleifkörpern oder Schleifmitteln geführt wird.
Stand der Technik
Zur Oberflächenformgestaltung von Werkstücken aus Konstruktionswerkstoffen, wie beispielsweise Metalle, keramische Werkstoffe oder Kunststoffe, die überdies über Freiformflächen verfügen, werden häufig spanende Verfahren mit geometrisch bestimmter Schneide, beispielsweise Drehen, Fräsen, Bohren, Hobeln oder Sägen eingesetzt. Prozessbedingt entstehen an den bearbeiteten Werkstückseiten, beispielsweise im Wege des Freiformfräsens, rillige Oberflächen mit einer Gestaltabweichung dritter Ordnung gemäß DIN 4760, die jedoch bei hochbeanspruchten Präzisionsbauteilen, wie beispielsweise Triebwerkskomponenten, Gelenkendoprothesen, Dentalimplantaten etc. nicht zulässig sind. Vielmehr sind bei derartigen Werkstücken mit Freiformflächen Gestaltabweichungen von wenigstens vierter oder fünfter Ordnung nach DIN 4760 akzeptabel. Aus diesem Grund ist es erforderlich, dass derartige Werkstücke im Anschluss an die makroskopische Bearbeitung einem Feinbearbeitungsprozess nachträglich zu unterziehen sind, bei dem es darauf zu achten gilt, die Rilligkeit auf der jeweiligen Funktionsfläche des Werkstücks zu beseitigen und dabei eine erforderliche Oberflächenrauheit mit einer Gestaltabweichung vierter oder fünfter Ordnung zu erzeugen und zugleich die Makrogeometrie der jeweiligen Funktionsfläche selbst nicht unzulässig stark zu beeinträchtigen.
Zur Feinbearbeitung der vorstehend beschriebenen Werkstücke bietet sich gemäß DIN 8589-17 das sogenannte Gleitspanen an, bei dem zwischen Werkstücken und einer Vielzahl von losen Schleifkörpern oder Schleifmitteln unregelmäßige Relativbewegungen stattfinden, die die Spanabnahme bewirken. Beispielsweise liegen beim Gleitschleifen Werkstücke und Schleifkörper als lose Schüttung in einem Arbeitsbehälter vor, der durch oszillierende und/oder rotierende Bewegungen einen abrasiven Effekt an der Werkstückoberfläche hervorruft. Durch die Zugabe von Zusatzmitteln als wässrige Lösung kann der Abtrennprozess positiv beeinflusst werden.
Je nach geometrischer Beschaffenheit, Abmaße und Werkstoffspezifikation des Werkstücks und Zielgrößen der Bearbeitung werden die Gleitspanmittel ausgewählt, die in unterschiedlichen Formen, Größen, Materialien und Zusammensetzungen vorliegen. In der Anwendung werden Schleifmittel und Schleifkörper unterschieden, die im Arbeitsbehälter in einer wässrige Lösungen oder Suspension vorliegen können. Dabei stellen Schleifmittel abrasive Schleifkörnungen und Naturstoffe dar, während in Schleifkörpern Abrasivkörnungen in einem Bindungssystem (keramisch, kunstoffgebunden etc.) als Volumenkörper vorliegen.
Unter den Gleitspanverfahren (Gleitschleifen, Gleitläppen) haben sich eine Reihe unterschiedlicher Verfahrenstechniken etabliert, die sich in Bezug auf die Erzeugung der Relativbewegung zwischen den Schleifmitteln und den zu bearbeitenden Werkstücken unterscheiden. Neben dem Trommelgleitspanen, Vibrationsgleitspanen, Fliehkraftgleitspanen hebt sich das sogenannte Tauchgleitspanen dadurch ab, dass Werkstücke nicht wie bei den genannten Verfahrenstypen als Schüttgut gemeinsam mit den Schleifmitteln innerhalb des Arbeitsbehälters vorliegen, sondern kollisionsfrei bearbeitet werden. Hierfür dient ein rotierendes Trägerkarussell, das mit mehreren, typischerweise von bis zu 12 drehenden Spindeln bestückt ist, an denen einzelne Werkstücke getrennt voneinander befestigt werden. Für die Erzeugung der Relativbewegung zwischen Werkstück und Schleifmittel wird das gesamte mit den daran befestigten Werkstücken bestückte Trägerkarussell in das Schleifmittelbad eingetaucht und in Rotation versetzt. Aufgrund der Kinematik ist das Verfahren ebenso als Schleppschleifen bekannt. Je nach gewählter Eintauchtiefe des Trägerkarussells in den Arbeitsbehälter sowie in Abhängigkeit der gewählten
Rotationsgeschwindigkeiten sämtlicher durch das Trägerkarussell sowie den daran angebrachten Spindeln durchführbaren Drehbewegungen wird eine bis zu 40fach höhere Zerspanleistung an den Werkstücken erzielt als es bei den vorher genannten Gleitschleifverfahren möglich ist.
