DE10222956B4 - fine grinding machine - Google Patents
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Abstract
Feinschleifmaschine
mit
– einer
Werkzeugträgerscheibe
(1), die eine plan bearbeitete Tragfläche aufweist und über einen
Antrieb (2) um eine senkrecht auf dieser Tragfläche stehende Scheibendrehachse
(3) drehbar ist;
– einem
Schleifband (6), das während
der Feinbearbeitung mit einer Vakuum- oder elektromagnetische Spannung
zur Unterstützung
der Haftung des Schleifbandes (6) auf der Tragfläche der Werkzeugträgerscheibe
(1) kontinuierlich von einer abtriebsseitig an der Werkzeugträgerscheibe
(1) gelagerten Schleifband-Abwickelrolle (7) abgezogen, gleitend über die
Tragfläche
der Werkzeugträgerscheibe
(1) gezogen und von einer angetriebenen, antriebsseitig an der Werkzeugträgerscheibe
(1) gelagerten Schleifband-Aufwickelrolle (8) aufgewickelt wird;
– zumindest
einem zur Aufnahme von zumindest einem Werkstück (15) ausgelegten Werkstückhalter
(11), der oberhalb von der Tragfläche der Werkzeugträgerscheibe (1)
oder von dem Schleifband (6) angeordnet und drehbar um eine parallel
zur Scheibendrehachse (3) liegende Werkstückdrehachse (12) gelagert ist;
und mit
– einer
das zumindest eine Werkstück
(15) zur Reduktion seiner Werkstückhöhe senkrecht
zur Tragfläche
der...Fine sanding machine with
- A tool carrier disc (1) having a plane-machined support surface and about a drive (2) about a perpendicular to this support disc rotation axis (3) is rotatable;
A grinding belt (6), which during the finishing with a vacuum or electromagnetic tension to support the adhesion of the abrasive belt (6) on the support surface of the tool carrier disc (1) continuously from a driven side of the tool carrier disc (1) mounted abrasive belt unwinding roller ( 7) pulled off, slid over the support surface of the tool carrier disc (1) and is wound by a driven, on the drive side on the tool carrier disc (1) mounted abrasive belt take-up reel (8);
At least one workpiece holder (11) designed to receive at least one workpiece (15), which is arranged above the support surface of the tool carrier disk (1) or the grinding belt (6) and rotatable about a workpiece axis of rotation (12) lying parallel to the disk rotation axis (3) ) is stored; and with
- One that at least one workpiece (15) to reduce its workpiece height perpendicular to the wing of the ...
Description
Die Erfindung betrifft eine Feinschleifmaschine.The The invention relates to a fine grinding machine.
Bei der Planbearbeitung hochwertiger Bauteile kommt der Läppkinematik (Läppen, Polieren, Feinschleifen) eine besondere Bedeutung zu. Mit keinem anderen Fertigungsverfahren lassen sich bessere Werte hinsichtlich Ebenheit, Planparallelität und Rauheit erreichen. Nachteile der konventionellen Läppbearbeitung mit losem Korn sind jedoch die relativ langen Bearbeitungszeiten, eine aufwändige Werkstückreinigung, hohe Entsorgungskosten der eingesetzten Läppsuspensionen sowie eine schlechte Automatisierbarkeit des Prozesses. Mit dem üblichen Feinschleifen unter Verwendung gebundenen Korns lassen sich zwar höhere Schnittgeschwindigkeiten und Zeitspanungsvolumina erreichen, die höhere Wirtschaftlichkeit wird jedoch durch einige systemimmanente Nachteile wieder eingeschränkt: Da die verwendeten Schleifmittel-Schleifscheiben oder Pellets während der Bearbeitung verschleißen, müssen die Schleifwerkzeuge häufig profiliert und geschärft werden; dies ist aufgrund der Härte der Schneidkörner und der notwendigen Formgenauigkeit sehr aufwändig. Außerdem verläuft der Feinschleifprozess mit massiven Schleifscheiben oder Pellets infolge von Werkzeug verschleiß und Spanraumzusetzungen mit Schleifpartikeln instationär mit einer mit zunehmender Schleifdauer abnehmenden Zerspanrate.at The plan processing of high-quality components comes with lapping kinematics (Lapping, Polishing, fine grinding) is of particular importance. With nobody Other manufacturing methods can give better values in terms of Flatness, plan parallelism and reach roughness. Disadvantages of conventional lapping processing with loose grain, however, are the relatively long processing times, an elaborate workpiece cleaning, high disposal costs of the used Läppsuspensionen and a bad Automation of the process. With the usual fine grinding under Although using bonded grain, higher cutting speeds can be achieved and achieve timeslot volumes that will become more cost effective However, limited by some systemic disadvantages again: Since the used abrasive grinding wheels or pellets during the Wear out, have to the grinding tools frequently profiled and sharpened become; This is due to the hardness the cutting grains and the necessary form accuracy very expensive. In addition, the fine grinding process runs with massive grinding wheels or pellets due to tool wear and Spanraumzusetzungen unsteady with abrasive particles with a decreasing cutting rate as the grinding time increases.
