EP2636482A1 - Werkstückbearbeitungssystem und Verfahren zur Feinstbearbeitung eines Werkstücks - Google Patents

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EP2636482A1
EP2636482A1 EP12158434.6A EP12158434A EP2636482A1 EP 2636482 A1 EP2636482 A1 EP 2636482A1 EP 12158434 A EP12158434 A EP 12158434A EP 2636482 A1 EP2636482 A1 EP 2636482A1
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EP
European Patent Office
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workpiece
belt
groove
shaped recess
machining system
Prior art date
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Application number
EP12158434.6A
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English (en)
French (fr)
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EP2636482B1 (de
Inventor
Thomas Waidele
Simon Wolber
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Supfina Grieshaber GmbH and Co KG
Original Assignee
Supfina Grieshaber GmbH and Co KG
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Publication date
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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
    • B24B19/00—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/02—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding grooves, e.g. on shafts, in casings, in tubes, homokinetic joint elements
    • B24B19/022—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding grooves, e.g. on shafts, in casings, in tubes, homokinetic joint elements for helicoidal grooves
    • 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
    • B24B21/00—Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor
    • B24B21/16—Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor for grinding other surfaces of particular shape

Definitions

  • the invention relates to a workpiece processing system, comprising a workpiece with a workpiece outer side, in which at least one groove-shaped recess running around a workpiece axis is introduced, and comprising a superfine machining tool for micromachining the surface of the groove-shaped recess.
  • finishing stones In known workpiece machining systems, superfinishing tools in the form of finishing stones are used, which finish the surface of a groove-shaped depression of the workpiece. Such finishing stones are made of an abrasive material which is pressed against the surface of the groove-shaped depression.
  • the known workpiece machining systems allow high-quality machining of groove-shaped depressions, which serve for example as a raceway for rolling bearing body.
  • a highly accurate machining of the groove-shaped depressions is relatively time-consuming in the known workpiece machining systems.
  • a very accurate positioning of the workpiece relative to the surface of the groove-shaped depression is required.
  • only comparatively small average power can be achieved.
  • the present invention has the object to provide a workpiece machining system, with which a high production quality and a short processing time can be realized.
  • the superfinishing tool is in the form of a belt having an extending along the belt effective portion that the active portion has a matched to a recess profile of the groove-shaped depression profile and that the active portion along a along the groove-shaped Well extending contact surface is in contact with the surface of the groove-shaped depression.
  • a superfinishing tool in the form of a belt is provided.
  • a belt offers the possibility of deforming, at least within certain limits, and thus of adapting to the surface of the groove-shaped depression to be able to.
  • the flexibility of the belt also allows a reduction in the required positioning accuracy between the workpiece and the tool.
  • the belt has an (abrasive acting) effective portion, which has an active profile, which is adapted to a depression profile of the groove-shaped depression.
  • active profile and the depression profile are complementary to one another, so that, ideally, the surface of the groove-shaped depression can be machined over the entire width of the depression profile when the active section engages with the groove-shaped depression.
  • the active profile has smaller dimensions than the recess profile.
  • the effective portion of the belt is not only in contact with the surface of the groove-shaped depression along a profile line, as is the case with a flat finishing belt.
  • a flat finishing belt When a flat finishing belt is curved transversely to the belt direction, it can are no longer curved in a direction parallel to the tape direction.
  • a flat belt When a flat belt is curved in a direction parallel to the belt direction, it can not be curved in a direction transverse to the belt direction.
  • a flat band only a line contact to a multi-curved workpiece surface can be realized.
  • the active section is in contact with the surface of the groove-shaped depression along a contact surface extending along the groove-shaped recess, so that the belt is secured within a wrap angle in FIG Contact with the surface of the groove-shaped depression stands.
  • the above measures contribute to the fact that a surface contact between the superfinishing tool and the workpiece surface to be machined can be created so that higher cutting performance can be achieved compared to a line contact.
  • the looping between the belt and the workpiece and the resulting surface contact leads to an improvement in the roundness values and to a reduction in the waviness of the surface of the groove-shaped depression.
  • the workpiece machining system according to the invention is particularly suitable for workpieces in the form of threaded spindles or inner rings of a rolling bearing, or for outer rings of a rolling bearing.
  • a belt drive means be provided for driving the belt in a belt running direction.
  • a belt drive device may for example be formed by a belt drive wheel, which is driven by a motor.
  • a looping angle setting device is provided for setting a looping angle of the belt corresponding to the length of the contact surface about the workpiece axis. This allows easy control of Manufacturing parameters, which influence the roundness and / or waviness of the surface of the groove-shaped depression and manufacturing parameters, which have an influence on the cutting performance to be achieved.
  • a pressing device for adjusting a contact pressure with which the belt presses with its operative portion on the surface of the groove-shaped depression is provided. This also allows important production parameters to be influenced in a simple manner.
  • a deflection device is provided for deflecting the belt, whereby a simple specification of a guideway of the belt is made possible.
