DE202012008938U1

DE202012008938U1 - Maschine zur Kombinationsbearbeitung von Werkstücken

Info

Publication number: DE202012008938U1
Application number: DE201220008938
Authority: DE
Original assignee: Gehring Technologies GmbH and Co KG
Current assignee: Gehring Technologies GmbH and Co KG; Thielenhaus Technologies GmbH
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2012-09-18
Publication date: 2012-11-23
Anticipated expiration: 2022-09-19
Also published as: DE202012008938U8

Abstract

Vorrichtung zur mechanischen Oberflächenbearbeitung von mindestens zwei Funktionsflächen (47, 49, 51) eines Werkstücks (45) in mit einer Transportvorrichtung für die Werkstücke, wobei die Transportvorrichtung eine oder mehrere Werkstückaufnahmen (41) aufweist, mit einer Bearbeitungsstation zum Honen und einer Bearbeitungsstation zum Finishen ausgerüstet, dadurch gekennzeichnet, dass jede Werkstückaufnahme (41) einen separaten Drehantrieb aufweist, dass eine Bearbeitungsstation (2, 8) zum Planfinishen mit rotierendem Bearbeitungswerkzeug (32) ausgerüstet ist, dass die Bearbeitungsstation (5, 7) zum Honen einen Schlitten (11) aufweist, der über eine Linearführung an dem Ständer (44) befestigt ist, und dass eine Honahle (12) starr und drehfest an dem Schlitten (11) angeordnet ist.

Description

Die Herstellung von Werkstücken mit Bauteilgeometrien wie Flächen, Kanten und Konturen, welche zueinander in ihrer Lage toleriert sind, erfordern Bearbeitungssequenzen, welche auf einer Maschine in einer Aufspannung ablaufen. Dabei ist es entscheidend, dass die zu bearbeitende Bohrungsgeometrie sich nach der Fertigung in einer relativen und tolerierten Lage zu einer anderen Funktionsfläche befindet.
Um diese lagegerecht zugeordneten Funktionsflächen mit engen Toleranzen zu bearbeiten, bedarf es Fertigungsabfolgen, welche die Toleranzbeziehungen zu den einzelnen Flächen sukzessive aufbauen. Hierzu ist es notwendig, dass die einzelnen Verfahrensschritte in technologisch sinnvoller Reihenfolge nacheinander durchgeführt werden und somit aufgrund des unveränderten Spannungszustands Spannfehler vermieden werden und damit hohe Genauigkeiten erreichbar sind.
Diese Anforderungen liegen vor z. B. bei Zahnrädern, bei denen Bohrung und Stirnflächen in definierter Toleranz zueinander rechtwinklig angeordnet sein müssen. Darüber hinaus besteht ebenso die Forderung, die Aufnahmebohrung konzentrisch zum Kopfkreis des Rades herzustellen. In der konventionellen Fertigungstechnik von Zahnrädern werden unterschiedliche Maschinen benutzt zum Planfinishen der Stirnflächen, zum konzentrischen Schleifen der Bohrung zu Kopfkreis und zum Honen der Bohrung. Diese Prozesse sind notwendig, um dem Zahnrad in kinematischer und tribologischer Hinsicht eine hohe Funktionssicherheit und Laufqualität zu geben.
Aus dem Stand der Technik sind Lösungsansätze bekannt, welche die sequenzielle Bearbeitung auf einer Rundtischmaschine zum Gegenstand haben.
Die DE 10160280 B4 beschreibt eine Rundschaltmaschine mit mindestens sechs rotierenden Werkstückaufnahmen, wobei letztere von einem gemeinsamen Antrieb angetrieben werden. Ebenso sind alle zur Bearbeitung vorgesehenen Werkzeuge rotierend angetrieben. Eine Zuordnung von Bearbeitungsverfahren für bestimmte Bearbeitungsoperationen an bestimmten Werkstücken findet nicht statt.
Die Druckschrift DE 10016897 B4 beschreibt eine Maschine mit mindestens zwei Bearbeitungsstationen und auch rotierend antreibbaren Werkstückaufnahmen. Es wird in sehr allgemeiner Form die Bearbeitung durch Honen erwähnt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, bei der die Bearbeitungsschritte „Planfinishen” und „Honen” derart miteinander verknüpft sind, dass ein weiter verbessertes Bearbeitungsergebnis bei gleichzeitig reduzierten Herstellungskosten erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 erreicht.