Aus
der
Aus
der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feinschleifmaschine zu entwickeln, die eine erhöhte Präzision bei verbesserter Haltbarkeit des Schleifbandes ermöglicht.Of the Invention is based on the object, a fine grinding machine develop that increased one precision allows for improved durability of the abrasive belt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Feinschleifmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These Task is according to the invention with a Fine grinding machine with the features of claim 1 solved.
Mit dem erfindungsgemäßen Maschinenkonzept wird ein neues Feinbearbeitungsverfahren auf der Basis der Planbearbeitung mit Läppkinematik in Kombination mit Schleifmitteln auf Unterlage (Schleifbändern) ermöglicht. Dabei werden die Vorteile der Bearbeitung mit gebundenem Korn mit denen der Schleifbänder kombiniert. Das Schleifmittel auf Unterlage, Schleifband, wird während der Feinschleifbearbeitung kontinuierlich von einer Schleifbandrolle am Abtrieb abgewickelt, langsam durch einen Werkzeugvorschubantrieb über die Trägerscheibe geführt und an der Werkzeugvorschubantriebsseite auf eine weitere Schleifbandrolle aufgewickelt. Um ein unkontrolliertes Abwickeln des Schleifbandes zu verhindern, kann der Abtrieb mit einer Bremseinrichtung, z. B. einer Lamellenbremse versehen sein.With the machine concept according to the invention will be a new finishing process based on the plan processing with lapping kinematics in combination with abrasive on backing (sanding belts) allows. The benefits of working with bonded grain with those of the sanding belts combined. The abrasive on backing, abrasive tape, is used during the Fine grinding continuously from an abrasive belt roller unwound at the output, slowly through a tool feed drive on the carrier disc guided and on the tool feed drive side to another sanding belt roll wound. To uncontrolled unwinding of the sanding belt To prevent the output with a braking device, for. B. be provided a multi-disc brake.
Die Haftung des Schleifbandes auf der Tragfläche der Werkzeugträgerscheibe wird zusätzlich durch Vakuumspannung oder elektromagnetisch unterstützt.The Adhesion of the sanding belt on the support surface of the tool carrier disk is additionally through Vacuum voltage or electromagnetically supported.
Das Werkzeugsystem führt eine vertikal, normal zur Tragfläche der Werkzeugträgerscheibe bzw. zur Werkstückoberfläche gerichtete, mechanische Schwingbewegung aus, beispielsweise durch einen in die Trägerscheibe integrierten Piezo-Aktor. Durch eine derartige vertikale mechanische Schwingbewegung des Werkzeugsystems erhält man zusätzlich zu der parallel zur Werkstückoberfläche erfolgenden Ritzbewegung der Schneidkörner noch normal zur Werkstückoberfläche gerichtete Schleifkornschwingungen geringer Amplitude, die Mikrorisse in der Werkstückoberfläche erzeugen und so zu höheren Zerspanraten sowie zu einer mikroskopisch veränderten Oberflächentopographie führen.The Tool system leads a vertical, normal to the wing the tool carrier disc or directed to the workpiece surface, mechanical swinging motion, for example, by a in the carrier disc integrated piezo actuator. By such a vertical mechanical Oscillation of the tool system is obtained in addition to the parallel to Workpiece surface scoring movement the cutting grains still normal to the workpiece surface Low amplitude abrasive grain vibrations that create microcracks in the workpiece surface and so to higher cutting rates as well as to a microscopically altered surface topography to lead.
Da der Schleifbandantrieb während der Bearbeitung zusammen mit der Werkzeugträgerscheibe rotiert, erfolgt die Energieversorgung für den Werkzeugantrieb z. B. über Schleifringübertrager.There the sanding belt drive during the machining is rotated together with the tool carrier disc takes place the power supply for the tool drive z. B. over A slip ring transmission.
Die Werkstückhalter führen ebenfalls eine Drehbewegung aus, die gleichsinnig oder gegensinnig zur Werkzeugträgerscheibenrotation erfolgt, so dass sich hier eine Maschinenkinematik vergleichbar der konventioneller Läppmaschinen ergibt.The Workpiece holder to lead also a rotational movement, the same direction or in opposite directions for tool carrier disk rotation takes place, so that here is a machine kinematics comparable to conventional lapping machines results.
Die Drehzahlen der Werkzeugträgerscheibe, der Werkstücke bzw. ihrer Werkstückhalter sowie der Schleifbandvorschub lassen sich vorzugsweise unabhängig voneinander einstellen. Durch die Relativbewegung zwischen Werkzeug (Schleifband) und Werkstück wird die für die Zerspanung der Werkstücke erforderliche Schnittgeschwindigkeit erzeugt. In der flächenhaften Kontaktzone zwischen Schleifband und Werkstück führen die im Schleifband gebundenen Schleifkörner eine Ritzbewegung parallel zur Werkstückoberfläche aus.The Speeds of the tool carrier disc, the workpieces or their workpiece holder as well as the sanding belt advance can be preferably independently to adjust. Due to the relative movement between tool (sanding belt) and workpiece will the for the machining of workpieces required cutting speed generated. In the areal Contact zone between the grinding belt and workpiece lead the bonded in the sanding belt abrasive grains a scoring motion parallel to the workpiece surface.
Erfindungsgemäß ist es zweckmäßig, wenn die genannte Druckeinrichtung zur Reduktion der Werkstückhöhe kraftgebunden arbeitet, wobei der Schleifdruck pneumatisch, hydraulisch oder mittels Gewichtskraft über eine Druckplatte auf das zumindest eine Werkstück übertragen wird. Hierbei ist die Schleifnormalkraft Stellgröße und die Zerspanrate Ergebnisgröße. Vorzugsweise ist die Druckplatte über ein Kugelgelenk mit einem Druckkolben verbunden; hierdurch ergibt sich eine Selbstkorrektur bezüglich der Lage der beiden Wirkpartner Werkstück und Werkzeug.It is according to the invention expedient if the said printing device for reducing the workpiece height force-tied works, with the grinding pressure pneumatically, hydraulically or by weight over a Pressure plate is transmitted to the at least one workpiece. Here is the grinding normal force control value and the Cutting rate Result size. Preferably is the pressure plate over a ball joint connected to a pressure piston; thereby results self-correction the position of the two active partners workpiece and tool.
Es ist aber auch möglich, dass die genannte Druckeinrichtung zur Reduktion der Werkstückhöhe weggebunden, z. B. über ein Gewindespindel-Muttersystem arbeitet.It but it is also possible that said printing device is tied away to reduce the workpiece height, z. B. over a threaded spindle nut system works.
Es ist vorteilhaft, wenn der zumindest eine Werkstückhalter einen Werkstückhaltering und zumindest eine Aussparung zur spannungsfreien Aufnahme eines Werkstückes aufweist. Dabei kann jeder Werkstückhalter einen eigenen Drehantrieb aufweisen. Es ist aber auch möglich, dass sich die Rotation des Werkstückhalteringes durch Reibungskopplung mit dem Schleifband einstellt.It is advantageous if the at least one workpiece holder has a workpiece retaining ring and at least one recess for tension-free recording of a workpiece having. Each workpiece holder can have its own rotary drive exhibit. But it is also possible that the rotation of the workpiece retaining ring by frictional coupling adjusted with the sanding belt.
Durch eine exzentrische Lagerung des Werkstückhalteringes ist zusätzlich zur Rotationsbewegung eine tangentiale Bewegung der Werkstücke zum Werkzeugsystem realisierbar.By an eccentric mounting of the workpiece retaining ring is in addition to Rotational movement a tangential movement of the workpieces for Tool system feasible.
Ergänzend zur Rotation besteht die Möglichkeit, dass das Werkzeugsystem eine vertikale, normal zur Tragfläche der Werkzeugträgerscheibe bzw. zur Werkstückoberfläche gerichtete mechanische Schwingbewegung ausführt, beispielsweise, durch einen in die Trägerscheibenantriebswelle integrierten Piezo-Aktor. Durch eine derartige vertikale mechanische Schwingbewegung des Werkzeugsystems erhält man zusätzlich zu der parallel zur Werkstückoberfläche erfolgenden Ritzbewegung der Schneidkörner noch normal zur Werkstückoberfläche gerichtete Schleifkornschwingungen geringer Amplitude, die Mikrorisse in der Werkstückoberfläche erzeugen und so zu höheren Zerspanraten sowie zu einer mikroskopisch veränderten Oberflächentopographie führen.In addition to Rotation there is the possibility that the tooling system has a vertical, normal to the wing of the Tool holder disk or directed to the workpiece surface performs mechanical swinging motion, For example, by a built-in the carrier disk drive shaft piezo actuator. By such a vertical mechanical oscillating movement of the tool system receives one additionally to the taking place parallel to the workpiece surface Scratching motion of the cutting grains still normal to the workpiece surface Abrasive grain oscillations of low amplitude, the microcracks in the Create workpiece surface and so to higher Zerspanraten and lead to a microscopically altered surface topography.