  • a Heileinstell Steiner is provided for adjusting the position of the deflection relative to the workpiece.
  • the position adjustment causes, for example, a change in the position of the deflection or parts of the deflection, whereby a wrap angle adjustment and / or a pressing device can be provided in a simple manner.
  • a rotary drive device is provided for the rotary drive of the workpiece about the workpiece axis. This enables a simple processing of the groove-shaped depression running around the workpiece axis and a tracking of the wrap angle along the groove-shaped depression.
  • a drive device for driving the workpiece or the belt in a direction parallel to the workpiece axis direction intended.
  • a drive device is particularly advantageous for workpieces in which a groove-shaped depression extends helically around the workpiece.
  • the workpiece is displaced in a direction parallel to the workpiece axis, matched to a rotational speed of the workpiece, so that the operative portion of the belt is held in continuous engagement with the helically extending groove-shaped recess.
  • the belt extends within a belt plane and if a pivoting device is provided for adjusting an angle between the belt plane and the workpiece axis.
  • This angle is for example at least approximately 90 ° in the event that the workpiece is an inner bearing of a roller bearing.
  • the angle around the pitch of the thread deviates from a right angle.
  • a particularly simple handling of the workpiece machining system results when the belt is in the form of an endless belt. This allows an endless circumferential guidance of the belt and in particular a waiver of supply rolls.
  • a surface bounded by the course of the belt within a belt plane is arranged outside the workpiece. This allows easy handling, setup and maintenance of the belt on the one hand and easy positioning of the workpiece on the other hand. But it is also possible to arrange the workpiece within said surface.
  • the belt has a supporting portion extending along the belt for supporting the knitting portion.
  • the support section made of a plastic material, for example an elastomer, in particular made of rubber or polyurethane.
  • the active section is made, for example, of CBN (cubic crystalline boron nitride), of aluminum oxide or silicon carbide.
  • the active section completely envelops the support section in the profile. But it is also possible that the active portion does not completely envelop the support portion and that the active portion between the support portion and the surface of the groove-shaped recess is arranged.
  • the belt in profile can have different cross sections.
  • the belt is circular in cross section, oval, elliptical, trapezoidal or rectangular.
  • the active section and the support section can also each have one of the abovementioned forms, which can also be combined with each other in pairs.
  • the invention further relates to a method for microfinishing a workpiece, which has a workpiece outer side, in which at least one groove-shaped recess running around a workpiece axis is introduced.
  • the present invention has the further object of specifying a method for microfinishing a workpiece, with which a high production quality and a short processing time can be realized.
  • the invention further relates to the use of a workpiece machining system described above for carrying out a method described above.
  • a workpiece processing system denoted overall by the reference numeral 10 in the drawing comprises a workpiece 12 and a superfinishing tool in the form of a belt 14.
  • the workpiece 12 extends along a workpiece axis 16 and has a workpiece outer side 18 extending around the workpiece axis 16.
  • the workpiece outer side 18 is preferably rotationally symmetrical, in particular cylindrical or conical.
  • groove-shaped recess 20 is introduced in the workpiece outer side 18 a circumferential around the workpiece axis 16. This recess is made for example by means of a thread whirling process.
  • the groove-shaped recess 20 extends endlessly circumferentially, or, as shown in the embodiment, helically along the outer side 18 of the workpiece 12th
  • the groove-shaped recess 20 has a surface 22, with a recess profile 24, for example, has a concave curvature.
  • the machining system 10 preferably comprises a rotary drive device 26, for example a drive motor, for rotationally driving the workpiece 12 about the workpiece axis 16 in a first direction of rotation 28 and / or in a second direction of rotation 30 opposite thereto (cf. FIG. 2 ).
  • a rotary drive device 26 for example a drive motor, for rotationally driving the workpiece 12 about the workpiece axis 16 in a first direction of rotation 28 and / or in a second direction of rotation 30 opposite thereto (cf. FIG. 2 ).
  • a drive device 32 for example in the form of a drive carriage, is preferably provided.
  • the belt 14 is in the form of an endless belt and can be driven by means of a belt drive device 34.
  • the belt drive device comprises, for example with the belt 14 in frictional contact drive wheel 36, the rotation of which defines a first belt running direction 38 or a second belt running direction 40 opposite thereto.
  • the drive wheel 36 may have a groove-shaped drive section 42.
  • the workpiece processing system 10 comprises a deflection device 44, which comprises at least one deflection roller 46 for deflecting the belt 14.
  • two deflection rollers 46, 48 are provided which are arranged on opposite sides with respect to a portion 12 of the belt 14 engaged with the workpiece 12.
  • the deflection roller 46 or the deflection rollers 46, 48 may have a groove-shaped deflection section 50.
  • the drive means 34 and the diverter 44 are disposed within the surface 54 and the workpiece 12 is disposed outboard of the surface 54.
