EP2871024B1 - Vorrichtung zur Finishbearbeitung einer gekrümmten Werkstückoberfläche und Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zur Finishbearbeitung einer gekrümmten Werkstückoberfläche und Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung Download PDF

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EP2871024B1
EP2871024B1 EP13192497.9A EP13192497A EP2871024B1 EP 2871024 B1 EP2871024 B1 EP 2871024B1 EP 13192497 A EP13192497 A EP 13192497A EP 2871024 B1 EP2871024 B1 EP 2871024B1
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EP
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distance
finishing
coupler
rocker
workpiece
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EP2871024A1 (de
Inventor
Christoph Weber
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Supfina Grieshaber GmbH and Co KG
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Supfina Grieshaber GmbH and Co KG
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Classifications

    • 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
    • B24B35/00—Machines or devices designed for superfinishing surfaces on work, i.e. by means of abrading blocks reciprocating with high frequency

Definitions

  • the invention relates to a device for finishing a particular curved workpiece surface and a method for operating such a device according to the preamble of claims 1 and 9 (see WO 9700155 ).
  • Finish finishing of a workpiece is a method of surface machining a workpiece, also referred to as "superfinishing” or “microfinishing”.
  • an abrasive Finish tool such as a finishing stone or a finishing tape, pressed on the workpiece surface to be machined.
  • the workpiece surface to be machined rotates.
  • the rotation of the workpiece surface to be machined is superimposed on an oscillating movement, in which the finishing tool and the workpiece surface to be machined move relative to each other in directions parallel or inclined to the axis of rotation.
  • the finishing machining of workpieces is also used to machine profile surfaces that are curved in profile.
  • workpieces with such workpiece surfaces are roller bearing rings or bearing bodies.
  • Curved workpiece surfaces are processed by means of finishing tools, in particular by means of finishing stones, which are pivoted back and forth about a pivot axis.
  • a drive device is used, which generates a drive movement, which is translated by means of a transmission device into a pivoting movement of the finishing tool.
  • Devices of this type are also referred to as "circular oscillators”.
  • circular oscillators can be used by the EP 0 936 028 A2 have become known.
  • pivot arm provided, which engages over a ring cross section of a workpiece to be machined by means of a U-shaped bracket, so that a held at a free end of the bracket finishing tool can be brought into operative contact with a radially inwardly facing workpiece surface.
  • the present invention has the object to provide a device which allows the simplest possible processing of workpieces with different geometries.
  • the drive means comprises a coupling for driving the finish tool holder, that the coupling is rotatably connected to two frame-mounted wings and that a Abstandseinstell issued for adjusting the distance of the frame-fixed bearings of the two Swing is provided.
  • the drive device allows a quick and easy displacement of the virtual Swivel axis to adapt the device to the geometry of each workpiece surface to be machined can.
  • the displacement of the virtual pivot axis is accompanied by the adjustment of the distance of the frame-fixed bearings of two wings. These wings are rotatably connected to a coupling which drives the finish tool holder with the finishing tool held thereon.
  • a four-bar chain in the form of a double rocker is suitable as a drive for a finish tool holder, but also that such a gear allows a particularly simple adaptation of a virtual pivot axis of the effective surface of the finishing tool.
  • the distance between the frame-fixed swing bearings is set so that it is greater than the distance between the coupling-fixed swing bearings.
  • the distance between the frame-fixed rocker bearings is set so that it is smaller than the distance between the coupling-fixed rocker bearings.
  • the Abstandseinstell listening comprises a spindle having a first thread which cooperates with a first swing bearing support for the frame-fixed swing bearing a first rocker and with a counter to the first thread second thread, which with a second swing bearing carrier for the frame-fixed swing bearing a second rocker cooperates.
  • This Abstandseinstell listening has the advantage that only one drive is required, which acts on the spindle. This drive can be a hand drive or a motor drive.
  • both frame-fixed rocker bearings are simultaneously moved along the spindle axis, namely counter to each other, so that an adjustment of the distance of the frame-fixed bearings of the rockers only with a displacement of the virtual pivot axis in the direction of the coupling or opposite thereto goes along and not additionally with a lateral displacement of the virtual pivot axis.
  • a pressing device for pressing the active surface of the finishing tool is provided on the workpiece surface, in particular along an axis extending radially to the virtual pivot axis. In this way, it is ensured that the effective surface of the finishing tool even with longer movement paths (movement is equal arc length between the reversal points of the oscillating pivoting movement) of the effective surface of the finishing tool rests against the workpiece surface.