Weil bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung jede Werkstückaufnahme einen separaten Drehantrieb aufweist, kann für jedes Bearbeitungsprozess die optimale Drehzahl eingehalten werden.
Außerdem führen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Werkstücke die Drehbewegung während der Honoperationen aus. Die feststehenden und starre Honahle führt lediglich eine oszillierende Bewegung aus. Dadurch kann der Spindelkopf der Honstation ohne Drehantrieb gebaut werden. Es werden lediglich die Hubbewegung und die Zustellbewegung der Honleiste vom Werkzeug ausgeführt. Das führt zur Kostenreduzierung und Vereinfachung der Maschine.
Weil die Bearbeitungsstationen zum Honen keinen Drehantrieb für die Honahle benötigen, sind sie leichter und erlauben daher höhere Hubgeschwindigkeiten und in Folge dessen eine erhöhte Abtragleistung.
Durch die nicht rotierende Bauart der Spindel ist die Zuführung der Messluft während des Honens wesentlich vereinfacht; ein Drehverteiler ist hier nicht notwendig. Daher können auch luftmessende Werkzeuge in den Hon-Stationen eingesetzt werden. Auch ist die Führung des Kühlschmierstoffes durch die Honahle sehr viel einfacher als bei einer drehenden Werkzeugaufnahme.
Auch technologisch bietet das Honen mit starrer Honspindel Vorteile: In einer ersten Honoperation, dem „Positionshonen” kann die Position der zu bearbeitenden Bohrung korrigiert und die Bearbeitungszugabe für das vorangegangene Härten rasch abgetragen werden. Es kann in diesem Fall auf das Innenrundschleifen verzichtet werden. Außerdem können die Bearbeitungsstationen vereinheitlicht werden.
Selbstverständlich werden die oben genannten Vorteile auch erreicht, wenn die erfindungsgemäße drehfeste Honspindel zum „Fertighonen” eingesetzt wird.
Technologisch gesehen ermöglicht die Auswahl der Verfahren Planfinishen, Innenrundschleifen und (Fertig-)Honen eine große Vereinfachung, da durch das Innenrundschleifen unmittelbar vor dem Honen die Bohrung mit der notwendigen Positioniergenauigkeit, respektive mit der Laufgenauigkeit von Bohrung zum Kopfkreis der Außenverzahnung, hergestellt wird.
Daher kann trotz expandierendem Honwerkzeug mit einer starren Aufnahme (Honspindel) für die Honahle gearbeitet werden. Die Achsgleichheit von Werkzeug und Bohrung ist durch das vorgelagerte Innenrundschleifen bzw. Positionshonen gegeben. Freiheitsgrade zum Zentrieren von Werkzeug und Werkstück durch kardanische Aufnahmevorrichtung oder gelenkige Werkzeuglagerung werden nicht benötigt.
Außerdem wird die Zustellung der drehfest auf dem Schlitten der Bearbeitungsstation angeordnete Honahle wird wesentlich einfacher.
Für alle Prozesse werden einheitliche Kühlschmierstoffe verwendet, sodass eine gemeinsame Aufbereitung in einem neben der Vorrichtung angeordneten Aggregat erfolgen kann. Die erforderliche Filterfeinheit und der zulässige Restschmutzgehalt richten sich nach dem Prozess, der die feinste Oberfläche zu erbringen hat.
Ein wesentliches Merkmal der Maschine ist die Möglichkeit der Taktzeitminimierung für die Optimierung der Bearbeitungszugaben bei den Prozessen „Planfinishen”, „Schleifen” und/oder „Honen”, weil die Kommunikation zwischen mehreren separaten Maschinen entfallen kann und nur die Bearbeitungsstationen der erfindungsgemäßen Vorrichtung miteinander kommunizieren.