  • a position adjustment device 56 is provided to set a distance between the deflection axes 60 of the deflection rollers 46 and 48. In this way, a relative position of the deflecting device 44 to the workpiece 12 can be changed. Further, a pressing device 58 is provided, by means of which a distance between the workpiece axis 16 and the deflection axis 60 of a deflection roller 46, 48 can be adjusted to the workpiece axis 16. As a result, the contact pressure of the belt 14 is adjusted.
  • the Lüeinstell issued 56 and the pressing device 58 together form a wrap angle adjustment means by which the size of a wrap angle 62 is adjustable, in which the belt 14 wraps around the workpiece 12 about the workpiece axis 16 around.
  • the wrap angle 62 may be, for example, between about 2 ° and about 90 °, preferably between about 5 ° and about 45 °.
  • a pivoting device 66 may be provided which, for example, pivots the workpiece 16 or the belt 14 together with the drive device 34 and the deflection device 44.
  • the belt 14 has an operative portion 68 which is provided on the outside of the belt 14 and consists of an abrasive material.
  • the active portion 68 is preferably held on a support portion 70 which is made of, for example, an elastomer.
  • the active section 68 has an active profile 72 (cf. FIGS. 4 to 7 ), which is complementary to the recess profile 24 of the groove-shaped recess 20 is formed.
  • the active portion 68 is within the wrap angle 62 along the groove-shaped recess 20 seen within a contact surface 74 (see FIG. 2 ) in contact with the surface 22 of the groove-shaped recess 20.
  • the workpiece For finishing machining of the surface 22, the workpiece is set in rotary motion by means of the rotary drive device 26. At the same time, the workpiece 12 is displaced parallel to the workpiece axis 16 by means of the drive device 32. Meanwhile, the belt 14 is driven in rotation by means of the belt drive means 34, so that the groove-shaped recess 20 is machined finish along its entire circumferential length. During the entire finishing process of the groove-shaped recess 20, the operative portion 68 of the belt 14 is in contact via the (displacing) contact surface 74.
  • the workpiece processing system 10 enables highly accurate and rapid finish machining of the surface 22 of the groove-like recess 20.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkstückbearbeitungssystem (10), umfassend ein Werkstück (12) mit einer Werkstückaußenseite (18), in welcher mindestens eine um eine Werkstückachse (16) umlaufende, rillenförmige Vertiefung (20) eingebracht ist, und umfassend ein Feinstbearbeitungswerkzeug zur Feinstbearbeitung der Oberfläche (22) der rillenförmigen Vertiefung (20), wobei das Feinstbearbeitungswerkzeug in Form eines Riemens (14) ausgebildet ist, der einen sich längs des Riemens (14) erstreckenden Wirkabschnitt aufweist, wobei der Wirkabschnitt ein auf ein Vertiefungsprofil (24) der rillenförmigen Vertiefung (20) abgestimmtes Wirkprofil aufweist und wobei der Wirkabschnitt entlang einer sich längs der rillenförmigen Vertiefung (20) erstreckenden Kontaktfläche in Kontakt mit der Oberfläche (22) der rillenförmigen Vertiefung (20) steht.

Description

    Beschreibung
  • Die Erfindung betrifft ein Werkstückbearbeitungssystem, umfassend ein Werkstück mit einer Werkstückaußenseite, in welcher mindestens eine um eine Werkstückachse umlaufende, rillenförmige Vertiefung eingebracht ist, und umfassend ein Feinstbearbeitungswerkzeug zur Feinstbearbeitung der Oberfläche der rillenförmigen Vertiefung.
  • Bei bekannten Werkstückbearbeitungssystemen werden Feinstbearbeitungswerkzeuge in Form von Finishsteinen verwendet, welche die Oberfläche einer rillenförmigen Vertiefung des Werkstücks finishend bearbeiten. Solche Finishsteine sind aus einem abrasiv wirkenden Material hergestellt, welches gegen die Oberfläche der rillenförmigen Vertiefung angedrückt wird.
  • Die bekannten Werkstückbearbeitungssysteme ermöglichen eine hochwertige Bearbeitung von rillenförmigen Vertiefungen, welche beispielsweise als Laufbahn für Wälzlagerkörper dienen.