  • the finishing tool is slidably mounted along an axis and that the axis extends radially relative to the virtual pivot axis.
  • the drive device comprises a motor drive acting on the coupling and that a movement of the coupling thus generated is transmitted from the coupling to the two wings.
  • the motor drive is preferably an eccentric drive. This has the advantage that a continuous rotational movement can be implemented in a simple manner in an oscillating oscillatory motion.
  • the finishing tool holder or the coupling has a receiving space for receiving an eccentric, which is movable within the receiving space in a direction transverse to the longitudinal extent of the coupling. This has the advantage that a drive movement of the eccentric drive is converted directly into an oscillating movement of the coupling, which runs substantially tangentially to the workpiece surface to be machined.
  • the eccentric one by one Has roller formed contact surface. This preferably cooperates with a wall of the receiving space described above.
  • the invention also relates to a method of operating the device described above. Advantages and embodiments of the method have already been described above with reference to the device according to the invention. Therefore, with respect to the advantages and embodiments of the method according to the invention reference is made to the above description.
  • FIG. 1 An embodiment of a device 10 for finishing a workpiece surface is shown in FIG. 1 represented and designated overall by the reference numeral 10.
  • the device 10 has a stationary frame 12, which, for example, can be attached to the machine frame of a (not shown) machine tool.
  • the device 10 comprises a finishing tool holder 14 for holding a finishing tool 16, in particular in the form of a finishing stone 18.
  • the finishing tool 16 has an active surface 20. This effective surface has a curvature corresponding to the curvature of a workpiece to be machined.
  • the finishing tool 16 is slidably mounted on the finishing tool holder 14 along an axis 22.
  • a pressing device 24 is provided, which in FIG. 1 is shown schematically.
  • the pressing device 24 includes, for example, pneumatic cylinders, which exert pressure forces directed parallel to the axis 22 on the finishing tool 16, so that the active surface 20 of the finishing tool is pressed against a workpiece surface to be machined.
  • a drive device designated as a whole by the reference numeral 26 is provided.
  • the drive device 26 comprises a motor drive 28 for the rotary drive of an eccentric described in more detail below.
  • the motor drive 28 is firmly connected to the frame 12.
  • the drive device 26 also includes a four-link chain. This is composed of the frame 12, two wings 32 and 34 and a coupling (41).
  • the first rocker 32 is pivotally mounted to the frame 12 by means of a first rocker arm 36 fixed to the frame.
  • the second rocker 34 is pivotally mounted on the frame 12 via a second, frame-fixed rocker bearing 38.
  • the rockers 32 and 34 are each connected via coupling-fixed rocker bearings 40 and 42 rotatably connected to the coupling (41).
  • An imaginary axis 44 extending through the coupling-fixed rocker bearings 40 and 42 runs essentially parallel to an imaginary axis 46, which runs through the frame-fixed rocker bearings 36 and 38.
  • the coupling (41) serves to fasten the finishing tool holder 14, which moves together and uniformly with the coupling (41) during operation of the drive device 26.
  • the frame-fixed swing bearings 36 and 38 are not fixed to the frame 12. Rather, as seen along the axis 46, a distance between the frame-fixed swing bearings 36 and 38 adjustable. For this purpose, a Abstandeinstell issued 48 is provided.
  • the distance adjusting device 48 comprises a spindle carrier 50 fixedly connected to the frame 12 for rotational mounting of a spindle 54 extending along a spindle axis 52.
  • the spindle axis 52 preferably extends parallel to the axis 46.
  • the spindle carrier 50 is preferably arranged along the spindle axis 52 at the same height as the finishing tool holder 14.
  • the spindle 54 has threads, namely a first thread 56 and a second thread 58.
  • the threads 56 and 58 are preferably in opposite directions and each cooperate with an associated rocker bearing carrier 60, 62.
  • the swing bearing supports 60 and 62 are displaceable along a guide 64 and mounted parallel to the spindle axis 52 on the frame 12.
  • Each of the swing bearing supports 60 and 62 serves to dispose one of the swing arm bearings 36 and 38 fixed to the frame.
  • a spindle drive 66 is provided, for example, for a manual drive in the form of a hand wheel 68 or in the form of a (not shown) to motor spindle drive.