Neben den Bearbeitungsfunktionen enthält die Maschine Messfunktionen, die sowohl Qualitäts- als auch Bearbeitungsparameter erfassen. Die geometrischen Qualitätsparameter sind der Durchmesser oder die Zylinderform einer Bohrung oder die Ebenheit und die Höhenposition einer Fläche. Beim Honen erfolgt eine Post-Prozess-Messung in einer Nachmessstation nach dem Vorhonen mit einem pneumatischen Düsenmessdorn in mehreren Ebenen. Hierbei können Durchmesser, Zylinderform und/oder Konizität erfasst werden. Beim Finishen erfolgt eine taktile Messung In-Prozess oder Post-Prozess. Hierbei können die Qualitätsparameter Ebenheit und Höhenpositon der bearbeitenden Fläche ermittelt werden. Bei einer In-Prozessmessung wird der berührende Messvorgang kurz vor Ende der Bearbeitungsoperation abgestellt, sodass nur noch wenige Überfahrungen der zu bearbeitenden Fläche mit dem Bearbeitungswerkzeug erfolgen und somit etwaige Messriefen am fertigen Bauteil vermieden werden. Auch beim Innenrundschleifen kann In-Prozess in gleicher Weise eine taktile Messung angewendet werden.
Die Überwachung der Bearbeitungsparameter an der Maschine erfolgt In-Prozess. Es werden an den Antrieben der Bearbeitungsstationen und, falls erforderlich, auch der Werkstückaufnahmen Kräfte und Drehmomente überwacht und bei Abweichungen gegebenenfalls korrigiert. Sowohl die geometrischen Qualitätsparameter als auch die Bearbeitungsparameter werden einer Feedback-Funktion zugeführt und die Steuersignale der jeweils relevanten Bearbeitungsstation zur Parameteroptimierung übermittelt.
Die Vorrichtung kann sowohl als Rundschalttisch als auch als Transfermaschine realisiert werden. Überwiegend kommen Rundschalttisch-Lösungen zur Anwendung, bei der der Rundschalttisch als kreisringförmiger Drehtisch ausgebildet ist. In der Mitte ragt eine Säule durch den Tisch und nimmt darüber die Bearbeitungseinheiten auf. Damit wird eine äußerst platzsparende Lösung erreicht.
Die Maschine besitzt eine gemeinsame Steuerung für die unterschiedlichen Bearbeitungsstationen und Antriebe. Die Flexibilität der Steuerung genügt sowohl den Erfordernissen des Planfinishens, des Innenrundschleifens, des Honprozesses und der Messfunktionen. Auch Abrichtprozesse für die Schärfung der Schleifstifte zum Innenrundschleifen bzw. der Topfscheiben zum Planfinishen werden von der gemeinsamen Steuerung verwaltet.
Schließlich werden auch die Ergebnisse der Messstation von der Maschinensteuerung ausgewertet, um optimale Ergebnisse bei minimaler Bearbeitungszeit zu erzielen.
Darüber hinaus gibt es weitere Optionen, dahingehend dass das Werkzeug drehend angeordnet ist und das Werkstück fest aufgespannt ist, indem die Drehantriebe der Werkstückaufnahmen arretiert werden. Dies kann durch eine geeignete Ansteuerung der Drehantrieb erfolgen. Ein mechanische Sperre ist in der Regel nicht erforderlich.
Beim Schleifen und beim Planfinishen ist eine optional vorhandene kardanische Lagerung des Werkstücks zu arretieren, so dass hier eine feste unbewegliche Aufnahme vorliegt. Auch ist eine Führung des Kühlschmierstoffes durch die Werkzeuge möglich. Dies kann sowohl beim Honwerkzeug, beim Schleifwerkzeug als auch bei den Finish-Werkzeug der Fall sein.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem Schlitten für die Honahle eine Zustelleinrichtung angeordnet ist. Weil die Honahle bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine Drehbewegung ausführt, ist eine solche Zustelleinrichtung sehr einfach realisierbar. Auch können Kraftmesseinrichtungen, welche die von der Zustelleinrichtung auf die Honleisten der Honahle ausgeübte Zustellkraft detektieren, einfach auf dem Schlitten beziehungsweise in die Zustelleinrichtung integriert werden. Eine wesentliche Vereinfachung ergibt sich, wie bereits erwähnt, dadurch, dass auf Drehdurchführungen und drehende Übertragungen von Signalen oder Kräften verzichtet werden kann.
Beim Abtragen der für das Härten des Werkstücks erforderlichen Bearbeitungszugabe kann und muss in aller Regel die Positionsgenauigkeit der Bohrung relativ zum Außendurchmesser des Werkstücks verbessert werden, bevor die zu bearbeitende Bohrung fertiggehont wird. Dies kann entweder durch Innenrundschleifen oder ein geeignetes Vorhonen, erreicht werden. Insbesondere das sogenannte Positionshonen mit einer starren Honahle ist hierfür geeignet.
