DE10065945A1 - Befestigungsvorrichtung für ein abrasives Bearbeitungswerkzeug - Google Patents
Befestigungsvorrichtung für ein abrasives BearbeitungswerkzeugInfo
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Abstract
Eine Befestigungsvorrichtung für eine Spindel (S) eines abrasiven Bearbeitungswerkzeuges weist einen Grundkörper (1) und eine im Grundkörper (1) schwenkbare, druckbeaufschlagbare Spindelaufnahme (2) mit einer Mittelachse (M) auf. Die Spindelaufnahme (2) ist gegenüber dem Grundkörper (1) um bezüglich der Mittelachse (M) azentrische Schwenkachsen (K) schwenkbar. Dabei weist der Grundkörper (1) eine ringförmige Kippkante (13) und die Spindelaufnahme (2) eine Führungshülse (20) und einen daran angeordneten Kraftübertragungsflansch (21) auf, wobei sich der Kraftübertragungsflansch (21) über die Kippkante (13) erstreckt, so dass die Spindelaufnahme (2) um diese Kippkante (13) schwenkbar ist. Dadurch genügen wenige Druckzylinder (3) zur Regelung einer Pendelbewegung.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Befestigungsvorrichtung für eine Spindel
eines abrasiven Bearbeitungswerkzeuges gemäss Oberbegriff des Patent
anspruches 1.
Bei maschineller, insbesondere robotergesteuerter Bearbeitung eines Werk
stückes mittels eines Entgraters oder eines anderen abrasiven Werkzeuges,
variiert der Druck, welcher auf das Werkzeug ausgeübt wird, da sich der
Abstand zwischen Werkstück und Werkzeug ständig ändert. Dies führt einer
seits zu einer verstärkten Abnutzung des Werkzeugs, andererseits können Über
belastungen des Werkzeuges auftreten, welche zur Beschädigung des Werk
zeuges oder des zu bearbeitenden Werkstückes führen können. Daher werden
Arbeiten an Werkstücken, welche hohen Qualitätsanforderungen genügen sollen,
nach wie vor oft von Hand ausgeführt.
Um dies zu vermeiden, wird in DE 42 39 344 eine roboterunterstützte Bear
beitungsvorrichtung vorgeschlagen, welche anstelle der üblicherweise verwende
ten rotierenden Abrasionswerkzeuge, wie Fräsen, Bürsten oder Feilen, ein
schabendes, federnd gelagertes Werkzeug einsetzt, welches über Kanten und
Oberfläche des Werkstückes gezogen wird. Der Einsatzbereich einer derartigen
Bearbeitungsvorrichtung ist jedoch stark eingeschränkt, da nicht alle Werk
stückformen eine derartige Bearbeitung zulassen.
Es ist zudem eine Befestigungsvorrichtung für eine Spindel eines rotierenden
Abrasionswerkzeuges bekannt, mittels welcher sich auch bei rotierender abra
siver Bearbeitung ein möglichst gleichmässiger Bearbeitungsdruck erzielen
lässt. Diese Befestigungsvorrichtung ist als Pendelmodul ausgebildet und er
möglicht dem Bearbeitungswerkzeug, Unebenheiten des zu bearbeitenden Werk
stückes durch Veränderung der Lage der Spindelachse auszugleichen, so dass
das Bearbeitungswerkzeug den Konturen des Werkstückes entlang läuft und
keinen grösseren, unerwünschten Krafteinwirkungen ausgesetzt ist.
Das Pendelmodul weist hierfür einen Grundkörper und eine im Grundkörper
schwenkbar angeordnete hülsenförmige Spindelaufnahme auf. Grundkörper und
Spindelaufnahme besitzen kugelförmige Gleitflächen, welche einen Formschluss
bilden und es der Spindelaufnahme ermöglichen, auf äussere, beliebig gerichtete
Druckveränderungen mit einer entsprechenden Schwenkbewegung zu antwor
ten. Dabei liegen die entsprechenden Schwenkachsen stets zentrisch innerhalb
der Spindelaufnahme.
Damit die Sollposition der Spindelaufnahme und der Spindel wieder erreicht
werden kann und damit die Schwenkbewegungen gedämpft verläuft, ist die
Spindelaufnahme druckbeaufschlagt. Hierfür sind im Grundkörper radial ver
teilt mehrere Druckzylinder angeordnet, welche einen geregelten Gegendruck
auf die Spindelaufnahme ausüben.