  • the motor drive 26 serves to drive a drive part 70 about a rotary drive axis 72.
  • the drive part 70 is non-rotatably connected to an eccentric 74 whose eccentric axis 76 is offset by a dimension 78 relative to the rotary drive axis 72.
  • the eccentric 74 comprises a roller 80, which is arranged in a receiving space 82 and with a contact surface 84 (see. FIG. 5 ) abuts a boundary 86 of the receiving space 82 and thus a rotational movement of the motor drive 26 in a oscillating movement of the coupling (41) along the axis 44 translated. This oscillating movement is in the FIGS. 6 and 7 indicated by a double arrow 92 of the finishing tool holder 14.
  • a workpiece 84 is shown in sections.
  • the workpiece 84 is rotationally symmetrical with respect to an axis 86 and has a workpiece surface 88 that is to be machined and convexly curved in the profile.
  • the effective surface 20 provided on the finishing stone has a curvature corresponding to the curvature of the workpiece surface 88.
  • the workpiece 84 is driven about the axis of rotation 86 in the direction of rotation.
  • a schematically shown rotary drive 90 is provided.
  • the rotational movement of the workpiece 84 is superimposed on the oscillation movement 92 indicated by the double arrow of the finish tool holder 14, which movement runs tangentially to the profile of the workpiece surface 88.
  • FIG. 6 a configuration of the device 10 is shown in which a distance 94 of the frame-fixed rocker bearings 36 and 38 is greater than a distance 96 of the coupling-fixed rocker bearings 40 and 42.
  • a virtual pivot axis 98 of the active surface 20 of the finishing stone 18 with respect to the workpiece surface 88 to be machined is arranged on a side facing away from the frame 12.
  • the active surface 20 of the finishing stone 18 moves about the virtual pivot axis 98.
  • a radius 100 of the pivoting movement corresponds to the radius of the profile of the convex workpiece surface 88th
  • the distance 94 between the fixed rocker bearings 36 and 38 is adjustable.
  • FIG. 7 a configuration of the device 10 is shown in which the distance 94 between the frame-fixed rocker bearings 36 and 38 is smaller than the distance 96 between the coupling-fixed rocker bearings 40 and 42.
  • This configuration is selected for workpieces 102 which have a profile surface concavely curved in profile exhibit. This allows finish machining of the workpiece 102, in which the active surface 20 of the finishing stone 18 is pivoted back and forth about a virtual pivot axis 98 with a radius 106 of the profile of the workpiece surface 104 to be machined.
  • the virtual pivot axis 98 is arranged on the side of the frame 12 with respect to the workpiece surface to be machined in this configuration.
  • the distance 94 it is also conceivable to set the distance 94 so that it is equal to the distance 96.
  • the virtual pivot axis 98 shifts to an infinite distance from the device 10 area. This allows the use of the device 10 as a linear oscillator, in which a (non-curved) active surface 20 of a finishing stone 18 is pivoted parallel to a non-curved in profile workpiece surface.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Finishbearbeitung einer insbesondere gekrümmten Werkstückoberfläche und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 9 (siehe WO 9700155 ).
  • Die finishende Bearbeitung eines Werkstücks ist ein auch als "Superfinishen" oder "Feinstbearbeitungsverfahren" bezeichnetes Verfahren zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks. Bei diesem Verfahren wird ein abrasiv wirkendes Finishwerkzeug, beispielweise ein Finishstein oder ein Finishband, auf die zu bearbeitende Werkstückoberfläche gedrückt. Dabei rotiert die zu bearbeitende Werkstückoberfläche. Der Rotation der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche wird eine oszillierende Bewegung überlagert, bei welcher sich das Finishwerkzeug und die zu bearbeitende Werkstückoberfläche in zu der Rotationsachse parallelen oder geneigten Richtungen relativ zueinander bewegen.
  • Die finishende Bearbeitung von Werkstücken wird auch zur Bearbeitung von im Profil gekrümmten Werkstückoberflächen genutzt. Beispiele für Werkstücke mit solchen Werkstückoberflächen sind Wälzlagerringe oder Wälzlagerkörper. Gekrümmte Werkstückoberflächen werden mittels Finishwerkzeugen, insbesondere mittels Finishsteinen, bearbeitet, die um eine Schwenkachse hin- und herverschwenkt werden. Hierzu wird eine Antriebseinrichtung verwendet, die eine Antriebsbewegung erzeugt, welche mittels einer Getriebeeinrichtung in eine Schwenkbewegung des Finishwerkzeugs übersetzt wird. Vorrichtungen dieser Art werden auch als "Kreisschwinger" bezeichnet.
  • Bei beispielsweise aus der DE 10 2008 046 451 A1 bekannten Kreisschwingern besteht das Problem, dass im Profil gekrümmte und nach radial innen weisende Werkstückoberflächen nicht hergestellt werden können, da die Antriebseinrichtung des Finishwerkzeughalters einen zu großen Bauraum beansprucht.
  • Zur Lösung dieses Problems können Kreisschwinger verwendet werden, die durch die EP 0 936 028 A2 bekannt geworden sind. Bei diesen Kreisschwingern ist ein radial außerhalb des zu bearbeitenden Werkstücks angeordneter Schwenkarm vorgesehen, welcher mittels eines U-förmigen Bügels einen Ringquerschnitt eines zu bearbeitenden Werkstücks übergreift, sodass ein an einem freien Ende des Bügels gehaltenes Finishwerkzeug in Wirkkontakt mit einer nach radial innen weisenden Werkstückoberfläche gebracht werden kann.
  • Aus der EP 2 596 907 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei welcher eine Schwenkachse nicht körperlich realisiert ist, sondern nur virtuell bereitgestellt wird, indem der Finishwerkzeughalter mittels einer Führungseinrichtung entlang einer gekrümmten Führungsbahn geführt wird.
  • Um die aus der EP 2 596 907 A1 bekannte Vorrichtung an eine Krümmung einer zu bearbeitenden Werkstückoberfläche anzupassen, ist jeweils die Bereitstellung einer passenden Führungsbahn erforderlich, welche eine der Krümmung der Werkstückoberfläche entsprechende Krümmung aufweist.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche eine möglichst einfache Bearbeitung von Werkstücken mit unterschiedlichen Geometrien ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Antriebseinrichtung eine Koppel zum Antrieb des Finishwerkzeughalters umfasst, dass die Koppel jeweils verdrehbeweglich mit zwei gestellfest gelagerten Schwingen verbunden ist und dass eine Abstandseinstelleinrichtung zur Einstellung des Abstands der gestellfesten Lager der beiden Schwingen vorgesehen ist.
  • Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung ermöglicht eine schnelle und einfache Verlagerung der virtuellen Schwenkachse, um die Vorrichtung an die Geometrie einer jeweils zu bearbeitenden Werkstückoberfläche anzupassen zu können. Die Verlagerung der virtuellen Schwenkachse geht mit der Einstellung des Abstands der gestellfesten Lager von zwei Schwingen einher. Diese Schwingen sind verdrehbeweglich mit einer Koppel verbunden, welche den Finishwerkzeughalter mit dem daran gehaltenen Finishwerkzeug antreibt.
  • Erfindungsgemäß wurde nicht nur erkannt, dass eine Viergelenkkette in Form einer Doppelschwinge als Antrieb für einen Finishwerkzeughalter geeignet ist, sondern auch, dass ein solches Getriebe eine besonders einfache Anpassung einer virtuellen Schwenkachse der Wirkfläche des Finishwerkzeugs ermöglicht.
  • Wenn z.B. eine im Profil konvexe Werkzeugoberfläche bearbeitet werden soll, wird der Abstand der gestellfesten Schwingenlagern so eingestellt, dass er größer ist als der Abstand zwischen den koppelfesten Schwingenlagern.
  • Wenn eine im Profil konkave Werkstückoberfläche bearbeitet werden soll, wird der Abstand der gestellfesten Schwingenlager so eingestellt, dass er kleiner ist als der Abstand zwischen den koppelfesten Schwingenlagern.
  • In einem speziellen Anwendungsfall ist es auch möglich, den Abstand zwischen den gestellfest Schwingenlagern so einzustellen, dass er gleich dem Abstand zwischen den koppelfesten Schwingenlagern ist, sodass im Profil geradlinige Werkstückoberflächen bearbeitet werden.
  • Es versteht sich, dass es für eine erfindungsgemäße Vorrichtung nicht erforderlich, jedoch bevorzugt ist, dass sämtliche der vorstehend beschriebenen Abstände eingestellt werden können, sodass die Bearbeitung von im Profil konvexer, konkaver und geradliniger Werkstückoberflächen ermöglicht wird.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abstandseinstelleinrichtung eine Spindel umfasst, mit einem ersten Gewinde, welches mit einem ersten Schwingenlagerträger für das gestellfeste Schwingenlager einer ersten Schwinge zusammenwirkt und mit einem zu dem ersten Gewinde gegenläufigen zweiten Gewinde, welches mit einem zweiten Schwingenlagerträger für das gestellfeste Schwingenlager einer zweiten Schwinge zusammenwirkt. Diese Abstandseinstelleinrichtung hat den Vorteil, dass lediglich ein Antrieb erforderlich ist, welcher auf die Spindel wirkt. Bei diesem Antrieb kann es sich um einen Handantrieb oder um einen motorischen Antrieb handeln. Wenn die Spindel in einer bestimmten Betätigungsrichtung verdreht wird, werden gleichzeitig beide gestellfeste Schwingenlager entlang der Spindelachse bewegt, und zwar zueinander gegenläufig, sodass eine Einstellung des Abstands der gestellfesten Lager der Schwingen lediglich mit einer Verlagerung der virtuellen Schwenkachse in Richtung auf die Koppel oder hierzu entgegengesetzt einhergeht und nicht zusätzlich auch mit einer seitlichen Verlagerung der virtuellen Schwenkachse.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Andrückeinrichtung zum Andrücken der Wirkfläche des Finishwerkzeugs an die Werkstückoberfläche vorgesehen, insbesondere entlang einer radial zu der virtuellen Schwenkachse verlaufenden Achse. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Wirkfläche des Finishwerkzeugs auch bei längeren Bewegungswegen (Bewegungsweg ist gleich Kreisbogenlänge zwischen den Umkehrpunkten der oszillierenden Schwenkbewegung) der Wirkfläche des Finishwerkzeugs an der Werkstückoberfläche anliegt.
  • Insbesondere in Verbindung mit einer vorstehend beschriebenen Andrückeinrichtung ist es bevorzugt, dass das Finishwerkzeug längs einer Achse verschiebbar gelagert ist und dass die Achse bezogen auf die virtuelle Schwenkachse radial verläuft.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung einen auf die Koppel wirkenden motorischen Antrieb umfasst und das eine hierdurch erzeugte Bewegung der Koppel von der Koppel auf die beiden Schwingen übertragen wird. Dies hat den Vorteil, dass eine Antriebsbewegung eines Motors in ein zentrales Bauteil der Viergelenkkette eingeleitet werden kann und asymmetrische Antriebskräfte vermieden werden können.
  • Bei dem motorischen Antrieb handelt es sich vorzugsweise um einen Exzenterantrieb. Dieser hat den Vorteil, dass eine kontinuierliche Drehbewegung in einfacher Weise in eine oszillierende Schwingbewegung umgesetzt werden kann.
  • Bevorzugt ist es, dass der Finishwerkzeughalter oder die Koppel einen Aufnahmeraum zur Aufnahme eines Exzenters aufweist, welcher innerhalb des Aufnahmeraums in einer Richtung quer zu der Längserstreckung der Koppel bewegbar ist. Dies hat den Vorteil, dass eine Antriebsbewegung des Exzenterantriebs unmittelbar in eine oszillierende Bewegung der Koppel umgesetzt wird, welche im Wesentlichen tangential zu der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche verläuft.
  • Für eine möglichst reibungsarme Ausgestaltung des Exzenters ist es bevorzugt, dass der Exzenter eine durch eine Laufrolle gebildete Kontaktfläche aufweist. Diese wirkt vorzugsweise mit einer Wandung des vorstehend beschriebenen Aufnahmeraums zusammen.
  • Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betreiben der vorstehend beschriebenen Vorrichtung. Vorteile und Ausgestaltungen des Verfahrens sind bereits vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben worden. Daher wird bezüglich der Vorteile und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen.
  • 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 einer Vorrichtung zur Finishbearbeitung eines Werkstücks;
    Fig. 2
    eine Vorderansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1;
    Fig. 3
    eine Draufsicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1;
    Fig. 4
    eine Vorderansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 längs einer in Fig. 3 mit IV-IV bezeichneten Schnittebene;
    Fig. 5
    eine Draufsicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 längs einer in Fig. 2 mit V-V bezeichneten Schnittebene;
    Fig. 6
    eine schematische Ansicht des kinematischen Prinzips der Vorrichtung gemäß Fig. 1 bei Einrichtung für eine im Profil konvexe Werkstückoberfläche; und
    Fig. 7
    eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht bei Einrichtung für eine im Profil konkave Werkstückoberfläche.