Eine Bearbeitungsstation zum Innenrundschleifen hat eine Spindel mit Drehantrieb in der ein Schleifstift aufgenommen wird. Alternativ ist es auch möglich, die Bearbeitungsstation zum Vorhonen als Positionshoneinrichtung auszubilden. Dann kann in dieser Bearbeitungsstation sowohl der erforderliche Werkstoffabtrag als auch die Positionierung der Bohrung erfolgen. In diesem Fall kann auf eine Bearbeitungsstation zum Innenrundschleifen verzichtet werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die der Bearbeitungsstation zum Honen zugeordneten Werkstückaufnahmen während der Honbearbeitung rotieren. Dadurch wird die zum Honen erforderliche Drehbewegung des Werkstücks erzeugt, obwohl die Honahle starr und/oder drehfest an der zugehörigen Bearbeitungsstation 5 oder 7 befestigt ist.
Es ist selbstverständlich auch möglich, weitere Bearbeitungsstationen mit weiteren Prozessen, wie beispielsweise Reiben, Bandfinishen oder Bürstentgraten vorzusehen. Auch können anstelle einer Bearbeitungsstation eine Vorrichtung zum Pre-Prozess-Messen, zum Post-Prozess-Messen und/oder zum In-Prozess-Messen vorgesehen sein.
Zeichnung
Es zeigen:
1: eine schematische Seitenansicht von der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2: eine schematische Ansicht von oben auf die erfindungsgemäße Vorrichtung und
3: ein Werkstück, dass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in höchster Präzision und sehr wirtschaftlich bearbeitet werden kann.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die Maschine besteht aus einer Säule bzw. einem säulenförmigen Ständer 44 an dem unter anderem die Bearbeitungs- und Messstationen 1 bis 8 (siehe 2) angebaut sind. Der Ständer 44 ruht auf einem Unterbau 40. Um den Ständer 44 herum ist ein ringförmiger NC-gesteuerter Rundschalttisch 42 angeordnet. Er kann von der Maschinesteuerung angesteuert und um die Säule 44 gedreht werden.
Nicht sichtbar in 1 ist eine Be- und Entladestation. Dort werden die Werkstücke 45 in Werkstückaufnahme 41 des Rundschalttisches 42 eingesetzt oder daraus entnommen.
Die Werkstückaufnahmen 41 sind an dem Rundschalttisch 42 angeordnet und weisen jeweils einen separaten Drehantrieb (nicht dargestellt) auf.
Der Rundschalttisch 42 wird immer dann betätigt, wenn ein Bearbeitungsschritt abgeschlossen und die Werkstücke zur nächsten Bearbeitungsstation 1, 2, 3, .... transportiert werden sollen.
Es gibt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel insgesamt 8 Bearbeitungsstationen, die nachfolgend im Zusammenhang mit der 2 noch näher erläutert werden.
In einer Bearbeitungsstation 2 erfolgt das Planfinishen der ersten Stirnfläche eines Werkstücks 45. Das Finish-Werkzeug 32 in Form einer Topfscheibe führt die Vorschubbewegung mit der Zustellkraft F_F und eine Drehung aus. Die Vorschubbewegung ist kraftgesteuert und wird mit einem Piezosteller (nicht dargestellt) überwacht. Der Spindelantrieb und die Kraftmessung befinden sich in einem Gehäuse 31 und sind nicht sichtbar. Das Werkstück 45 führt eine gegenläufige Drehung zu der Drehung des Finish-Werkzeugs 32 aus. In der Bearbeitungsstation 2 ist auch ein Messtaster angeordnet, der einen Höhenabtrag an der Stirnseite des Werkstücks 45 feststellt und In-Prozess betrieben werden kann.
Nach einem weiterem Durchtakten wird das Werkstück in einer Wendestation 3 (siehe 2) um 180° gedreht. Somit kommt die unbearbeitete Stirnfläche des Werkstücks 45 in die obere Lage, welche im Weiteren auf einer weiteren Planfinish-Einheit 8 (siehe 2) bearbeitet wird. Beim Wenden wird das Werkstück 45 an dem Teil gegriffen, welcher aus der Werkstückaufnahme 41 herausragt.
Das nachfolgende Innenrundschleifen erfolgt in einer Bearbeitungsstation 4 und kann mit Diamant- oder CBN- oder anderen Schleifwerkzeugen (Schleifstift) 22 üblicher Bauart durchgeführt werden. Die Spindellagerung und Antriebe befinden sich in einem Gehäuse 21.
Auf dem Rundschalttisch 42 kann zwischen den Werkstückaufnahmen 41 eine Abrichtstation 9 (siehe 2) angeordnet sein, die bei Bedarf zum Schärfen an das Schleifwerkzeug 22 der Bearbeitungsstation 2 gefahren wird. Dies ist ohne Weiteres möglich, da mit dem Rundschalttisch 42 beliebige Winkelpositionen genau anfahrbar sind.
Das Honen erfolgt in den Bearbeitungsstationen 5 und 7 (siehe 2). Diese Bearbeitungsstationen 5 und 7 weisen die Besonderheit auf, dass das Werkzeug (Honahle) 12 nicht drehbar angetrieben ist, sondern nur einen linearen Hubantrieb 13 und eine Zustellung auf einem Schlitten 11 enthält. Es können ein- und mehrteilige Werkzeuge 12 mit den üblichen Honleisten mit Diamant- oder CBN-Korn zum Einsatz kommen.
Die Zustellbewegung mit der radialen Zustellkraft F_H erfolgt mit einer elektromotorischen Schrittzustellung, in der Regel kraftgesteuert. Die oszillierende Hubbewegung kann sowohl mit Kugelrollspindeln als auch mit einem Linearmotor erfolgen. Das Werkstück 45 rotiert zusammen mit der Werkstückaufnahme 41, so dass das starr aufgenommene Werkzeug 12 in die Bohrung des Werkstücks 45 eintauchen und eine Honbearbeitung durchführen kann.
Es ist möglich das Honwerkzeug 12 starr in dem Schlitten 11 aufzunehmen, da zuvor mit dem Innenrundschleifen (Bearbeitungsstation 4) oder mit dem Positionshonen (Bearbeitungsstation 5) die Bohrung genau zentrisch zu dem Außendurchmesser des Werkstücks 45 positioniert wurde und damit die Zentrumslage der Bohrung auch unter dem Honwerkzeug 12 reproduzierbar ist.
Das nachfolgende pneumatische Messen erfolgt mit einem Düsenmessdorn, der in einem darüber liegenden Nullring (nicht dargestellt) abgeglichen wird. Es können Durchmesser, Rundheit, Konizität, in Sonderfällen auch Geradheit gemessen werden. Dabei dreht sich das Werkstück 45 nicht.
Die zweite Honoperation (Bearbeitungsstation 7) ist verfahrenstechnisch ähnlich ausgelegt wie die erste Honstufe (Bearbeitungsstation 5), jedoch haben die Honleisten eine Körnung, welche die finale Topografie hinsichtlich Rauheit und Honwinkel und auch den Endzustand hinsichtlich Durchmesser, Form und Lage erstellt.
Abschließend erfolgt das Planfinishen in der Bearbeitungsstation 8 der zweiten (Stirn-)Seite, mit dem gleichen Ausgleichungskriterium wie der Prozess Planfinishen (Bearbeitungsstation 2) der ersten Stirnseite des Werkstückes.
Abweichend von diesem Ausführungsbeispiel kann die Maschine auch baukastenartig mit einer anderen Reihenfolge der Prozesse bzw. der Bearbeitungsstationen konfiguriert werden. So wäre es denkbar, dass nach dem Innenrundschleifen mit einem luftmessenden Werkzeug in der ersten Honoperationen gearbeitet wird, und nach der zweiten Honoperationen, zum Beispiel einer Reibhonoperation und eine anschließende Nach-Messstation angeordnet ist. Das luftmessende Werkzeug kann Feed Back Informationen zum Innenrundschleifen geben.
Anhand der 2 werden die einzelnen Bearbeitungsstationen des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert. Zunächst soll jedoch, zur besseren Verständlichkeit, das Werkstück 45 anhand der 3 etwas näher erläutert werden. Das Werkstück 45 kann beispielsweise ein Planetenrad sein, das an seinem Außendurchmesser eine Verzahnung (nicht dargestellt) aufweist. Koaxial zu dem Außendurchmesser ist eine Bohrung 47 vorgesehen. Um eine bestmögliche Verzahnungsqualität zu erreichen, muss die Bohrung 47 exakt konzentrisch zu dem Außendurchmesser und parallel zum Außendurchmesser des Werkstücks 45 verlaufen. Des Weiteren weist das Werkstück 45 eine erste Planfläche 49 und eine zweite Planfläche 51 auf. Da die Verzahnung am Außendurchmesser des Werkstücks 45 gehärtet ist, muss das gesamte Werkstück 45 einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Anschließend wird die Außenverzahnung hergestellt.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Planflächen 49 und 51 sowie die Innenbohrung bearbeitet. Die Bearbeitung erfolgt dabei bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in einer Vorrichtung mit insgesamt acht Stationen, die in der 2 in einer Ansicht von oben dargestellt sind und nachfolgend erläutert werden.
In einer Bearbeitungsstation 1 erfolgt das Be- und Entladen der Werkstückaufnahmen 41 (siehe 1) mit einem Werkstück. Anschließend wird der Rundschalttisch 42 einen Schritt weitergetaktet, so dass das Werkstück 45 von der Station 1 in die Station 2 wandert. Dort findet das Planfinishen der ersten Planfläche 49 statt. Dadurch wird eine Referenzfläche erzeugt, zu der genau rechtwinklig die Bohrung bearbeitet wird. Anschließend wird das Werkstück durch Takten des Rundschalttisches 42 zu der Bearbeitungsstation 3 gebracht und dort in der Werkstückaufnahme 41 gewendet. Dies bedeutet, dass nunmehr die erste Planfläche 49 in der Werkstückaufnahme als Referenzfläche beim erneuten Einspannen des Werkstücks 45 dient. Wenn das Werkstück 45 nun weitergetaktet in eine Bearbeitungsstation 4 transportiert wird, findet dort das Innenrundschleifen der Bohrung 47 statt. Mit dem Innenrundschleifen wird die Härtezugabe abgetragen und gleichzeitig die Position der Bohrung 47 relativ zu dem Außendurchmesser des Werkstücks 45 korrigiert, so dass nunmehr eine exakte Positionierung der Bohrung 47 relativ zum Außendurchmesser des Werkstücks 45 gegeben ist. Ebenso wird eine rechtwinklige Lage der Bohrung zur Referenzfläche erzeugt.
Anschließend erfolgt in einer Bearbeitungsstation 5 ein Vorhonen der Bohrung 47.
Wenn die Bearbeitung in der Station 5 als Positionshon-Prozess ausgestaltet ist, kann die Bearbeitungsstation 4 „Innenrundschleifen” entfallen. Das Positionshonen führt nämlich, wie das Innenrundschleifen auch, dazu, dass die Position und Rechtwinkligkeit der Bohrung 47 verbessert wird.
In einer Bearbeitungsstation 6 wird die Bohrung 47 vermessen und die Ergebnisse dieser Messung werden sowohl für die Bearbeitung weiterer Werkstücke in den Bearbeitungsstationen 4 und 5, aber auch für die Bearbeitung des vermessenen Werkstücks in der Bearbeitungsstation 7 verwendet.
In der Bearbeitungsstation 7 findet das Fertighonen statt. Anschließend erfolgt in einer Bearbeitungsstation 8 das Planfinishen der zweiten Planfläche 51.
Es versteht von selbst, dass mit jedem Weiterschalten des Rundschalttisches 42 immer das zuvor vollständig bearbeitete Werkstück aus einer Bearbeitungsstation herausbewegt wird und ein neues Werkstück zugeführt wird. In der Bearbeitungsstation 1 wird das aus der Bearbeitungsstation 8 transportierte Werkstück entnommen und in die dann leere Werkzeugaufnahme 41 ein neues, unbearbeitetes Werkstück 45 eingelegt.
Zu den einzelnen Bearbeitungsstationen ist noch Folgendes anzumerken:
Bearbeitungsstation 1 „Be- und Entladen”:
Das Konzept der erfindungsgemäßen Vorrichtung erlaubt es, die Werkstücke 45 über einfache Pick-and-Place-Systeme bis hin zur manuellen Bedienung zu- und abzuführen. Der Ausbaugrad dieser Bearbeitungsstation 1 richtet sich nach den Bedürfnissen des Betreibers. Die Automation kann einfach ausgelegt werden, da die Bearbeitung der Werkstücke, z. B. Planetenrädern, einzeln und nicht im Paket erfolgt.
Bearbeitungsstation 2 „Planfinishen”:
Um höchste Qualität in Bezug auf Parallelität und Rechtwinkligkeit der Bohrung 47 zu den Planflächen 49 und 51 zu erreichen, wird zunächst die erste Planfläche 49 durch Planfinishen bearbeitet.
Als Werkzeuge kommen hier bevorzugt Topfscheiben zum Einsatz, wobei Werkstückachse und Werkzeugachse versetzt zueinander stehen. Durch Neigen der Werkzeugachse können ebene, konkave oder konvexe Oberflächen der Planflächen 49 beziehungsweise 51 erreicht werden. Aufgrund des flächigen Kontakts zwischen Werkstück und Werkzeug sowie den im Vergleich zum Schleifen geringen Schnittgeschwindigkeiten entsteht eine metallisch reine Oberfläche mit erhöhten positiven Druckeigenspannungen.
Die Bearbeitung wird von der Maschinensteuerung überwacht und die Vorschubgeschwindigkeit der Zustellachsen so im Verhältnis zur verlustfrei aufgenommenen Bearbeitungskraft stets so geregelt, dass die Werkzeuge, die in Körnung, Bindung und Härte auf das zu bearbeitende Werkstück abgestimmt sind, optimal und gleich arbeiten. Außerdem ist eine Anschnitterkennung integriert.
Bearbeitungsstation 3 „Wenden”:
Nachdem an dem Werkstück 45 eine Referenzfläche 49 erzeugt worden ist, wird das Werkstück 45 um 180° in das gleiche Futter beziehungsweise die gleiche Werkstückaufnahme gewendet und liegt nun definiert darauf auf. Das Wenden und Ablegen in die gleiche Werkstückaufnahme 45 eliminiert den Fehlereinfluss eines anderen Spannfutters/einer anderen Werkstückaufnahme. Diese Position des Werkstücks 45 wird nun beibehalten, bis sämtliche anschließenden Bearbeitungsprozesse durchgeführt sind. Dadurch wird eine Genauigkeit des fertigen Werkstücks erreicht, die der Maschinengenauigkeit entspricht.
Bearbeitungsstation 4 „Bohrungsschleifen”:
Bei dieser Operation wird das variierende Aufmaß der Bohrung 47, das sich durch den Härteprozess ergeben hat, abgetragen. So ist für die nächste Bearbeitungsstation 5 „Vorhonen” ein konstanter Materialabtrag möglich.
Die Schleifeinrichtung ist für Innen- und Außenschleifoperationen konzipiert. Sie verfügt über eine Anschnitterkennung und eine Schleifkraftregelung. Optional kann das Schleifwerkzeug 22 mit der Abrichteinrichtung 9 nachgeschärft und die Geometrie der Schleifstifte 22 auch bei neu eingesetzten Werkzeugen sichergestellt werden.
Der Schleifprozess kann auf dem Oszillationsschleifen basieren.
Bearbeitungsstation 5 „Vorhonen”:
Nach dem Schleifen der Bohrung 47 erfolgt ein Vorhonprozess. Hier wird mittels eines Honwerkzeugs mit mehreren Honleisten die Bohrung nahe an das Endmaß vorgehont. Die für das Honen typisch optimierten Form- und Lagegeometrien, wie Rundheit, Zylinderform und Oberfläche werden dadurch erzeugt. Die Werkzeugzustellung erfolgt über ein elektromechanisches Zustellsystem, welches kontinuierlich Zustellmaß und Zustellkraft überwacht. Dadurch wird sichergestellt, dass sich bei der Bearbeitung der Werkstücke nur sehr geringe Maßschwankungen einstellen. Somit wird ein sehr stabiler Prozessablauf gewährleistet.
Die starre Honspindel wurde konstruktiv so ausgelegt, dass in Kombination mit der Vorrichtung hohe Schnittgeschwindigkeiten (Hubgeschwindigkeiten bis zu 40 m/min) erreicht werden können. Dies gewährleistet bei der Bearbeitung eine hohe Zerspanleistung in kürzester Zeit.
Bearbeitungsstation 6 „Nachmessen”:
Der Bohrungsdurchmesser wird über eine pneumatische Luftmesseinrichtung ermittelt. Dabei taucht ein Luftmessdorn in die vorgehonte Bohrung ein und misst deren Durchmesser in mehreren Messebenen. Durch den Abgleich der Istwerte ist zudem die Konizität der Bohrung ermittelt.
Alle Messwerte werden graphisch aufbereitet im Display der Maschinensteuerung angezeigt. Somit ist der Maschinenbediener jederzeit in der Lage, den Honprozess auf einen Blick zu überwachen und gegebenenfalls Korrekturen vorzunehmen. Zudem dienen die ermittelten Messwerte zur Steuerung der beiden Honprozesse in den Bearbeitungsstationen 5 und 7. So wird beispielsweise der Schneidmittelverschleiß und die Korrektur der Hublage zum Erreichen einer optimalen Konizität beziehungsweise Zylindrizität automatisch eingestellt.
Bearbeitungsstation 7 „Fertighonen”:
Der endgültige Zieldurchmesser und die geforderte Oberflächenqualität der Bohrung werden durch das Fertighonen erreicht. Auch in dieser Honoperation werden Werkzeuge mit mehreren Honleisten eingesetzt, die häufig mit CBN-Schneidmitteln ausgerüstet sind. Diese erzeugen die für das Honen typische Oberflächenstruktur in vorgegebener Qualität.
Bearbeitungsstation 8 „Planfinishen”:
Beim abschließenden Planfinishen wird die Werkstückhöhe an der zweiten Planfläche 51 hergestellt. Dies kann im Standard über Konstantmaßabtrag oder zur Toleranzeinengung mit Werkzeuglängenverrechnung oder über In-Prozess-Messsteuerung erfolgen. Als Werkzeuge kommen, wie auf der Bearbeitungsstation 2, Topfscheiben zum Einsatz. Diese Operation wird ebenfalls von der Maschinensteuerung überwacht, die auch gleichzeitig eine Anschnitterkennung durchführt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10160280 B4 [0005]
DE 10016897 B4 [0006]

Claims

Vorrichtung zur mechanischen Oberflächenbearbeitung von mindestens zwei Funktionsflächen (47, 49, 51) eines Werkstücks (45) in mit einer Transportvorrichtung für die Werkstücke, wobei die Transportvorrichtung eine oder mehrere Werkstückaufnahmen (41) aufweist, mit einer Bearbeitungsstation zum Honen und einer Bearbeitungsstation zum Finishen ausgerüstet, dadurch gekennzeichnet, dass jede Werkstückaufnahme (41) einen separaten Drehantrieb aufweist, dass eine Bearbeitungsstation (2, 8) zum Planfinishen mit rotierendem Bearbeitungswerkzeug (32) ausgerüstet ist, dass die Bearbeitungsstation (5, 7) zum Honen einen Schlitten (11) aufweist, der über eine Linearführung an dem Ständer (44) befestigt ist, und dass eine Honahle (12) starr und drehfest an dem Schlitten (11) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Schlitten (11) eine Zustelleinrichtung für die Honahle (12) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsstation (2, 8) zum Planfinishen eine Spindel mit einem Drehantrieb aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bearbeitungsstation (4) zum Innenrundschleifen ausgerüstet ist, und dass die Bearbeitungsstation (4) zum Innenrundschleifen eine Spindel mit einem Drehantrieb aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindeln der Bearbeitungsstationen zum Planfinishen (2, 8) und zum Innenrundschleifen (4) gegenläufig zu den Werkstückaufnahmen (41) rotieren.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Bearbeitungsstation (5,) zum Honen zugeordnete Werkstückaufnahme (41) während der Hon-Bearbeitung angetrieben wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Bearbeitungsstation zum Vorhonen (5), zum Fertighonen (7), zum Innenrundschleifen (4), zum Reiben, zum Bandfinishen und/oder zum Bürstentgraten ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Bearbeitungsstation (6) eine Vorrichtung zum Pre-Prozess-Messen, zum Post-Prozess-Messen und/oder zum In-Prozess-Messen vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen als Säule ausgebildeten zentral angeordneten Ständer (44) aufweist, und dass konzentrisch zu dem Ständer 44) ein Rundtisch (42) angeordnet ist, und dass die drehantreibbaren Werkstückaufnahmen (41) an dem e der Rundtisch (42) (42) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rundtisch (42) als NC-gesteuerter Rundtisch mit einem direkten oder indirekten Drehantrieb ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rundtisch (42) eine Vorrichtung zum Abrichten (9) mindestens eines der in den Bearbeitungsstationen (2 bis 8) eingesetzten Werkzeugen, insbesondere einer Topfscheibe (32) und/oder einem Schleifwerkzeug (22), angeordnet ist.