Bei dem erfindungsgemäßen Maschinenkonzept können vorzugsweise handelsübliche, qualitativ hochwertige Schleifmittel auf flexibler, inkompressibler Polyesterunterlage eingesetzt werden. Dabei liegt dem Maschinenkonzept die Idee zugrunde, die jeweils für die Form und für die Rauheit der Werkstücke verantwortlichen Erzeugungskomponenten voneinander zu trennen. Diese Trennung wird durch die Verwendung von Schleifmittel auf Unterlage erreicht, wobei sich das Schleifband auf der Tragfläche der Werkzeugträgerscheibe abstützt und über diese geführt wird. Die Rauheit wird also durch das Schleifband erzeugt, die Form hingegen durch die Werkzeugträgerscheibe. Da Letztere bei dem Bearbeitungsvorgang nicht zerspant wird, bleibt ihre Form erhalten, so dass ein profilierendes Konditionieren entfällt. Durch den Schleifbandvorschub kann ein quasistationäres Prozessverhalten erzielt werden, da ständig frisches Schneidkorn nachgeführt wird. Hierdurch ergibt sich ein linearer Zerspanungsvolumenverlauf über der Zeit und eine insgesamt höhere Zerspanrate.at the machine concept according to the invention can preferably commercial, high quality abrasive on more flexible, incompressible Polyester pad are used. This is the machine concept Underlying the idea, each for the form and for the roughness of the workpieces separate responsible production components from each other. These Separation is by the use of abrasive on backing achieved, with the sanding belt on the support surface of the Tool holder disk supported and over this led becomes. The roughness is thus generated by the abrasive belt, the shape however, through the tool carrier disk. Since the latter is not machined during the machining process, remains maintain their shape so that a profiling conditioning is eliminated. By The grinding belt feed can achieve a quasi-stationary process behavior be there constantly tracked fresh cutting grain becomes. This results in a linear machining volume profile over the Time and an overall higher Metal removal.
Erfindungsgemäß besteht die Möglichkeit, ein Schleifband einzusetzen, das über seine Bandlänge einen hinsichtlich Schleifmittelart, -größe, -verteilung, -bindung, -schichtung und/oder Bindungsstruktur kontinuierlich oder stufenweise variierenden Schleifbandaufbau aufweist. Hierdurch können mehrere Prozessstufen, z. B. Schrupp- und Schlichtprozesse, bei einer Maschineneinstellung realisiert werden. Nebenzeiten aufgrund von Werkstück- und Werkzeugwechsel lassen sich somit verringern.According to the invention the possibility of one Use abrasive belt, the over his band length one in terms of abrasive type, size, distribution, binding, Stratification and / or bonding structure continuously or stepwise having varying abrasive belt construction. This allows several Process stages, eg B. roughing and finishing processes, at a machine setting will be realized. Non-productive times due to workpiece and tool change can thus be reduced.
Durch Variation des vorstehend genannten Schleifbandaufbaus lassen sich Verbesserungen hinsichtlich des Bearbeitungsprozesses (Zerspanrate) sowie der Werkstückqualität (Formgenauigkeit, Werkstückrauheit und Oberflächenausbildung) erzielen.By Variation of the abovementioned abrasive belt structure can be Improvements regarding the machining process (cutting rate) as well the workpiece quality (shape accuracy, workpiece roughness and surface education) achieve.
Das erfindungsgemäße Maschinenkonzept kann alternativ zu der vorstehend beschriebenen Einträgerscheibenvariante auch als Zweiträgerscheibenvariante ausgeführt werden. Hierdurch wird dann eine Zweiseitenbearbeitung ohne zusätzliches Umspannen der Werkstücke ermöglicht.The inventive machine concept can Alternatively to the Einträgerscheibenvariante described above as well Two carrier disc version accomplished become. This will then be a two-sided machining without additional Clamping the workpieces allows.
In der Zeichnung ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigenIn The drawing is an exemplary embodiment of the invention shown schematically. Show it
Die
Die
dargestellte Feinschleifmaschine besteht im Wesentlichen aus einer
Werkzeugträgerscheibe
Vorgesehen
ist ferner ein Schleifband
Die
dargestellte Feinschleifmaschine weist ferner zwei Werkstückhalter
Die
Werkstücke
Die
linke mittlere Darstellung zeigt ein Schleifkorn
Die
beiden unteren Schleifbänder-Beispiele zeigen
strukturierte Oberflächen,
die jeweils durch ein Schleifkorn
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