  • Eine Ausführungsform einer Vorrichtung 10 zur Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche ist in Figur 1 dargestellt und insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Vorrichtung 10 weist ein ortsfestes Gestell 12 auf, welches bspw. an dem Maschinengestell einer (nicht dargestellten) Werkzeugmaschine befestigt werden kann.
  • Die Vorrichtung 10 umfasst einen Finishwerkzeughalter 14 zum Halten eines Finishwerkzeugs 16, insbesondere in Form eines Finishsteins 18. Das Finishwerkzeug 16 weist eine Wirkfläche 20 auf. Diese Wirkfläche weist eine der Krümmung eines zu bearbeitenden Werkstücks entsprechende Krümmung auf.
  • Das Finishwerkzeug 16 ist längs einer Achse 22 verschieblich an dem Finishwerkzeughalter 14 gelagert. Zum Andrücken der Wirkfläche 20 gegen eine zu bearbeitende Werkstückoberfläche ist eine Andrückeinrichtung 24 vorgesehen, welche in Figur 1 schematisch dargestellt ist. Die Andrückeinrichtung 24 umfasst bspw. pneumatische Zylinder, welche parallel zu der Achse 22 gerichtete Druckkräfte auf das Finishwerkzeug 16 ausüben, sodass die Wirkfläche 20 des Finishwerkzeugs gegen eine zu bearbeitende Werkstückoberfläche gedrückt wird.
  • Zur Erzeugung einer Bewegung des an dem Finishwerkzeughalters 14 gehaltenen Finishwerkzeugs 16 ist eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 26 bezeichnete Antriebseinrichtung vorgesehen. Die Antriebseinrichtung 26 umfasst einen motorischen Antrieb 28 für den Drehantrieb eines weiter unten detaillierter beschriebenen Exzenters. Der motorische Antrieb 28 ist fest mit dem Gestell 12 verbunden.
  • Die Antriebseinrichtung 26 umfasst außerdem eine Vierlenkkette. Dieses setzt sich aus dem Gestell 12, zwei Schwingen 32 und 34 sowie einer Koppel (41) zusammen.
  • Die erste Schwinge 32 ist mittels eines ersten, gestellfesten Schwingenlagers 36 schwenkbar an dem Gestell 12 gelagert. Die zweite Schwinge 34 ist über ein zweites, gestellfestes Schwingenlager 38 schwenkbar an dem Gestell 12 gelagert. Die Schwingen 32 und 34 sind jeweils über koppelfeste Schwingenlager 40 und 42 verdrehbeweglich mit der Koppel (41) verbunden.
  • Eine durch die koppelfesten Schwingenlager 40 und 42 verlaufende, gedachte Achse 44 verläuft im Wesentlichen parallel zu einer gedachten Achse 46, welche durch die gestellfesten Schwingenlager 36 und 38 hindurch verläuft.
  • Die Koppel (41) dient zur Befestigung des Finishwerkzeughalters 14, welches sich während des Betriebs der Antriebseinrichtung 26 gemeinsam und gleichförmig mit der Koppel (41) bewegt.
  • Die gestellfesten Schwingenlager 36 und 38 sind nicht fest mit dem Gestell 12 verbunden. Vielmehr ist (längs der Achse 46 gesehen) ein Abstand zwischen den gestellfesten Schwingenlagern 36 und 38 einstellbar. Hierfür ist eine Abstandeinstelleinrichtung 48 vorgesehen.
  • Die Abstandseinstelleinrichtung 48 umfasst einen fest mit dem Gestell 12 verbundenen Spindelträger 50 zur Drehlagerung einer sich längs einer Spindelachse 52 erstreckenden Spindel 54. Vorzugsweise erstreckt sich die Spindelachse 52 parallel zu der Achse 46.