Um einen möglichst grossen Kraftregelbereich und eine möglichst feine Regulie
rung zu gewährleisten, sind im allgemeinen mindestens neun Druckzylinder
notwendig. Dies führt dazu, dass das Pendelmodul relativ gross ausgeführt wer
den muss. Dadurch ist einerseits der Einsatzbereich relativ eingeschränkt, an
dererseits sind die Herstellungskosten eines derartigen Pendelmoduls relativ
hoch.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Befestigungsvorrichtung der ein
gangs genannten Art zu schaffen, welche eine reduzierte Anzahl Druckzylinder
aufweist.
Diese Aufgabe löst eine Befestigungsvorrichtung mit den Merkmalen des
Patentanspruches 1.
In der erfindungsgemässen Befestigungsvorrichtung, auch Pendelmodul
genannt, ist eine Spindelaufnahme in einem Grundkörper so angeordnet, dass
sie um azentrische Schwenkachsen schwenkbar ist. Eine geringe Anzahl Druck
zylinder reichen zur Regelung jeglicher Pendelbewegungen aus. Es genügen hier
für bereits zwei Druckzylinder, da sich mit ihnen für jede seitliche Auslenkung
der Spindelaufnahme, unabhängig ihrer Richtung, ein rückstellendes Dreh
moment erzeugen lässt.
Erfindungsgemäss weist der Grundkörper eine ringförmige Kippkante und die
Spindelaufnahme einen Kraftübertragungsflansch auf, welcher sich über die
Kippkante erstreckt und mit Druckzylindern in Wirkverbindung steht. Dadurch
lässt sich eine gezielte Kippbewegung und Rückstellung der Spindelaufnahme
um diese Kippkante erzielen.
Eine Druckbeaufschlagung der Spindelaufnahme ermöglicht, sie im von externen
Krafteinflüssen unbelasteten Zustand an die Kippkante zu pressen, um eine
wohldefinierte Bewegung der Spindelaufnahme um die Kippkante zu erzielen.
Vorzugsweise weisen die Druckzylinder hierfür Zugstangen auf, welche den
Kraftübertragungsflansch durchsetzen.
Vorteilhaft ist, dass sich durch die Reduktion der Anzahl der Druckzylinder Pen
delmodule mit kleineren Durchmessern fertigen lassen. Da keine vollständige
kugelförmige Lagerung mehr notwendig ist, lässt sich zudem auch die Länge des
Pendelmoduls verkürzen. Dadurch ist es möglich, relativ kleine und somit mit
grösserer Flexibilität einsetzbare Pendelmodule zu schaffen. Zudem werden die
Herstellungskosten gesenkt.
Vorteilhaft ist ferner, dass sich die Spindelaufnahme dank der Zugstangen starr
innerhalb des Grundkörpers fixieren lässt.
Ein weiterer Vorteil ist, dass bei axialer Krafteinwirkung auf die Spindel
aufnahme diese zurückfedern kann, wodurch Beeinträchtigungen der Spindel
aufnahme verhindert werden können.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Patent
ansprüchen hervor.
Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von bevorzugten Aus
führungsbeispielen, welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind,
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a einen Querschnitt durch ein erfindungsgemässes Pendelmodul in
einer ersten Ausführungsform;
Fig. 1b einen Ausschnitt aus Fig. 1a in vergrösserter Darstellung;
Fig. 2 eine Ansicht des Pendelmoduls gemäss Fig. 1a von oben und
Fig. 3 eine Ansicht eines erfindungsgemässen Pendelmoduls gemäss einer
zweiten Ausführungsform.
In den Figuren sind Ausführungsformen von erfindungsgemässen Befestigungs
vorrichtungen oder Pendelmodulen zur pendelbaren Halterung eines rotierenden
abrasiven Bearbeitungswerkzeuges beziehungsweise seiner Spindel dargestellt.
Diese Befestigungsvorrichtung wird, wie eingangs erwähnt, beispielsweise unter
Einsatz von Robotern verwendet, wobei das Bearbeitungswerkzeug beispiels
weise ein Entgrater mit einer Hochfrequenzspindel ist.