In der DE 200 05 361 U1 ist zur Durchführung eines vorstehend erläuterten Schleppschleifvorganges ein Werkstückhalter zum Anbringen einzelner Werkstücke beschrieben, bei dem die einzelnen Spindeln zum Zwecke eines sicheren und vereinfachten Befestigen der Werkstücke an den jeweiligen Spindeln, um eine Schwenkachse klappbar gelagert sind.
Aus der DE 10 2007 032 614 A1 ist ein Verfahren zum Schleppschleifen von Gegenständen zu entnehmen, deren Kanten und Grate mit Radien von 20 μm und kleiner verrundet werden sollen. Das hierfür vorgesehene Trägerkarussell ermöglicht die dynamische Überlagerung von wenigstens drei Kreisbewegungen, die in einem bestimmten Verhältnis zueinander ausgeführt werden.
Die US 5,251 ,409 beschreibt ein Verfahren zur Feinbearbeitung von Gehäusen, insbesondere von Außenbordmotoren, mittels Schleppschleifen in einem ringförmigen, Schleifmittel enthaltenen Behälter. An einem zentralen, drehbar und vertikal verschiebbar gelagerten Ring sind mehrere Arbeitsstationen mit jeweils einem vertikalen Arm auf, an dem die Gehäuse so befestigt werden, dass ihre Symmetrieachse im Wesentlichen horizontal, d.h. in der Schleppebene liegt. Zur verbesserten Feinbearbeitung werden die Gehäuse während des Schleppens mittels einer am Arm angebrachten Vorrichtung um verschiedene Winkel verkippt. Die EP 1 219 389 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zur Glättung der Oberfläche einer Gasturbinenschaufel mittels eines Schlepp-Schleif-Prozesses in einem ersten und in einem zweiten Medium. Während des Schlepp-Vorgangs wird die Turbinenschaufel unter einer mehrachsigen Bewegung geglättet. Die Turbinenschaufel ist an einer drehbar und aus der Vertikalen verkippbaren Halterung befestigt, die wiederum an einer rotierenden Scheibe befestigt ist. Die Turbinenschaufel beschreibt eine Art Planetenbewegung, d.h. während der Rotation um ein Zentrum dreht sie sich noch um sich selbst. Zusätzlich wird die Halterung noch verkippt.
Die US 7 048 613 B2 bezieht sich auf ein Schlepp-Schleif- Verfahren für rotationssymmetrische Werkstücke, insbesondere Autofelgen, bei dem eine besonders hochglänzende Oberfläche erzeugt wird. Hierzu wird das Werkstück ebenfalls durch eine Überlagerung von Bewegungen, insbesondere in Form einer Planetenbewegung, in einem Schleifmittel bearbeitet. Zusätzlich kann eine vertikale Bewegung überlagert sein.
In allen bekannten Schleppschleifvorgängen erfolgt die Auswahl sowohl der Maschinenbetriebsparameter, wie beispielsweise Eintauchtiefen, Orbitalbewegungen, Drehzahlverhältnis, Bahnverhältnis als auch die Verwendung eines geeigneten Gleitschleifmittels ausschließlich auf Basis empirisch ermittelter Kenntnisse, die zum Teil durch aufwendige Voruntersuchungen gewonnen werden. Trotz aller bisherigen Bemühungen zur Ermittlung möglichst optimaler Bearbeitungsparameter ist es aufgrund der bisherigen Bearbeitungspraxis systembedingt nicht möglich, im Rahmen einer geschlossenen analytischen Modellbildung quantitative Aussagen über an einem Werkstück lokal und ortsaufgelöst auftretenden abrasiven Materialabtrennprozess im Voraus zu treffen, zumal die Geschwindigkeitsvektoren der sich längs zur Werkstückoberfläche bewegenden Schleifkörper oder Schleifmittel in Betrag und Richtung einer ständigen Änderung unterliegen. Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Gleitspanen eines über wenigstens eine Funktionsfläche verfügenden Werkstücks, bei dem das Werkstück in einem Schleifkörper oder Schleifmittel enthaltenden Arbeitsbehälter unter Ausübung einer Relativbewegung zu den Schleifkörpern oder Schleifmitteln geführt wird, derart weiterzubilden, dass der insbesondere an der wenigstens einen Funktionsfläche erfolgende Materialabtrennprozess in vordefinierter Weise durchgeführt werden kann, ohne den hohen Aufwand empirischer Vorversuche betreiben zu müssen. Mit dem lösungsgemäßen Verfahren sowie der lösungsgemäßen Vorrichtung soll die Nachbehandlung von Hochpräzisionsbauteilen im Rahmen eines Gleitspanvorganges mit verbesserter Effizienz und verbesserter voraus bestimmbarer Genauigkeit im Hinblick auf die Quantität eines vorzunehmenden Materialabtrennung an der Werkstückoberfläche erfolgen.
Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Gegenstand des Anspruches 9 ist eine lösungsgemäße Vorrichtung. Den lösungsgemäßen Gedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der weiteren Beschreibung insbesondere unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele zu entnehmen.
Um das Bearbeitungsergebnis der mittels eines Gleitspanvorganges nachzubearbeitenden Werkstücke insbesondere im Bereich ihrer technischen Funktionsflächen in voraus bestimmbarer Weise angeben und entsprechend beeinflussen zu können, ist es wünschenswert, die an dem jeweiligen Werkstück vorzunehmenden Materialabtrennungen vor Durchführung des eigentlichen Gleitspanvorganges im Rahmen einer analytischen Modellierung zu untersuchen und quantitativ zu bestimmen. Für eine exakte numerische Modellierung des Gleitspanvorganges gilt es weitgehend jegliche Art von statistischen Wechselwirkungen zwischen den in dem Arbeitsbehälter enthaltenen Schleifkörpern oder Schleifmitteln und der zu bearbeitenden Funktionsfläche des Werkstücks, wie dies bei sämtlichen in der Praxis angewandten Gleitspanvorgängen der Fall ist, zu vermeiden. Lösungsgemäß ist erkannt worden, dass für einen vordefinierbaren, quantitativ erfassbaren abrasiven Abtrennprozess an einem Werkstück das Werkstück und insbesondere die jeweils zu bearbeitende Funktionsfläche des Werkstücks mit einer fest vorgegebenen und an die jeweilige Freiformfläche der Funktionsfläche angepassten Bahnkurve durch den die Schleifkörper oder Schleifmittel enthaltende Arbeitsbehälter zu bewegen, so dass gewährleistet ist, dass die im Arbeitsbehälter enthaltenden Schleifkörper oder Schleifmittel, die mit der Werkstückoberfläche in Wechselwirkung treten, eine definiert vorgegebene Relativbewegung im Hinblick auf Richtung und Betrag der den Schleifkörpern oder Schleifmitteln zuordenbaren Geschwindigkeitsvektoren vollziehen.
Von besonderem Interesse ist die Bearbeitung der Funktionsflächen eines jeweiligen Werkstücks, die maßgeblich zum bestimmungsgemäßen Gebrauch des Werkstücks sowie zu dessen Lebensdauer und Funktion beitragen. Zur Verdeutlichung dessen sei als Beispiel eine Turbinenschaufel einer Strömungsrotationsmaschine genannt, deren bestimmungsgemäße Funktion bspw. darin besteht, unter Nutzung einer Fluidströmung ein Drehmoment auf eine Welle zu übertragen. Von entscheidender Bedeutung für die technische Funktion einer derartigen Turbinenschaufel sind die der Fluidströmung unmittelbar ausgesetzte Druck- und Saugseite des Turbinenschaufelblattes, die im vorstehend beschriebenen Sinne die Funktionsflächen der Turbinenschaufeln darstellen.
Lösungsgemäß ist erkannt worden, dass ein definierter und gleichmäßig abrasiver Abtrennprozess längs einer Funktionsfläche eines Werkstücks selbst an komplex konturierten Freiformfunktionsflächen erhalten wird, sofern die wenigstens eine Funktionsfläche des Werkstücks innerhalb des Arbeitsbehälters mit den Schleifkörpern oder Schleifmitteln derart in Wechselwirkung tritt, dass die Schleifkörper oder Schleifmittel relativ zu der wenigstens einen Funktionsfläche in eine Raumrichtung oder entgegengesetzt zu der Raumrichtung bewegt werden, längs der die Funktionsfläche im bestimmungsgemäßem Gebrauch des Werkstücks ausgelenkt wird und/oder mit einem dritten Körper oder einem Stoffstrom in Wechselwirkung tritt.
In Bezug auf die vorstehend beispielhaft erläuterte Turbinenschaufel bedeutet dies, dass die Turbinenschaufel mit ihrem Turbinenschaufelblatt längs einer vordefinierten Bewegungsbahn durch den die Schleifkörper oder Schleifmittel enthaltene Arbeitsbehälter zu bewegen ist, so dass die Schleifkörper oder Schleifmittel die Saug- und Druckfläche der Turbinenschaufel in der gleichen Weise umströmen wie die im bestimmungsgemäßen Gebrauch von der Turbinenschaufel abgelenkte Fluidströmung.
Da die Qualität und Abtrennleistung des auf einer abrasiven Wechselwirkung zwischen den Schleifkörpern oder Schleifmittel und der Turbinenschaufeloberfläche beruhenden Gleitspanprozesses von Einstellparametern wie lokale Strömungsgeschwindigkeit, Druck und Strömungsbild, d.h. laminar oder turbulent, im Wesentlichen abhängt, gilt es für einen möglichst gleichmäßigen Abtrennprozess an der gesamten Turbinenschaufeloberfläche die Geschwindigkeits- und Druckvektoren der sich längs zur Turbinenschaufeloberfläche bewegenden Schleifkörper und Schleifmittel in Betrag und Richtung weitgehend gleich zu wählen. Für die Bearbeitung beliebig komplexer Flächen werden Belastungskollektive dergestalt gebildet, dass diese Voraussetzung erfüllt ist.
Zur Realisierung einer derart in Abhängigkeit von der Formgebung der Funktionsfläche und deren bestimmungsgemäßen Gebrauch bestimmten Bewegungsbahn bzw. Bewegungstrajektorie durch den die Schleifkörper oder Schleifmittel enthaltende Arbeitsbehälter bedarf es eines Kinematiksystems, an dem das jeweils zu bearbeitende Werkstück angebracht ist und das zur Ausführung einer entsprechenden individuellen Bewegungsbahn in der Lage ist. Insbesondere gilt es seitens des Kinematiksystems dafür zu sorgen, dass durch eine entsprechende synchronisierte kinematische Kopplung verschiedener Bewegungsfreiheitsgrade die mit den jeweiligen Funktionsflächen in Wechselwirkung tretenden Schleifkörper oder Schleifmittel innerhalb des Arbeitsbehälters während des gesamten Nachbearbeitungsprozesses im Hinblick auf ihre Geschwindigkeitsvektoren in Betrag und Richtung relativ zu der zu bearbeitenden Funktionsfläche weitgehend gleich bleiben.
Das lösungsgemäße Feinbearbeiten eines über wenigstens eine Funktionsfläche verfügenden Werkstücks, vorzugsweise im Wege eines Gleitspanvorganges, bei dem das Werkstück in einem Schleifkörper oder Schleifmittel enthaltenden Arbeitsbehälter unter Ausübung einer Relativbewegung zu den Schleifpartikeln geführt wird, zeichnet sich lösungsgemäß durch folgende Verfahrensschritte aus: Zunächst gilt es einen die Oberflächenform der wenigstens einen Funktionsfläche beschreibenden numerischen Datensatz bereitzustellen. Ist das nachzubearbeitende Werkstück im Rahmen eines computergesteuerten Maschinenprozesses hergestellt worden, so liegen bereits die, die Oberflächenform des gesamten Werkstücks beschreibenden 3D-Konstruktionsdaten vor, die dem lösungsgemäßen Verfahren im weiteren zugrunde gelegt werden können. Sind derartige numerische SD- Konstruktionsdaten nicht vorrätig, so stehen messtechnische Verfahren zur Erfassung der dreidimensionalen Gestalt des nachzubearbeitenden Werkstücks zur Verfügung, wie beispielsweise optische oder taktile Abtastverfahren. Insbesondere eignen sich hierzu besonders bevorzugt Laserscanverfahren, die in vielfältiger Weise zur Erfassung dreidimensionaler Körperformen auf dem Markt verfügbar sind.
In einem nächsten Schritt gilt es, eine die Relativbewegung des Werkstücks zu den Schleifpartikeln im Arbeitsbehälter beschreibende Bewegungsbahnkurve bzw. Bewegungstrajektorie zu ermitteln und dies unter Berücksichtigung eines auf die wenigstens eine Funktionsfläche im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Werkstücks einwirkenden Beanspruchungskollektivs. Wie bereits in Verbindung mit dem vorstehend erwähnten Beispiel zur Nachbehandlung einer Turbinenschaufel erläutert, gilt es hierbei den Überströmungsvorgang, bei dem die Schleifkörper oder Schleifmittel über die wenigstens eine nachzubearbeitende Funktionsfläche des Werkstücks überströmen, zumindest in Bezug auf die Überströmungsrichtung an den realen Überströmungsvorgang, bei dem die Turbinenschaufel von einer Fluidströmung umströmt wird, weitgehend anzupassen. Insbesondere bei Funktionsflächen, die im bestimmungsgemäßen Gebrauch bidirektional ausgelenkt oder mit einem Körper oder einem Stoffstrom in Wechselwirkung treten, ist es möglich, die nachzubearbeitende Funktionsfläche des Werkstücks innerhalb des die Schleifkörper oder Schleifmittel enthaltenden Arbeitsbehälter längs einer Bewegungstrajektorie bidirektional, d.h. vorwärts und rückwärts, auszulenken.
Schließlich gilt es, nach Ermittlung der für das Werkstück typischen Bewegungstrajektorie das Werkstück innerhalb des Arbeitsbehälters unter Zugrundelegung der ermittelten Bewegungstrajektorie auszulenken. Dies erfolgt in lösungsgemäßer Weise mit einem Kinematiksystem, beispielsweise in Form eines Roboters oder eines Werkzeugmaschinensystems, das in der Lage ist, das Werkstück um mindestens zwei rotatorische Bewegungsfreiheitsgrade und um mindestens einen translatorischen Bewegungsfreiheitsgrad auszulenken. Das Kinematiksystem weist hierzu einen Manipulatorendbereich auf, an dem eine Befestigungsvorrichtung vorgesehen ist, an der das Werkstück eingespannt werden kann. Ein Steuersystem sorgt für eine präzise Ansteuerung des Kinematiksystems zur Durchführung der an die Oberflächengeometrie der wenigstens einen Funktionsfläche des Werkstücks angepassten Bewegungstrajektorie innerhalb des die Schleifkörper oder Schleifmittel enthaltenen Arbeitsbehälters.
Zur Ermittlung der Bewegungstrajektorie gilt es demzufolge, die Geometriedaten des zu bearbeitenden Werkstücks, insbesondere der wenigstens einen Funktionsfläche mit den Technologiedaten des Werkstückes im Hinblick auf dessen bestimmungsgemäßen Gebrauch zu berücksichtigen. Mit Hilfe eines sogenannten Inferenzalgorithmus lassen sich die Bewegungsparameter, d.h. die Bewegungstrajektorie bzw. die Bahnkurven sowie die Geschwindigkeiten, mit denen das jeweilige Werkstück längs einer Bahnkurve durch den die Schleifkörper oder Schleifmittel enthaltenden Arbeitsbehälter bewegt wird, bestimmen. Das lösungsgemäße bahngesteuerte Gleitspanen führt zu einer Reihe positiver Effekte: So lassen sich durch die Ermittlung vorab definierter Bewegungstrajektorien, längs der die Funktionsflächen eines nachzubehandelnden Werkstücks innerhalb des die Schleifkörper oder Schleifmittel enthaltenen Arbeitsbehälters bewegt werden, definierte und gleichmäßige abrasive Materialabtrennungen erzielen. Ferner ist es möglich, das Maß der Materialabtrennung selbst an komplex konturierten Freiformflächen quantitativ exakt einzustellen.
Ferner ist durch die Ermittlung werkstückabhängiger Bewegungstrajektorien eine analytische Modellableitung jeweils ortsaufgelöster Materialabtrennverhältnisse möglich. Derartige Modelle erhöhen sowohl die Reproduzierbarkeit als auch die Vorhersagbarkeit von Arbeitsergebnissen. Des Weiteren reduziert die Einführung analytischer Modelle deutlich den Aufwand für Voruntersuchungen bei der Prozessauslegung neuer Bearbeitungsaufgaben.