  • Der Spindelträger 50 ist längs der Spindelachse 52 gesehen vorzugsweise auf derselben Höhe wie der Finishwerkzeughalter 14 angeordnet. Beidseits des Spindelträgers 50 weist die Spindel 54 Gewinde auf, nämlich ein erstes Gewinde 56 und ein zweites Gewinde 58. Die Gewinde 56 und 58 sind vorzugsweise gegenläufig und wirken jeweils mit einem zugeordneten Schwingenlagerträger 60, 62 zusammen. Die Schwingenlagerträger 60 und 62 sind längs einer Führung 64 verschieblich und zu der Spindelachse 52 parallel an dem Gestell 12 gelagert. Jeder der Schwingenlagerträger 60 und 62 dient zur Anordnung eines der gestellfesten Schwingenlagers 36 bzw. 38.
  • Zum Antrieb der Spindel 54 ist ein Spindelantrieb 66 vorgesehen, bspw. für einen manuellen Antrieb in Form eines Handrads 68 oder auch in Form eines (nicht dargestellten) zu motorischen Spindelantriebs.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figuren 2 bis 5 der exzentrische Antrieb des Finishwerkzeughalters 14 und der Koppel (41) beschrieben. Der motorische Antrieb 26 dient zum Antrieb eines Antriebsteils 70 um eine Drehantriebsachse 72. Das Antriebsteil 70 ist drehfest mit einem Exzenter 74 verbunden, dessen Exzenterachse 76 um ein Maß 78 relativ zu der Drehantriebsachse 72 versetzt ist. Der Exzenter 74 umfasst eine Laufrolle 80, welche in einem Aufnahmeraum 82 angeordnet ist und mit einer Kontaktfläche 84 (vgl. Figur 5) an einer Begrenzung 86 des Aufnahmeraums 82 anliegt und somit eine Drehbewegung des motorischen Antriebs 26 in eine oszillierende Bewegung der Koppel (41) entlang der Achse 44 übersetzt. Diese oszillierende Bewegung ist in den Figuren 6 und 7 durch einen Doppelpfeil 92 des Finishwerkzeughalters 14 angedeutet.
  • In Figur 6 ist ein Werkstück 84 abschnittsweise dargestellt. Das Werkstück 84 ist bezogen auf eine Achse 86 rotationssymmetrisch und weist eine zu bearbeitende, im Profil konvex gekrümmte Werkstückoberfläche 88 auf. Die an dem Finishstein vorgesehene Wirkfläche 20 weist eine der Krümmung der Werkstückoberfläche 88 entsprechende Krümmung auf.
  • Zur finishenden Bearbeitung des Werkstücks 84 wird das Werkstück 84 um die Rotationsachse 86 in Drehrichtung angetrieben. Hierfür ist ein an sich schematisch dargestellter Drehantrieb 90 vorgesehen. Der Drehbewegung des Werkstücks 84 wird die mit dem Doppelpfeil des Finishwerkzeughalters 14 angedeutete Oszillationsbewegung 92 überlagert, welche tangential zu dem Profil der Werkstückoberfläche 88 verläuft.
  • In Figur 6 ist eine Konfiguration der Vorrichtung 10 dargestellt, bei welcher ein Abstand 94 der gestellfesten Schwingenlager 36 und 38 größer ist als ein Abstand 96 der koppelfesten Schwingenlager 40 und 42. Dies hat zur Folge, dass eine virtuelle Schwenkachse 98 der Wirkfläche 20 des Finishsteins 18 bezogen auf die zu bearbeitende Werkstückoberfläche 88 auf einer dem Gestell 12 abgewandten Seite angeordnet ist. Während der Bearbeitung der Werkstückoberfläche bewegt sich die Wirkfläche 20 des Finishsteins 18 um die virtuelle Schwenkachse 98. Ein Radius 100 der Schwenkbewegung entspricht dem Radius des Profils der konvexen Werkstückoberfläche 88.
  • Wie vorstehend bereits erläutert, ist der Abstand 94 zwischen den stellfesten Schwingenlagern 36 und 38 einstellbar. In Figur 7 ist eine Konfiguration der Vorrichtung 10 dargestellt, bei welcher der Abstand 94 zwischen den gestellfesten Schwingenlagern 36 und 38 kleiner ist als der Abstand 96 zwischen den koppelfesten Schwingenlagern 40 und 42. Diese Konfiguration wird für Werkstücke 102 gewählt, welche eine im Profil konkav gekrümmte Werkstückoberfläche 104 aufweisen. Dies ermöglicht eine Finishbearbeitung des Werkstücks 102, bei welcher die Wirkfläche 20 des Finishsteins 18 mit einem Radius 106 des Profils der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche 104 um eine virtuelle Schwenkachse 98 hin und her verschwenkt wird. Die virtuelle Schwenkachse 98 ist bei dieser Konfiguration bezogen auf die zu bearbeitende Werkstückoberfläche auf der Seite des Gestells 12 angeordnet.
  • Es ist auch denkbar, den Abstand 94 so einzustellen, dass er gleich dem Abstand 96 ist. Für diesen Fall verlagert sich die virtuelle Schwenkachse 98 in einen unendlich von der Vorrichtung 10 entfernten Bereich. Dies ermöglicht die Verwendung der Vorrichtung 10 als Linearschwinger, bei welchem eine (ungekrümmte) Wirkfläche 20 eines Finishsteins 18 parallel zu einer im Profil ungekrümmten Werkstückoberfläche verschwenkt wird.

Claims (9)

  1. Vorrichtung (10) zur Finishbearbeitung einer insbesondere gekrümmten Werkstückoberfläche (88, 104), umfassend eine Antriebseinrichtung (26) zur Erzeugung einer oszillierenden Schwenkbewegung eines Finishwerkzeughalters (14) zum Halten eines Finishwerkzeugs (16), wobei eine Wirkfläche (20) des Finishwerkzeugs (16) nicht um eine konstruktiv realisierte Schwenkachse sondern um eine virtuelle Schwenkachse (98) verschwenkbar ist, die Antriebseinrichtung (26) eine Koppel (41) zum Antrieb des Finishwerkzeughalters umfasst und die Koppel (41) jeweils verdrehbeweglich mit zwei gestellfest gelagerten Schwingen (32, 34) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abstandseinstelleinrichtung (48) zur Einstellung des Abstands der gestellfesten Lager (36, 38) der beiden Schwingen (32, 34) vorgesehen ist.
  2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandseinstelleinrichtung (48) eine Spindel (54) umfasst, mit einem ersten Gewinde (56), welches mit einem ersten Schwingenlagerträger (60) für das gestellfeste Schwingenlager (36) einer ersten Schwinge (32) zusammenwirkt und mit einem zu dem ersten Gewinde (56) gegenläufigen zweiten Gewinde (58), welches mit einem zweiten Schwingenlagerträger (62) für das gestellfeste Schwingenlager (38) einer zweiten Schwinge (34) zusammenwirkt.
  3. Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Andrückeinrichtung (24) zum Andrücken der Wirkfläche (20) des Finishwerkzeugs (16) an die Werkstückoberfläche (88, 104) vorgesehen ist, insbesondere entlang einer radial zu der virtuellen Schwenkachse (98) verlaufenden Achse (22).
  4. Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Finishwerkzeug (16) längs einer Achse verschieblich gelagert ist und dass die Achse (22) bezogen auf die virtuelle Schwenkachse (98) radial verläuft.
  5. Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (26) einen auf die Koppel (41) wirkendenden motorischen Antrieb (28) umfasst und dass eine hierdurch erzeugte Bewegung der Koppel (41) von der Koppel (41) auf die beiden Schwingen (32, 34) übertragen wird.
  6. Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der motorische Antrieb (28) als Exzenterantrieb ausgebildet ist.
  7. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Finishwerkzeughalter (14) oder die Koppel (41) einen Aufnahmeraum (82) zur Aufnahme eines Exzenters (74) aufweist, welcher innerhalb des Aufnahmeraums (82) in einer Richtung quer zu der Längserstreckung der Koppel (41) bewegbar ist.
  8. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenter (74) eine durch eine Laufrolle (80) gebildete Kontaktfläche (84) aufweist.
  9. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der gestellfesten Schwingenlager (36, 38) wie folgt eingestellt wird:
    - wenn eine im Profil konvexe Werkstückoberfläche (88) bearbeitet werden soll, ist der einzustellende Abstand (94) größer als der Abstand (96) zwischen den koppelfesten Schwingenlagern (40, 42), oder
    - wenn eine im Profil konkave Werkstückoberfläche (104) bearbeitet werden soll, ist der einzustellende Abstand (94) kleiner als der Abstand (96) zwischen den koppelfesten Schwingenlagern (40, 42) oder
    - wenn eine im Profil geradlinige Werkstückoberfläche bearbeitet werden soll, ist der einzustellende Abstand (94) gleich dem Abstand (96) zwischen den koppelfesten Schwingenlagern (40, 42).
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