Das erfindungsgemässe Pendelmodul, wie es in Fig. 1a dargestellt ist, besteht
im wesentlichen aus einem Grundkörper 1, einer in diesem Grundkörper 1
schwenk- oder pendelbar angeordneten Spindelaufnahme 2 und mindestens zwei
im Grundkörper angeordneten und mit der Spindelaufnahme 2 wirkverbundenen
Druckzylindern 3, 3'. Ferner ist in Fig. 1a eine Spindel S eines Bearbeitungs
werkzeuges und ein die Spindel umschliessender Federbalg F dargestellt. Nicht
dargestellt ist ein Motor zum Antrieb der Spindel sowie die Halterungsmittel zur
Lagerung der Spindel im Pendelmodul.
Der Grundkörper 1 weist eine rotationssymmetrische Durchführung auf, welche
von der Spindelaufnahme 2 durchsetzt ist. An einem Ende der Durchführung ist
eine Kippkante 13 ausgebildet, welche vorzugsweise geschlossen ausgebildet ist.
In anderen Ausführungsformen ist sie jedoch durchbrochen. Die Kippkante 13
geht radial nach aussen in eine geneigte, abgeschrägte Fläche 12 über, wie dies
in Fig. 1b dargestellt ist. In der Durchführung ist eine erste Gleitfläche 14 vor
handen, welche an der Kippkante 13 endet. Diese Gleitfläche beansprucht
maximal einen Drittel der gesamten Länge der Durchführung. Die restliche
Länge der Durchführung ist gegenüber der ersten Gleitfläche 14 zurückgestuft
ausgebildet.
Der Grundkörper 1 weist ferner mindestens zwei mit einem Druckmedium füll
bare Druckräume 11 zur Aufnahme der Druckzylinder 3 auf. Diese Druckräume
11 sind nach aussen über ventilgesteuerte Einlassöffnungen 10 verbunden, um
den Druck innerhalb der Druckräume 11 zu regeln. Vorzugsweise wird als
Druckmedium Pressluft eingesetzt.
Jeder dieser im Grundkörper 1 angeordneten Druckzylinder 3 weist einen
Kolbenkörper 30 und eine mit dem Kolbenkörper 30 verbundene Zugstange 31
auf, welche im Druckraum 11 des Grundkörpers 1 nach Massgabe des Druck
mediums bewegbar angeordnet sind.
Die Spindelaufnahme 2 besteht im wesentlichen aus einer zylindrischen
Führungshülse 20 zur Aufnahme der Spindel 5 des Bearbeitungswerkzeuges und
einem an der Führungshülse 20 angeordneten Kraftübertragungsflansch 21. Die
Führungshülse 20 durchsetzt die Durchführung des Grundkörpers 1 und defi
niert im unausgelenkten Zustand eine Mittelachse M, welche mit der Spindel
achse zusammenfällt. Die Führungshülse 20 endet an der ringförmigen Kipp
kante 13, über welche sich der Kraftübertragungsflansch 21 hinausragt. Dabei
ist die abgeschrägte Fläche 12 vom Kraftübertragungsflansch weggeneigt, so
dass die Spindelaufnahme 2 über die Kippkante 13 schwenkbar oder kippbar ist.
Der Kraftübertragungsflansch 21 ist geschlossen ringförmig oder durchbrochen
ausgebildet. Der die Kippkante 13 überragende Teil des
Kraftübertragungsflansches 21 ist mit den Druckzylindern 3, 3' wirkverbunden.
Hierfür weist der Flansch 21 Durchführungen 21' auf, in welche Zugstangen 31
eingreifen, wobei deren Zugstangenköpfe 32 auf dem Kraftübertragungsflansch
21 aufliegen. Dabei sind die Druckzylinder 3 beziehungsweise die Zugstangen 31
so angeordnet, dass die Summe ihrer Kräfte mit der Mittelachse M
zusammenfallen, das heisst, im Falle von zwei Druckzylindern sind diese
diametral zueinander angeordnet, wie dies in Fig. 2 ersichtlich ist.
Der Kraftübertragungsflansch 21 ist mittels der Druckzylinder 3 an die Kipp
kante 13 gezogen, so dass die Spindelaufnahme 2 auch im von externen Kraft
einflüssen unbelasteten Zustand an die Kippkante 13 gepresst ist.