  • Eine hochgenaue Bearbeitung der rillenförmigen Vertiefungen ist bei den bekannten Werkstückbearbeitungssystemen relativ zeitaufwändig. Insbesondere ist eine sehr genaue Positionierung des Werkstücks relativ zu der Oberfläche der rillenförmigen Vertiefung erforderlich. Darüber hinaus können nur vergleichsweise kleine Schnittleistungen erzielt werden.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Werkstückbearbeitungssystem zu schaffen, mit welchem eine hohe Fertigungsqualität und eine kurze Bearbeitungszeit realisierbar sind.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Feinstbearbeitungswerkzeug in Form eines Riemens ausgebildet ist, der einen sich längs des Riemens erstreckenden Wirkabschnitt aufweist, dass der Wirkabschnitt ein auf ein Vertiefungsprofil der rillenförmigen Vertiefung abgestimmtes Wirkprofil aufweist und dass der Wirkabschnitt entlang einer sich längs der rillenförmigen Vertiefung erstreckenden Kontaktfläche in Kontakt mit der Oberfläche der rillenförmigen Vertiefung steht.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Werkstückbearbeitungssystem ist ein Feinstbearbeitungswerkzeug in Form eines Riemens vorgesehen. Ein solcher Riemen bietet im Unterschied zu einem starren Feinstbearbeitungswerkzeug die Möglichkeit, sich zumindest innerhalb gewisser Grenzen verformen und somit der Oberfläche der rillenförmigen Vertiefung anpassen zu können. Die Flexibilität des Riemens ermöglicht auch eine Verringerung der erforderlichen Positioniergenauigkeit zwischen Werkstück und Werkzeug.
  • Darüber hinaus weist der Riemen einen (abrasiv wirkenden) Wirkabschnitt auf, welcher ein Wirkprofil aufweist, das auf ein Vertiefungsprofil der rillenförmigen Vertiefung abgestimmt ist. Dies bedeutet, dass das Wirkprofil und das Vertiefungsprofil zueinander komplementär sind, sodass im Idealfall die Oberfläche der rillenförmigen Vertiefung über die gesamte Breite des Vertiefungsprofils hinweg bearbeitbar ist, wenn der Wirkabschnitt mit der rillenförmigen Vertiefung in Eingriff steht. Es ist aber auch möglich, dass das Wirkprofil kleinere Abmessungen hat als das Vertiefungsprofil.
  • Darüber hinaus ist vorgesehen, dass der Wirkabschnitt des Riemens nicht nur entlang einer Profillinie mit der Oberfläche der rillenförmigen Vertiefung in Kontakt steht, wie dies bei einer Bearbeitung mit einem ebenen Finishband der Fall ist: Wenn ein ebenes Finishband quer zur Bandrichtung gekrümmt verläuft, kann es in einer zu der Bandrichtung parallelen Richtung nicht mehr gekrümmt werden. Wenn ein ebenes Band in einer zu der Bandrichtung parallelen Richtung gekrümmt wird, kann es in einer Richtung quer zu der Bandrichtung nicht mehr gekrümmt werden. Somit ist mit mit einem ebenen Band lediglich ein Linienkontakt zu einer mehrfach gekrümmten Werkstückoberfläche realisierbar.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Werkstückbearbeitungssytem steht der Wirkabschnitt entlang einer sich längs der rillenförmigen Vertiefung erstreckenden Kontaktfläche in Kontakt mit der Oberfläche der rillenförmigen Vertiefung, sodass der Riemen innerhalb eines Umschlingungswinkels in Kontakt mit der Oberfläche der rillenförmigen Vertiefung steht.
  • Die vorstehenden Maßnahmen tragen dazu bei, dass ein Flächenkontakt zwischen dem Feinstbearbeitungswerkzeug und der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche geschaffen werden kann, sodass im Vergleich zu einer Linienberührung höhere Schnittleistungen realisiert werden können.
  • Die Umschlingung zwischen dem Riemen und dem Werkstück und der hierdurch bedingte Flächenkontakt führt zu einer Verbesserung der Rundheitswerte und zu einer Reduzierung der Welligkeit der Oberfläche der rillenförmigen Vertiefung.
  • Insgesamt können somit hohe Fertigungsqualitäten und kurze Bearbeitungszeiten realisiert werden. Das erfindungsgemäße Werkstückbearbeitungssystem eignet sich insbesondere für Werkstücke in Form von Gewindespindeln oder Innenringen eines Wälzlagers, oder auch für Außenringe eines Wälzlager.
  • Für eine gleichmäßige Abnutzung des Wirkabschnitts des Riemens und für eine weitere Verbesserung der Schnittleistung wird vorgeschlagen, dass eine Riemen-Antriebseinrichtung zum Antrieb des Riemens in einer Riemenlaufrichtung vorgesehen ist. Eine solche Riemen-Antriebseinrichtung kann beispielsweise durch ein Riemen-Antriebsrad gebildet sein, welches motorisch angetrieben ist.
  • Bevorzugt ist es ferner, wenn eine Umschlingungswinkel-Einstelleinrichtung zur Einstellung eines mit der Länge der Kontaktfläche korrespondierenden Umschlingungswinkels des Riemens um die Werkstückachse vorgesehen ist. Dies ermöglicht eine einfache Steuerung von Fertigungsparametern, welche die Rundheit und/oder Welligkeit der Oberfläche der rillenförmigen Vertiefung beeinflussen und von Fertigungsparametern, welche Einfluss auf die zu erzielende Schnittleistung haben.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Anpresseinrichtung zur Einstellung eines Anpressdrucks, mit welchem der Riemen mit seinem Wirkabschnitt auf die Oberfläche der rillenförmigen Vertiefung drückt, vorgesehen. Auch hierdurch können wichtige Fertigungsparameter in einfacher Weise beeinflusst werden.
  • Vorzugsweise ist eine Umlenkeinrichtung zur Umlenkung des Riemens vorgesehen, wodurch eine einfache Vorgabe einer Führungsbahn des Riemens ermöglicht wird.
  • Vorzugsweise ist eine Lageeinstelleinrichtung zur Einstellung der Lage der Umlenkeinrichtung relativ zu dem Werkstück vorgesehen. Die Lageeinstelleinrichtung bewirkt beispielsweise eine Veränderung der Lage der Umlenkeinrichtung oder von Teilen der Umlenkeinrichtung, wodurch in einfacher Weise eine Umschlingungswinkel-Einstelleinrichtung und/oder eine Anpresseinrichtung bereitgestellt werden kann.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Drehantriebseinrichtung zum Drehantrieb des Werkstücks um die Werkstückachse vorgesehen. Dies ermöglicht eine einfache Bearbeitung der um die Werkstückachse umlaufenden, rillenförmigen Vertiefung und eine Nachführung des Umschlingungswinkels längs der rillenförmigen Vertiefung.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Antriebseinrichtung zum Antrieb des Werkstücks oder des Riemens in einer zu der Werkstückachse parallelen Richtung vorgesehen. Eine solche Antriebseinrichtung ist insbesondere vorteilhaft für Werkstücke, bei welchen sich eine rillenförmige Vertiefung schraubenartig um das Werkstück herum erstreckt. Beispielsweise wird das Werkstück in einer zu der Werkstückachse parallelen Richtung verschoben, und zwar abgestimmt auf eine Drehgeschwindigkeit des Werkstücks, sodass der Wirkabschnitt des Riemens in kontinuierlichem Eingriff mit der sich schraubenartig erstreckenden, rillenförmigen Vertiefung gehalten wird.
  • Bevorzugt ist es ferner, wenn der Riemen innerhalb einer Riemenebene verläuft und wenn eine Schwenkeinrichtung zur Einstellung eines Winkels zwischen der Riemenebene und der Werkstückachse vorgesehen ist. Dieser Winkel beträgt beispielsweise zumindest in etwa 90° für den Fall, dass es sich bei dem Werkstück um ein Innenlager eines Wälzlagers handelt. Wenn das Werkstück durch eine Gewindespindel gebildet ist, weicht der Winkel um die Steigung des Gewindes von einem rechten Winkel ab.
  • Zur Beeinflussung der Flankengeometrie der rillenförmigen Vertiefung ist es auch möglich, bewusst von den vorstehend genannten Ausgangswerten für Winkel zwischen der Riemenebene und der Werkstückachse abzuweichen, beispielsweise um in einem Flankenbereich einen höheren Anpressdruck zu erzielen.
  • Eine besonders einfache Handhabung des Werkstückbearbeitungssystems ergibt sich, wenn der Riemen in Form eines Endlosriemens ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine endlos umlaufende Führung des Riemens und insbesondere einen Verzicht auf Vorratsrollen.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine durch den Verlauf des Riemens innerhalb einer Riemenebene begrenzte Fläche außerhalb des Werkstücks angeordnet ist. Dies ermöglicht eine einfache Handhabung, Einrichtung und Wartung des Riemens einerseits und eine einfache Positionierung des Werkstücks andererseits. Es ist aber auch möglich, das Werkstück innerhalb der genannten Fläche anzuordnen.
  • Bevorzugt ist es ferner, dass der Riemen einen sich längs des Riemens erstreckende Tragabschnitt zum Tragen des Wirkabschnitts aufweist. Dies hat den Vorteil, dass der Wirkabschnitt im Hinblick auf seine abrasive Wirkung optimiert werden kann und der Tragabschnitt im Hinblick auf eine gewünschte Flexibilität und Verformbarkeit des Riemens. Beispielsweise ist der Tragabschnitt aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise einem Elastomer, insbesondere aus Gummi oder auch aus Polyurethan hergestellt. Der Wirkabschnitt ist beispielsweise aus CBN (kubisch kristallines Bornitrid), aus Aluminiumoxid oder Siliziumcarbid hergestellt.
  • Es ist möglich, dass der Wirkabschnitt den Tragabschnitt im Profil vollständig umhüllt. Es ist aber auch möglich, dass der Wirkabschnitt den Tragabschnitt nicht vollständig umhüllt und dass der Wirkabschnitt zwischen dem Tragabschnitt und der Oberfläche der rillenförmigen Vertiefung angeordnet ist. Dies ermöglicht es, den Tragabschnitt zur Führung, zum Antrieb und/oder zur Umlenkung des Riemens nutzen zu können und die zur Führung, zum Antrieb und/oder zur Umlenkung des Riemens vorgesehenen Bauteile, beispielsweise Führungsrollen, Antriebsrollen und/oder Umlenkrollen, nicht mit dem abrasiv wirkenden Materials des Wirkabschnitts beaufschlagen zu müssen. Hierdurch kann einem vorzeitigen Verschleiß dieser Bauteile vorgebeugt werden.
  • Es versteht sich, dass der Riemen im Profil verschiedene Querschnitte aufweisen kann. Beispielsweise ist der Riemen im Querschnitt kreisförmig, oval, elliptisch, trapezförmig oder rechteckförmig. Der Wirkabschnitt und der Tragabschnitt können auch jeweils eine der vorstehend genannten Formen aufweisen, welche jeweils paarweise auch miteinander kombinierbar sind.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Feinstbearbeitung eines Werkstücks, das eine Werkstückaußenseite aufweist, in welcher mindestens eine um eine Werkstückachse umlaufende, rillenförmige Vertiefung eingebracht ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Feinstbearbeitung eines Werkstücks anzugeben, mit welchem eine hohe Fertigungsqualität und eine kurze Bearbeitungszeit realisierbar sind.
  • Diese Aufgabe wird bei einem vorstehend genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Feinstbearbeitung der Oberfläche der rillenförmigen Vertiefung ein Feinstbearbeitungswerkzeug in Form eines Riemens verwendet wird, der einen sich längs des Riemens erstreckenden Wirkabschnitt aufweist, dass der Wirkabschnitt ein auf ein Vertiefungsprofil der rillenförmigen Vertiefung abgestimmtes Wirkprofil aufweist und dass der Wirkabschnitt entlang einer sich längs der rillenförmigen Vertiefung erstreckenden Kontaktfläche in Kontakt mit der Oberfläche der rillenförmigen Vertiefung gebracht wird. Ausgestaltungen und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind zum Teil bereits vorstehend im Zusammenhang mit den Ausgestaltungen und Vorteilen des erfindungsgemäßen Werkstückbearbeitungssystems erläutert worden.
  • Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines eingangs beschriebenen Werkstückbearbeitungssystems zur Durchführung eines vorstehend beschriebenen Verfahrens.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
  • In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Werkstückbearbeitungssystems;
    Fig. 2
    eine Vorderansicht des Werkstückbearbeitungssystems gemäß Fig. 1;
    Fig. 3
    eine Draufsicht des Werkstückbearbeitungssystems gemäß Fig. 1; und
    Fig. 4 bis 7
    Querschnitte verschiedener Ausführungsformen eines Riemens zur Verwendung bei einem Werkstückbeabeitungssystem gemäß Fig. 1.
  • Ein in der Zeichnung insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnetes Werkstückbearbeitungssytem umfasst ein Werkstück 12 und ein Feinstbearbeitungswerkzeug in Form eines Riemens 14.
  • Das Werkstück 12 erstreckt sich entlang einer Werkstückachse 16 und weist eine sich um die Werkstückachse 16 erstreckende Werkstückaußenseite 18 auf. Die Werkstückaußenseite 18 ist vorzugsweise rotationssymmetrisch, insbesondere zylindrisch oder kegelförmig.
  • In die Werkstückaußenseite 18 ist eine um die Werkstückachse 16 umlaufende, rillenförmige Vertiefung 20 eingebracht. Diese Vertiefung ist beispielsweise mittels eines Gewindewirbelverfahrens hergestellt. Die rillenförmige Vertiefung 20 erstreckt sich endlos umlaufend, oder, wie in dem Ausführungsbeispiel dargestellt, schraubenartig entlang der Außenseite 18 des Werkstücks 12.
  • Die rillenförmige Vertiefung 20 weist eine Oberfläche 22 auf, mit einem Vertiefungsprofil 24, das beispielsweise eine konkave Krümmung aufweist.
  • Vorzugsweise umfasst das Bearbeitungssystem 10 eine Drehantriebseinrichtung 26, beispielsweise einen Antriebsmotor, zum Drehantrieb des Werkstücks 12 um die Werkstückachse 16 in einer ersten Drehrichtung 28 und/oder in einer hierzu entgegengesetzten zweiten Drehrichtung 30 (vergleiche Figur 2).
  • Für eine Verlagerung des Werkstücks 12 in einer zu der Werkstückachse 16 parallelen Richtung ist vorzugsweise eine Antriebseinrichtung 32, beispielsweise in Form eines Antriebschlittens, vorgesehen.
  • Der Riemen 14 ist in Form eines Endlosriemens ausgebildet und mittels einer Riemen-Antriebseinrichtung 34 antreibbar. Die Riemen-Antriebseinrichtung umfasst beispielsweise ein mit dem Riemen 14 in Reibkontakt stehendes Antriebsrad 36, dessen Drehung eine erste Riemenlaufrichtung 38 oder eine hierzu entgegengesetzte zweite Riemenlaufrichtung 40 vorgibt.
  • Zur Verbesserung des Reibkontakts zwischen dem Riemen 14 und dem Antriebsrad 36 kann das Antriebsrad 36 einen rillenförmigen Antriebsabschnitt 42 aufweisen.
  • Zur Vorgabe einer Verlaufsbahn des Riemens 14 umfasst das Werkstückbearbeitungssystem 10 eine Umlenkeinrichtung 44, welche mindestens eine Umlenkrolle 46 zur Umlenkung des Riemens 14 umfasst.
  • Vorzugsweise sind zwei Umlenkrollen 46, 48 vorgesehen, welche bezogen auf einen mit dem Werkstück 12 in Eingriff stehenden Abschnitt des Riemens 14 auf einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind.
  • Zur Verbesserung des Halts des Riemens 14 an der Umlenkeinrichtung 44 kann die Umlenkrolle 46 oder können die Umlenkrollen 46, 48 einen rillenförmigen Umlenkabschnitt 50 aufweisen.
  • Der in Form eines Endlosriemens ausgebildete Riemen 14 begrenzt innerhalb einer Riemenebene 52 (vergleiche Figur 3) eine Fläche 54 (vergleiche Figur 2). Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Antriebseinrichtung 34 und die Umlenkeinrichtung 44 innerhalb der Fläche 54 und das Werkstück 12 außerhalb der Fläche 54 angeordnet.
  • Zur Einstellung eines Abstands zwischen den Umlenkachsen 60 der Umlenkrollen 46 und 48 ist eine Lageeinstelleinrichtung 56 vorgesehen. Hierdurch kann eine Relativlage der Umlenkeinrichtung 44 zu dem Werkstück 12 verändert werden. Ferner ist eine Anpresseinrichtung 58 vorgesehen, mittels welcher ein Abstand zwischen der Werkstückachse 16 und der Umlenkachse 60 einer Umlenkrolle 46, 48 zu der Werkstückachse 16 eingestellt werden kann. Hierdurch wird der Anpressdruck des Riemens 14 eingestellt.
  • Die Lageeinstelleinrichtung 56 und die Anpresseinrichtung 58 bilden gemeinsam eine Umschlingungswinkel-Einstelleinrichtung, mittels welcher die Größe eines Umschlingungswinkels 62 einstellbar ist, in welchem der Riemen 14 das Werkstück 12 um dessen Werkstückachse 16 herum umschlingt. Der Umschlingungswinkel 62 kann beispielsweise zwischen ungefähr 2° und ungefähr 90°, vorzugsweise zwischen ungefähr 5° und ungefähr 45°, betragen.
  • Zur Einstellung eines Winkels 64 zwischen der Werkstückachse 16 und der Riemenebene 52 kann eine Schwenkeinrichtung 66 vorgesehen sein, welche beispielsweise das Werkstück 16 verschwenkt oder den Riemen 14 gemeinsam mit der Antriebseinrichtung 34 und der Umlenkeinrichtung 44.
  • Der Riemen 14 weist einen Wirkabschnitt 68 auf, welcher auf der Außenseite des Riemens 14 vorgesehen ist und aus einem abrasiv wirksamen Material besteht. Der Wirkabschnitt 68 ist vorzugsweise an einem Tragabschnitt 70 gehalten, welcher beispielsweise aus einem Elastomer hergestellt ist. Der Wirkabschnitt 68 weist ein Wirkprofil 72 auf (vergleiche Figuren 4 bis 7), welches zu dem Vertiefungsprofil 24 der rillenförmigen Vertiefung 20 komplementär ausgebildet ist.
  • Der Wirkabschnitt 68 steht innerhalb des Umschlingungswinkels 62 längs der rillenförmigen Vertiefung 20 gesehen innerhalb einer Kontaktfläche 74 (vergleiche Figur 2) in Kontakt mit der Oberfläche 22 der rillenförmigen Vertiefung 20.
  • Zur finishenden Bearbeitung der Oberfläche 22 wird das Werkstück mittels der Drehantriebseinrichtung 26 in eine Drehbewegung versetzt. Gleichzeitig wird das Werkstück 12 parallel zu der Werkstückachse 16 mittels der Antriebseinrichtung 32 verschoben. Währenddessen wird der Riemen 14 mittels der Riemen-Antriebseinrichtung 34 umlaufend angetrieben, sodass die rillenförmige Vertiefung 20 entlang ihrer gesamten, umlaufenden Länge finishend bearbeitet wird. Während der gesamten finishenden Bearbeitung der rillenförmigen Vertiefung 20 steht der Wirkabschnitt 68 des Riemens 14 über die (sich verlagernde) Kontaktfläche 74 in Kontakt.
  • Es ist auch möglich, den Umschlingungswinkel 62 so zu verkleinern, dass ein Kontakt zwischen dem Wirkabschnitt 68 des Riemens 14 und der Oberfläche 22 der rillenförmigen Vertiefung 20 auf einen linienförmigen Kontakt reduziert ist. Hierfür kann zusätzlich oder anstelle der Umlenkrollen 46 und 48 eine Kontaktrolle zu verwenden, welche den Riemen 14 von seiner Rückseite her im Bereich des linienförmigen Kontakts mit einer Kontaktkraft beaufschlägt.
  • Das Werkstückbearbeitungssystem 10 ermöglicht eine hochgenaue und schnelle finishende Bearbeitung der Oberfläche 22 der rillenförmigen Vertiefung 20.

Claims (15)

  1. Werkstückbearbeitungssystem (10), umfassend ein Werkstück (12) mit einer Werkstückaußenseite (18), in welcher mindestens eine um eine Werkstückachse (16) umlaufende, rillenförmige Vertiefung (20) eingebracht ist, und umfassend ein Feinstbearbeitungswerkzeug zur Feinstbearbeitung der Oberfläche (22) der rillenförmigen Vertiefung (20), dadurch gekennzeichnet, dass das Feinstbearbeitungswerkzeug in Form eines Riemens (14) ausgebildet ist, der einen sich längs des Riemens (14) erstreckenden Wirkabschnitt (68) aufweist, dass der Wirkabschnitt (68) ein auf ein Vertiefungsprofil (24) der rillenförmigen Vertiefung (20) abgestimmtes Wirkprofil (72) aufweist und dass der Wirkabschnitt (68) entlang einer sich längs der rillenförmigen Vertiefung (20) erstreckenden Kontaktfläche (74) in Kontakt mit der Oberfläche (22) der rillenförmigen Vertiefung (20) steht.
  2. Werkstückbearbeitungssystem (10) nach Anspruch 1,
    gekennzeichnet durch eine Riemen-Antriebseinrichtung (34) zum Antrieb des Riemens (14) in einer Riemenlaufrichtung (38, 40).
  3. Werkstückbearbeitungssystem (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Umschlingungswinkel-Einstelleinrichtung zur Einstellung eines mit der Länge der Kontaktfläche korrespondierenden Umschlingungswinkels (62) des Riemens (14) um die Werkstückachse (16).
  4. Werkstückbearbeitungssystem (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anpresseinrichtung (58) zur Einstellung eines Anpressdrucks, mit welchem der Riemen (14) mit seinem Wirkabschnitt (68) auf die Oberfläche (22) der rillenförmigen Vertiefung (20) drückt.
  5. Werkstückbearbeitungssystem (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Umlenkeinrichtung (44) zur Umlenkung des Riemens (14).
  6. Werkstückbearbeitungssystem (10) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Lageeinstelleinrichtung (56) zur Einstellung der Lage der Umlenkeinrichtung (44) relativ zu dem Werkstück (12).
  7. Werkstückbearbeitungssystem (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Drehantriebseinrichtung (26) zum Drehantrieb des Werkstücks (12) um die Werkstückachse (16).
  8. Werkstückbearbeitungssystem (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Antriebseinrichtung (32) zum Antrieb des Werkstücks (12) oder des Riemens (14) in einer zu der Werkstückachse (16) parallelen Richtung.
  9. Werkstückbearbeitungssystem (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemen (14) innerhalb einer Riemenebene (52) verläuft und dass eine Schwenkeinrichtung (66) zur Einstellung eines Winkels (64) zwischen der Riemenebene (52) und der Werkstückachse (16) vorgesehen ist.
  10. Werkstückbearbeitungssystem (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemen (14) in Form eines Endlosriemens ausgebildet ist.
  11. Werkstückbearbeitungssystem (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch den Verlauf des Riemens (14) innerhalb einer Riemenebene (52) begrenzte Fläche (54) außerhalb des Werkstücks (12) angeordnet ist.
  12. Werkstückbearbeitungssystem (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemen (14) einen sich längs des Riemens (14) erstreckenden Tragabschnitt (70) zum Tragen des Wirkabschnitts (68) aufweist.
  13. Werkstückbearbeitungssystem (10) nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkabschnitt (68) zwischen dem Tragabschnitt (70) und der Oberfläche (22) der rillenförmigen Vertiefung (20) angeordnet ist.
  14. Verfahren zur Feinstbearbeitung eines Werkstücks (12), das eine Werkstückaußenseite (18) aufweist, in welcher mindestens eine um eine Werkstückachse (16) umlaufende, rillenförmige Vertiefung (20) eingebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Feinstbearbeitung der Oberfläche (22) der rillenförmigen Vertiefung (20) ein Feinstbearbeitungswerkzeug in Form eines Riemens (14) verwendet wird, der einen sich längs des Riemens (14) erstreckenden Wirkabschnitt (68) aufweist, dass der Wirkabschnitt (68) ein auf ein Vertiefungsprofil (24) der rillenförmigen Vertiefung (20) abgestimmtes Wirkprofil (72) aufweist und dass der Wirkabschnitt (68) entlang einer sich längs der rillenförmigen Vertiefung (20) erstreckenden Kontaktfläche (74) in Kontakt mit der Oberfläche (22) der rillenförmigen Vertiefung (20) gebracht wird.
  15. Verwendung eines Werkstückbearbeitungssystems (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 14.
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