DE20221899U1 - 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 Werkzeugverschleiß 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) a special meaning to. With no other manufacturing process can better values with regard to evenness, plane parallelism and roughness. Disadvantages of conventional lapping with loose Grain, however, are the relatively long processing times, a complex workpiece cleaning, high disposal costs of the used Läppsuspensionen as well as a poor automatability of the process. With the usual Fine grinding using bonded grain can indeed be higher cutting speeds and Zeitspanungsvolumina However, the higher efficiency is achieved by Restricted some systemic disadvantages: As the abrasive grinding wheels or pellets used during wear out the machining, the grinding tools frequently profiled and sharpened; This is due to the hardness of the cutting grains and the necessary Form accuracy very expensive. In addition, runs the fine grinding process with massive grinding wheels or pellets due to tool wear and Spanraumzusetzungen with abrasive particles unsteady with one with increasing Grinding time decreasing machining rate.
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, which improves the precision with improved Durability of the abrasive belt allows.
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 solved with the features of claim 1.
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 is a new finishing process on the basis of plan processing with lapping kinematics in combination with abrasives Underlay (sanding belts) allows. It will be the advantages of bonded grain processing with those of the abrasive belts combined. The abrasive on pad, sanding belt, during the fine grinding continuously from an abrasive belt roll unwound at the output, slowly through a tool feed drive over the carrier disc guided and at the tool feed drive side wound up on another sanding belt roll. To be an uncontrolled To prevent unwinding of the sanding belt, the downforce can 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 by vacuum or electromagnetic 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 performs a vertical, normal to the wing the tool carrier disk or to the workpiece surface directed, mechanical swinging motion, for example by a piezo actuator integrated into the carrier disc. By a such vertical mechanical oscillatory movement of the tool system one obtains in addition to the parallel to the workpiece surface scribing movement of the cutting grains still normal directed to the workpiece surface abrasive grain vibrations low amplitude, the microcracks in the workpiece surface produce and thus to higher Zerspanraten 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 machining together rotated with the tool carrier disc, the power supply takes place for the tool drive z. B. via 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 holders also perform a rotary movement out, in the same direction or in the opposite direction to the tool carrier disk rotation takes place, so that here is a machine kinematics comparable to conventional lapping results.
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. 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 workpiece holder also perform a rotational movement, which takes place in the same direction or in opposite directions to the tool carrier disk rotation, so that here results in a machine kinematics comparable to the conventional lapping machines. The speeds of the tool carrier disk, the workpieces or their workpiece holder and the grinding belt feed can preferably be set independently. The relative movement between the tool (grinding belt) and the workpiece produces the cutting speed required for machining the workpieces. In the areal Contact zone between the grinding belt and the workpiece, the abrasive grains bonded in the abrasive belt perform 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.According to the invention it is expedient if said pressure device to reduce the workpiece height by force works, with the grinding pressure pneumatically, hydraulically or by weight over transfer a printing plate to the at least one workpiece becomes. Here, the grinding normal force is manipulated variable and the cutting rate result size. Preferably is the pressure plate via a ball joint with a pressure piston connected; This results in a self-correction with respect 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 the said printing device weggebunden to reduce the workpiece height, z. B. works via a threaded spindle nut system.
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 a workpiece retaining ring and at least one recess For tension-free recording of a workpiece. 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 with the Adjusting abrasive belt.
Durch eine exzentrische Lagerung des Werkstückhalteringes ist zusätzlich zur Rotationsbewegung eine tangentiale Bewegung der Werkstücke zum Werkzeugsystem realisierbar.By an eccentric bearing of the workpiece retaining ring is in addition to the rotational movement a tangential movement the workpieces to the tool system realized.
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.additional for rotation there is a possibility that the tool system a vertical, normal to the support surface of the tool carrier disc or to the workpiece surface directed mechanical swinging motion performs, for example by a in the carrier disk drive shaft integrated piezo actuator. By such a vertical mechanical Oscillation of the tool system is obtained in addition to the taking place parallel to the workpiece surface Scoring motion of the cutting grains still normal to the workpiece surface directed abrasive grain oscillations of low amplitude, the microcracks create in the workpiece surface and so on higher cutting rates as well as a microscopic change 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 commercially available, high-quality abrasives be used on flexible, incompressible polyester backing. The machine concept is based on the idea, each one for the shape and 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 carrier disc supports and over this is led. The roughness is so through the sanding belt generated, the shape, however, by the tool carrier disc. Since the latter is not machined during the machining process, remains maintain their shape so that a profiling conditioning is eliminated. Due to the grinding belt feed, a quasi-stationary Process behavior can be achieved because constantly fresh cutting grain is tracked. This results in a linear machining volume curve over time and an overall higher cutting rate.
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 ability to use a sanding belt that over its tape length is one in terms of abrasive type, size, distribution, binding, stratification and / or binding structure continuously or stepwise varying abrasive belt construction. hereby Several process stages, eg. B. roughing and finishing processes, be realized at a machine setting. Nebenzeiten due From workpiece and tool changes 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).
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 may alternatively to the Einträgerscheibenvariante described above also designed as a double-carrier disc variant become. This will then be a two-sided machining without additional Re-clamping of 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
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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