Auch die Führungshülse 20 weist eine Gleitfläche, die zweite Gleitfläche oder
Führungsfläche 22, auf, welche auf gleicher Höhe wie die erste Gleitfläche 14
angeordnet ist. Die Gleitflächen 14 und die Führungsfläche 22 weisen leicht
unterschiedliche Formen auf, so dass sie einen Zwischenraum bilden.
Vorzugsweise ist die Führungsfläche 22 der Führungshülse 2 durch den
zylindrischen Mantel der Führungshülse 2 gebildet und die Gleitfläche 14 des
Grundkörpers 1 leicht gewölbt bzw. konvex geformt. Dadurch ist es möglich, dass
die Spindelaufnahme 2 um die Kippkante 13 kippen kann, trotzdem jedoch eine
Führung durch die Führungsfläche 22 erhält.
In der hier dargestellten, bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der
Gleitfläche 14 und der Führungsfläche 22 ein federnder Gleitkörper 4
angeordnet, um die Führung zu verbessern.
Wie in Fig. 1a dargestellt, ist der Kraftübertragungsflansch 21 gestuft ausge
bildet, wobei der von den Zugstangen 31 durchsetzte Teil in den Grundkörper 1
hineinragt. Dabei ist die Tiefe der Stufe so gewählt, dass die Druckbeauf
schlagung durch die Zugstange 31 in einer Ebene erfolgt, welche die Gleitflächen
14,22 schneidet und vorzugsweise senkrecht zur Mittelachse M liegt.
Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Führungshülse ferner eine,
vorzugsweise umlaufende Rückhaltenase 23 auf, welche axial beabstandet zur
Abstufung 15 der Durchführung des Grundkörpers 1 angeordnet ist. Bei Kraft
einwirkung parallel zur Mittelachse bilden Rückhaltenase 23 und Abstufung 15
einen Rückhalt für die Spindelaufnahme 2 und das Bearbeitungswerkzeug, um
eine Kraftübertragung auf einen Antrieb des Bearbeitungswerkzeuges zu ver
hindern.
Bei einem seitlichen äusseren Krafteinfluss auf das Bearbeitungswerkzeug und
somit auf die Spindelaufnahme 2 hingegen kippt die Spindelaufnahme 2 über die
Kippkante 13 ab, wobei die Schwenkachse K eine Tangente dieser Kippkante 13
ist und somit azentrisch zur durch die Spindelachse definierten Mittelachse M
liegt. In Fig. 1a ist eine Schwenkachse K eingetragen, welche senkrecht in die
Blattebene hineinragt. Durch die Druckbeaufschlagung und insbesondere durch
den anpressenden Vordruck wird eine gezielte Bewegung ausgeführt, welche sich
durch die Druckzylinder ebenso gezielt ausgleichen lässt.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Pendel
moduls, welche vier Druckzylinder 3 aufweist. Zwei diametral entgegengesetzte
Druckzylinder sind dabei die Arbeitszylinder 3', welche für die Rückstellung der
pendelnden Spindelaufnahme 2 zuständig sind. Zwei weitere Druckzylinder
bilden die Fixierungszylinder 3", welche zur Fixierung der Spindelaufnahme 2
eingesetzt werden, im Falle, dass die Bearbeitung mit einem fixierten, nicht
pendelnden Bearbeitungswerkzeug erfolgen soll.
Arbeitszylinder 3' und Fixierzylinder 3" sind formgleich aufgebaut, vorzugsweise
sind die Fixierzylinder 3" jedoch grösser ausgebildet und mit einem höheren
Arbeitsdruck versehen. Typische Werte für die Arbeitszylinder 3' liegen bei
3-4 at (290-390 kPa) und für die Fixierzylinder 3" bei 6 at (580 kPa).
Durch das Hinzuschalten von weiteren Druckzylindern, was hier jedoch nicht
dargestellt ist, lässt sich der Kraftregelbereich noch vergrössern.
Das erfindungsgemässe Pendelmodul ermöglicht somit eine definiert gesteuerte
Pendelbewegung wie auch eine Fixierung eines abrasiven Bearbeitungswerk
zeuges unter Verwendung von relativ wenigen Druckzylindern.