Schließlich können gezielt richtungsabhängige Bearbeitungstexturen auf den Funktionsflächen des jeweiligen Werkstücks erzeugt werden, ohne dabei die Maß- und Formgenauigkeit des Werkstücks unzulässig zu verändern.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Illustration einer Bewegungstrajektorie an einem als Knieendoprothese ausgebildeten Werkstücks,
Fig. 2 Illustration der Bewegungstrajektorie für ein als Turbinenschaufel ausgebildetes Werkstück,
Fig. 3 Illustration einer Bewegungstrajektorie für ein als Spiralbohrer ausgebildetes Werkstück, sowie
Fig. 4 a, b, c Illustration verschiedener Anstellwinkel einer Turbinenschaufel. Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit
In Figur 1 ist in zwei unterschiedlichen Ansichten eine Knieendoprothese 1 dargestellt, die eine tonnenförmig ausgebildete Kniegelenksfläche 2 aufweist, die im bestimmungsgemäßen Gebrauch innerhalb einer entsprechenden gegenkonturiert ausgebildeten Gelenkspfanne bidirektionale Rollbewegungen, siehe auch die in Figur 1 angegebenen Pfeile, ausführt. Die Knieendoprothese wird über den Schaft 3 in einem entsprechenden Gelenkknochenbereich fixiert.
Zur Nachbehandlung der tonnenförmig gewölbten Kniegelenksfläche 2, die der nachzubehandelnden Funktionsfläche 2 entspricht, gilt es, die für das Kniegelenk typische Abrollbewegung innerhalb eines die Schleifkörper oder Schleifmittel enthaltenen Arbeitsbehälters nachzubilden. Hierzu wird die Knieendoprothese 1 im Bereich des Schaftes 3 an einem nicht weiter dargestellten Manipulatorendarm eines Roboters befestigt, der die Knieendoprothese 1 in einen die Schleifkörper oder Schleifmittel enthaltenden Arbeitsbehälter vorzugsweise vollständig eintaucht und eine durch die Pfeildarstellung charakterisierte bidirektionale Abrollbewegung durchführt. Hierdurch bewegen sich die Schleifkörper oder Schleifmittel längs zur Funktionsfläche 2 in der gleichen Art, in der die Knieendoprothese 1 im implantierten Zustand dem natürlichen dynamischen Belastungsmuster ausgesetzt ist.
Nicht notwendiger Weise ist es erforderlich, die gesamte Knieendoprothese 1 vollständig in den Arbeitsbehälter einzutauchen, lediglich gilt es dafür Sorge zu tragen, dass zumindest die Funktionsfläche 2 mit den Schleifpartikeln des Arbeitsbehälters in Wirkverbindung treten.
In Figur 2 ist das bereits erläuterte Beispiel einer Turbinenschaufel illustriert, die gemäß linker Bilddarstellung in Figur 2 über ein Schaufelblatt 4 verfügt, die eine Saugseite 5 sowie Druckseite 6 aufweist. Zur Bearbeitung von Saug- und Druckseite wird die Turbinenschaufel 4 über die gesamte Turbinenschaufelblattlänge L in den die Schleifkörper oder Schleifmittel enthaltenden Arbeitsbehälter eingetaucht und nachfolgend längs der in der rechten Bilddarstellung gemäß Figur 2 strichliert angedeuteten spiralförmig ausgebildeten Bewegungstrajektorie 7 bewegt.
Der Erfindungsgedanke des bahngesteuerten Gleitspanens beruht darauf, die zu bearbeitenden Turbinenschaufel dergestalt einer abrasiven Strömung aus Schleif körper oder Schleifmittel auszusetzen, dass sich strömungstechnisch konstante Bedingungen an der Turbinenschaufeloberfläche einstellen. Zur Verdeutlichung der spiralförmigen Bewegungstrajektorie sei auf folgendes verwiesen.
In den Figuren 4a, b, c sind verschiedene Anstellwinkel für ein konkretes Turbinenschaufelprofil dargestellt. Grundsätzliche gilt, dass jedes Schaufelprofil einen geometrischen Anstellwinkel aufweist, bei dem es keinen Auftrieb liefert. Im Falle der in den Figuren 4 a bis c illustrierten unterschiedlichen Anstellgeometrien für das Turbinenschaufelprofil ist die so genannte Nullauftriebslinie in Figur 4b dargestellt. Damit in einem abrasiven Gleitschleifprozess die Geschwindigkeitsvektoren auf der Druck- und Saugseite gleich groß sind, muss ein negativer Anstellwinkel zur umgebenden Strömung eingestellt sein, wie dies in Figur 4 a dargestellt ist. Dieser bewirkt zwar einen negativen Auftrieb (Abtrieb), eine Druckerhöhung auf der Oberseite des Profils, doch kann der auf der Oberseite wirkende Staudruck durch radiales Ausweichen der Turbinenschaufel mit einer nach Innen gerichteten Bewegung entlastet werden. Für den beschriebenen Anwendungsfall ergibt die Überlagerung einer Kreisbahn des angestellten Profils mit der radialen Bewegung eine Spiralbahn.
Der Auftrieb bzw. Abtrieb am Profilquerschnitt stellt ein komplexes Wechselspiel aus reibungsbehafteter Körperumströmung und Grenzschichteinflüssen dar. Daher erfolgt die Berechnung von Geschwindigkeits-, Stromlinienverläufen und Druckverteilungen vorwiegend mit Simulationsprogrammen. Die Bahngeschwindigkeit, der Anstellwinkel sowie die Bahnkurve stehen in Abhängigkeit zur Viskosität bzw. Abrasivität der Schleifkörper. Für die Bearbeitung beliebig komplexer Flächen werden mithilfe von Strömungssimulationen Belastungskollektive in Abhängigkeit einer Bahnkurve dergestalt gebildet, dass Druck und Strömungsgeschwindigkeit entlang der Funktionsflächen konstant eingestellt sind. Das Integral von Druck und Geschwindigkeit bleibt über Ort und Zeit konstant. Ziel einer Simulation ist die Bestimmung einer Bahnkurve, für welche die genannten Voraussetzungen erfüllt sind. Im Fall der Turbinenschaufel stellt die spiralförmige Bahn eine mögliche Lösung dar.
Zur Realisierung einer spiralförmigen Bewegungstrajektorie kann entweder ein Roboter- oder ein entsprechend ausgebildetes Werkzeugmaschinensystem eingesetzt werden, bei dem es gilt, die Rotation des Werkstücks 4 zur Rotation um einen Hauptdrehachse M derart zu synchronisieren, so dass die Strömungsbedingungen der Schleifkörper oder Schleifmittel innerhalb des Arbeitsbehälters längs der Saug- und Druckseite der Turbinenschaufel weitgehend gleich sind.
In Figur 3 ist das Endstück eines Spiralbohrers 8 dargestellt, dessen helikal umlaufende Spannut 9, die für den Spiralbohrer 8 charakteristische Funktionsfläche darstellt. Als Bewegungstrajektorie für den Spiralbohrer 8 eignet sich somit eine synchronisierte Tauchbewegung mit einer Werkstückrotation um die Bohrerlängsachse derart, so dass die Spannut 9 eine gleichmäßige Durch- bzw. Überströmung von Schleifpartikeln innerhalb des Arbeitsbehälters erfährt. Sobald die maximale Tauchtiefe des Spiralnutendes innerhalb des Arbeitsbehälters erreicht ist, wird eine Aufwärtsbewegung mit einer entgegen gesetzten Spindelrotation durchgeführt.
Mit Hilfe des lösungsgemäßen bahngesteuerten Gleitspanens von Werkstücken mit Freiformflächen ist es überdies möglich, spezifische Oberflächentexturen mit Vorzugsrichtungen zu erzeugen. Darüber hinaus können Hochpräzisionsbauteile mit entsprechenden Freiformflächen ohne Beeinträchtigung der Maß- und Formgenauigkeit der jeweiligen Werkstücke mit präzise vorgebbaren Bearbeitungsparametern nachbearbeitet werden. Dies betrifft insbesondere Triebwerkskomponenten wie Turbinenschaufeln, Blisks sowie Impeller. Die Erzeugung von gezielt verrundeten Schneidkanten an Zerspanwerkzeugen, wie Fräs- und Drehwerkzeugen, kann ebenfalls über das bahngesteuerte Gleitspanen vorgenommen werden. Schließlich kommen als Hochpräzisionsbauteile auch Bauteile aus der Medizintechnik mit hohen Anteilen an Freiformflächen, beispielsweise Dental-, Hüft- oder Kniegelenksendoprothesen, in Frage.
Bezugszeichenliste
Knieendoprothese Funktionsfläche Schaft Turbinenschaufel Saugseite Druckseite Sprialförmige Bewegungstrajektorie Bohrer Spannut

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Feinbearbeitung eines über wenigstens eine Funktionsfläche verfügenden Werkstücks im Wege eines Gleitspanvorganges, bei dem das Werkstück in einem Schleifkörper oder Schleifmittel enthaltenden Arbeitsbehälter unter Ausübung einer Relativbewegung zu den Schleifpartikeln geführt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
Bereitstellen eines die Oberflächenform der wenigstens einen Funktionsfläche beschreibenden numerischen Datensatzes,
Ermitteln einer die Relativbewegung des Werkstücks zu den Schleifpartikeln im Arbeitsbehälter beschreibenden Bewegungstrajektorie unter Berücksichtigung eines auf die wenigstens eine Funktionsfläche im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Werkstückes einwirkenden Beanspruchungskollektivs, und
Relativbewegen des Werkstücks zu den Schleifpartikeln im Arbeitsbehälter unter Zugrundelegen der ermittelten Bewegungstrajektorie.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen des die Oberflächenform der wenigstens einen Funktionsfläche beschreibenden numerischen Datensatzes durch messtechnisches Erfassen zumindest der Oberflächenform der wenigstens einen Funktionsfläche erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das messtechnische Erfassen durch taktiles oder optisches Abtasten der Oberflächenform der wenigstens einen Funktionsfläche des Werkstücks erfolgt, und dass die dabei gewonnenen Messergebisse in Form eines numerischen 3D-Datensatzes abgespeichert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Wege messtechnischer Erfassung oder mittels 3D-Konstruktionsdaten die Gesamtform des Werkstücks in Form eines numerischen Datensatzes erhalten wird, und dass aus dem numerischen Datensatz ein die Oberflächenform der wenigstens einen Funktionsfläche beschreibender numerischer Datensatzanteil selektiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Bewegungstrajektorie derart erfolgt, dass die mit der wenigstens einen Funktionsfläche in Wirkverbindung tretenden Schleifkörper oder Schleifmittel relativ zu der wenigstens einen Funktionsfläche in eine Raumrichtung oder entgegengesetzt zur der Raumrichtung bewegt werden, längs der die Funktionsfläche im bestimmungsgemäßem Gebrauch des Werkstücks ausgelenkt wird und/oder mit einem dritten Körper oder einem Stoffstrom in Wechselwirkung tritt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Bewegungstrajektorie derart erfolgt, dass die mit der wenigstens einen Funktionsfläche in Wirkverbindung tretenden Schleifkörper oder Schleifmittel des Arbeitsbehälters in Bezug auf Geschwindigkeits- und Druckvektoren der sich längs zu der wenigstens einen Funktionsfläche bewegenden Schleifkörper und Schleifmittel in Betrag und Richtung weitgehend gleich bleiben, so dass ein gleichmäßiges Zurücksetzen der wenigstens einen zugänglichen Funktionsfläche erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Relativbewegen des Werkstücks zu den Schleifpartikeln im Arbeitsbehälter mittels eines Kinematiksystems durchgeführt wird, zu dessen Ansteuerung eine Bewegungsbahnsteuerung auf der Grundlage von Inferenzalgorithmen berechnet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Kinematiksystem ein Roboterarm oder ein Werkzeugmaschinensystem verwendet wird, an dem das zu behandelnde Werkstück angebracht wird und der über wenigstens zwei rotatorische und wenigstens einen translatorischen Freiheitsgrad verfügt.
9. Vorrichtung zur Feinbearbeitung eines über wenigstens eine Funktionsfläche verfügenden Werkstücks im Wege eines Gleitspanvorganges, mit einem Arbeitsbehälter, in den eine Schleifkörper- oder Schleifmittelschüttung einfüllbar ist, sowie einem Kinematiksystem, an dem das Werkstück anbringbar ist und durch das das Werkstück innerhalb des Arbeitsbehälters bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kinematiksystem einen Roboter oder ein Werkzeugmaschinensystem mit einem um mindestens zwei rotatorische Bewegungsfreiheitsgrade und mindestens einen translatorischen Bewegungsfreiheitsgrad beweglichen Manipulatorendbereich aufweist, an dem eine Befestigungsvorrichtung für das wenigstens eine Werkstück vorgesehen ist, und dass ein Steuersystem vorgesehen ist, das den Roboter oder das Werkzeugmaschinensystem zur Durchführung einer an die Oberflächengeometrie der wenigstens einen Funktionsfläche des Werkstücks angepassten Bewegungstrajektorie innerhalb des Arbeitsbehälters derart befähigt, dass ein gleichmäßiges Zurücksetzen der wenigstens einen Funktionsfläche erfolgt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem den mindestens einen rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad mit dem translatorischen Bewegungsfreiheitsgrad oder einem weiteren rotatorischen Freiheitsgrad unter Maßgabe der vorgebbaren Bewegungstrajektorie, längs der das am Manipulatorendbereich befestigte Werkstück bewegbar ist, synchronisiert.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung als Flansch oder Klemmvorrichtung ausgebildet ist, durch die das Werkstück fest mit dem Manipulatorendbereich des Roboters oder des Werkzeugmaschinensystems verbunden ist.
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