S Spindel
F Federbalg
M Mittelachse
K Kippachse
F Federbalg
M Mittelachse
K Kippachse
1
Grundkörper
10
Einlassöffnung
11
Druckraum
12
geneigte Fläche
13
ringförmige Kippkante
14
erste Gleitfläche
15
Abstufung
2
Spindelaufnahme
20
Führungshülse
21
Kraftübertragungsflansch
21
' Durchführung
22
zweite Gleitfläche
23
Rückhaltenase
3
Druckzylinder
3
' Arbeitszylinder
3
" Fixierungszylinder
30
Kolbenkörper
31
Zugstange
32
Zugstangenkopf
4
Gleitkörper
Claims (10)
1. Befestigungsvorrichtung für eine Spindel (S) eines abrasiven Bear
beitungswerkzeuges, wobei die Befestigungsvorrichtung einen Grundkörper
(1) und eine im Grundkörper (1) schwenkbare, druckbeaufschlagbare Spin
delaufnahme (2) mit einer Mittelachse (S) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spindelaufnahme (2) gegenüber dem Grundkörper (1) um bezüglich der
Mittelachse (M) azentrische Schwenkachsen (K) schwenkbar ist.
2. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Grundkörper (1) eine ringförmige Kippkante (13) aufweist und
dass die Spindelaufnahme (2) eine Führungshülse (20) und einen daran an
geordneten Kraftübertragungsflansch (21) aufweist, wobei sich der
Kraftübertragungsflansch (21) über die Kippkante (13) erstreckt.
3. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kraftübertragungsflansch (21) mit mindestens zwei Druckzylindern (3)
in Wirkverbindung steht.
4. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Spindelaufnahme (2) durch die Druckbeaufschlagung im von externen
Krafteinflüssen unbelasteten Zustand an die Kippkante (13) gepresst ist.
5. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Druckzylinder (3) Zugstangen (31) aufweisen, welche
den Kraftübertragungsflansch (21) durchsetzen.
6. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
der Grundkörper (1) im Bereich der Kippkante (13) eine gegenüber dem
Kraftübertragungsflansch (21) geneigte Fläche (12) aufweist.
7. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, dass der Grundkörper (1) und die Spindelaufnahme (2)
einander gegenüberliegende, gegeneinander gleitend verschiebbare Be
rührungsflächen (14, 22) aufweisen, wobei zwischen gegenüberliegenden Be
rührungsflächen (14, 22) ein Zwischenraum vorhanden ist.
8. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine der Berührungsflächen (14) gewölbt ist.
9. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kraftübertragungsflansch (2) von mindestens vier Druckzylindern (3')
durchsetzt ist, wobei mindestens zwei erste Druckzylinder Arbeitszylinder
(3') zur Führung der Bewegung der Spindelaufnahme (2) sind und min
destens zwei zweite Druckzylinder Fixierungszylinder (3") zur Fixierung
der Spindelaufnahme (2) im Grundkörper (1) sind.
10. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Spindelaufnahme (2) eine Rückhaltenase (23) aufweist zur Begrenzung
einer achsialen Bewegung der Spindelaufnahme (2).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10065945A DE10065945A1 (de) | 1999-12-29 | 2000-12-20 | Befestigungsvorrichtung für ein abrasives Bearbeitungswerkzeug |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19963715 | 1999-12-29 | ||
DE10065945A DE10065945A1 (de) | 1999-12-29 | 2000-12-20 | Befestigungsvorrichtung für ein abrasives Bearbeitungswerkzeug |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10065945A1 true DE10065945A1 (de) | 2001-10-11 |
Family
ID=7934953
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10065945A Withdrawn DE10065945A1 (de) | 1999-12-29 | 2000-12-20 | Befestigungsvorrichtung für ein abrasives Bearbeitungswerkzeug |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10065945A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104100593A (zh) * | 2014-05-14 | 2014-10-15 | 苏州好特斯模具有限公司 | 一种拉杆式单点阀针气缸 |
CN114985184A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-09-02 | 精进百思特电动(上海)有限公司 | 电机的花键涂脂装置 |
-
2000
- 2000-12-20 DE DE10065945A patent/DE10065945A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104100593A (zh) * | 2014-05-14 | 2014-10-15 | 苏州好特斯模具有限公司 | 一种拉杆式单点阀针气缸 |
CN104100593B (zh) * | 2014-05-14 | 2016-04-06 | 苏州好特斯模具有限公司 | 一种拉杆式单点阀针气缸 |
CN114985184A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-09-02 | 精进百思特电动(上海)有限公司 | 电机的花键涂脂装置 |
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Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ABB SCHWEIZ AG, BADEN, CH |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |