DE29819442U1 - Vorrichtung zur Feinbearbeitung einer im wesentlichen zylindrischen Werkstückoberfläche - Google Patents
Vorrichtung zur Feinbearbeitung einer im wesentlichen zylindrischen WerkstückoberflächeInfo
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Description
Vorrichtung zur Feinbearbeitung einer im wesentlichen zylindrischen Werkstückoberfläche
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung einer im wesentlichen zylindrischen Werkstückoberfläche
mittels Feinbearbeitungsmittel, insbesondere eine Bandfinishvorrichtung, mit mindestens einem Andrückelement, das einen
Andrückabschnitt mit einer Andrückfläche zum Andrücken des Feinbearbeitungsmittels in einer Andrückrichtung an die
Werkstückoberfläche aufweist, und mit Mitteln zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Werkstückoberfläche und
Feinbearbeitungsmittel.
10 Die zunehmende Leistungssteigerung von Verbrennungsmotoren durch höhere Verdichtung und schnellere Drehzahlen bringt
unter anderem die Forderung nach Verschleißminderung von Lagerstellen, um bessere Laufqualitäten zu erhalten. Hierzu
ist es beispielsweise bekannt, die im wesentlichen zylindri-
15 sehen oder axial leicht gewölbten Hauptlager und Hublager von
Kurbelwellen oder Nockenwellen nach dem Schleifen einer zusätzlichen Feinbearbeitungsbehandlung zu unterziehen, um
die Oberfläche nach Struktur, Rauhigkeit und Traganteil noch weiter zu verfeinern. Hierfür haben sich besonders das
2 0 Außenhonen und das Bandfinishen bewährt. Beim Honen werden
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als abrasive Feinbearbeitungsmittel Honsteine oder Diamantleisten eingesetzt, die an die relativ zum Feinbearbeitungsmittel
drehend und kurzhubig axial bewegte Werkstückoberflächen angedrückt werden. Beim Bandfinishen wird als Feinbearbeitungsmittel
ein Schleifband oder Polierband eingesetzt. Ein formgerecht ausgebildetes Andrückelement, das selbst
keinem Verschleiß unterliegt, drückt das Schleifband über einen geeigneten Umschlingungswinkel möglichst flächig an die
drehende und axial oszillierende Werkstückoberfläche an.
Man kann zwei Bearbeitungsverfahren mit jeweils spezifischen
Vorteilen und Nachteilen unterscheiden. Beim Andrücken des Feinbearbeitungsmittels mit einer relativ weichen bzw.
nachgiebigen Andrückfläche ist es durch die dadurch mögliche lokale Anpassung der Andrückfläche an die Geometrie der
Werkstückoberfläche möglich, Schleifband über eine relativ große Fläche anzudrücken. Dadurch sind hohe Abtragsleistungen
möglich. Allerdings sind mit weichen Andrückflächen keine oder nur geringe Formkorrekturen möglich, da Unrundheiten
nicht vollständig abgetragen werden können.
0 Korrekturen der Makroform der Werkstückoberfläche können mit
harten Andrückflächen erreicht werden, die bei welligen Oberflächen auf den Spitzen der Wellen aufliegen und diese
bevorzugt abtragen. Dadurch ist es möglich, die vorgegebene Form einer starren Andrückfläche auf die bearbeitete Werk-5
Stückoberfläche zu übertragen bzw. zu kopieren. Beim Bandfinishen wird hierzu meist im wesentlichen inkompressibles
Schleifband verwendet.
Bei starren bzw. harten Andrückflächen ist es schon als
nachteilig empfunden worden, daß deren Krümmung der Krümmung 0 der Werkstückoberfläche sehr genau angepaßt sein muß, um eine
gleichmäßige Druckverteilung entlang des Umfanges zu gewähr-
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leisten. Eine ungleichmäßige Druckverteilung kann sich
insbesondere auch dann ergeben, wenn beispielsweise beim Feinbearbeiten von Kurbelwellen oder Nockenwellen die zu
bearbeitenden Mittenlager, deren Außenflächen idealerweise koaxial zur Drehachse der Welle liegen sollen, einen Schlag
bzw. eine Exzentrizität aufweisen. Dann können sich mit der Periode der Werkstückumdrehung bei der Feinbearbeitung
Andrückkraftspitzen ergeben, die die Bearbeitungsqualität negativ beeinflussen und nachteilige Abweichungen des Bearbeitungsergebnisses
von einer Rotationssymmetrie verursachen.
Zur Vermeidung von Nachteilen, wie sie sich bei der Verwendung starrer Andrückflächen ergeben können, ist es in der
DE 44 44 239 C2 schon vorgeschlagen worden, ein Andrückelement im Bereich des Andrückabschnitts so formveränderlich
bzw. flexibel zu gestalten, daß der Andrückabschnitt bei sich veränderndem Durchmesser des Werkstückes radial nachgeführt
werden kann. Hierdurch soll der Andrückabschnitt jederzeit über seine gesamte Länge am Werkstück kreisgeometrisch
anliegen können, wodurch als Vorteil erreicht werden soll, 0 daß der örtliche Anpreßdruck konstant bleibt. Im Ergebnis
wird somit eine in Radialrichtung nachgiebige Andrückfläche vorgeschlagen, wodurch sich derartige Andrückelemente ähnlich
wie weiche Andrückelemente verhalten und entsprechend allenfalls begrenzt Formkorrekturen möglich sind. Ein An-5
druckelement mit einem in radialer Richtung wirksamen, federelastischen Verhalten des Andrückabschnittes ist auch
schon aus der DE 38 13 484 bekannt. Die federelastische Ausbildung des Andrückelementes wird durch einzelne Ringspalte
erreicht, die im Bereich des Andrückabschnitts mit 0 einer sich in ümfangsrichtung überlappenden Anordnung konzentrisch
zur Achse des Andrückelementes bzw. des Werkstückes verlaufen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung einer im wesentlichen zylindrischen
Werkstückoberfläche zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll eine Feinbearbeitung
auch von unwuchtbehafteten Werkstückoberflächen mit hoher Qualität ermöglicht werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrichtung
mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung der genannten Art hat
mindestens ein Andrückelement, das einen Andrückabschnitt mit einer Andrückfläche zum Andrücken des Feinbearbeitungsmittels
in einer Andrückrichtung an die Werkstückoberfläche aufweist. Es sind Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen
Werkstückoberfläche und Feinbearbeitungsmittel vorgesehen, wobei die Relativbewegung normalerweise eine Drehbewegung der
Werkstückoberfläche um eine Bearbeitungsachse umfaßt, der
vorzugsweise eine kurzhubige, oszillierende Relativbewegung in Axialrichtung überlagert ist. Der Andrückabschnitt ist
beweglich gelagert und es ist eine Führungseinrichtung zur 0 Zwangsführung des Andrückabschnittes in einer Führungsrichtung
vorgesehen, die im wesentlichen tangential zur Werkstückoberfläche
und im wesentlichen senkrecht zur Andrückrichtung verläuft. Dabei ist vorzugsweise in Richtung parallel
zur Richtung der Andrückkraft und in radialer Richtung zur Werkstückoberfläche im wesentlichen keine Beweglichkeit
oder Nachgiebigkeit vorgesehen. Da die Führungseinrichtung ein Ausweichen der vorzugsweise harten und unnachgiebigen
Andrückfläche in Gegenrichtung zur Andrückkraft verhindert, kann der formgebende Effekt starrer bzw. harter Andrück-0
flächen weitgehend genutzt werden. Durch die Beweglichkeit senkrecht zur Andrückkraft ist jedoch in gewissem Umfang eine
Ausrichtung des festen Andrückabschnittes zum Werkstück
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möglich. Dadurch kann ein Andrückelement in dieser Richtung einem ggf. unrund laufenden Werkstückabschnitt in begrenztem
Maße folgen, wodurch die Ausbildung unvorteilhafter Andrückkraftspitzen
vermieden oder vermindert wird. Die Andrückfläche kann in begrenztem Maße der sich bewegenden Werkstückoberfläche
folgen, ohne daß der Anpreßdruck auf das Feinbearbeitungsmittel unvorteilhaft weit nachläßt oder ansteigt. Es
ist eine begrenzte Lageangleichung der mit fester Geometrie vorliegenden Andrückfläche an das Werkstück gewährleistet.
Die Vermeidung von Andrückkraftspitzen oder starkem Andrückkraftabfall bewirkt auf mikroskopischer Ebene eine im wesentlichen
gleichmäßige Bearbeitung, während durch die fest vorgegebene Form der Andrückfläche die gewünschte Makroform
im Zuge des Bearbeitungsvorganges eingestellt wird.
Eine erfindungsgemäße Führungseinrichtung kann auf unterschiedliche
Weisen realisiert werden. Beispielsweise kann eine Linearführung oder ein Schubgelenk vorgesehen sein, die
eine Zwangsführung des Andrückabschnittes in Führungsrichtung gewährleistet. Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, daß
die Führungseinrichtung als Parallelogrammführung für den Andrückabschnitt ausgebildet ist. Dabei können vier in
Parallelogrammanordnung zueinander ausgerichtete Drehachsen dafür sorgen, daß der Andrückabschnitt im wesentlichen
ausschließlich parallel zur Führungsrichtung beweglich ist, 5 ohne daß es zu Kippbewegungen des Andrückabschnittes in
Axialrichtung kommen kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Andrückabschnitt in Führungsrichtung federnd und/oder
selbsttätig rückstellend gelagert ist, so daß eine Rückkehr zu einem bzgl. der Andrückkraft optimalen Lagenullpunkt aktiv
3 0 gefördert wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Führungseinrichtung, insbesondere die Parallelogrammführung, eine den Andrückab-
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schnitt tragende Federanordnung aufweist, die vorzugsweise mindestens zwei auf Seiten eines Trägers für das Andrückelement
festgehaltene Blattfederelemente aufweist, die parallel
zur Andrückrichtung im wesentlichen inkompressibel, aber in Richtung parallel zur Führungsrichtung verbiegbar sind.
Dadurch ist eine Führung ohne aneinander abgleitende Elemente einer Gelenkverbindung möglich. Dies ist besonders vorteilhaft,
da sich der Bereich eines Andrückelementes im Betrieb der Feinbearbeitungsvorrichtung in der Regel in aggressiver
Umgebung mit flüssigen Bearbeitungshilfsmitteln und Schleifkörnern o. dgl. findet, die leicht auf Gleitflächen von
Lagerstellen geraten und damit deren Funktion beeinträchtigen könnten. Gleichzeitig ist über eine Federanordnung eine
automatische Selbstrückstellung auf einfache Weise realisierbar.
Die Führungseinrichtung kann an unterschiedlichen Stellen der Feinbearbeitungsvorrichtung angeordnet sein, beispielsweise
im Bereich eines Trägers für ein Andrückelement oder zwischen Träger und Andrückelement. Bevorzugt ist es, wenn die Füh-0
rungseinrichtung in das Andrückelement integriert ist.
Dadurch können Vorteile der Erfindung ohne Modifikationen an
einer Trägervorrichtung einfach dadurch erreicht werden, daß herkömmliche Andrückelemente durch erfindungsgemäße Ausführungen
ersetzt werden. Die Integration ist bei einer bevorzugten Ausführungsform dadurch realisiert, daß das Andrückelement
einen Befestigungsabschnitt hat, der der Befestigung des Andrückelementes an einem Finisharm bzw. Andrückelementträger
dient, sowie einen Andrückabschnitt, der mit dem Befestigungsabschnitt derart beweglich gekoppelt ist, daß der
0 Andrückabschnitt im montierten Zustand in Führungsrichtung zwangsgeführt ist. Das Andrückelement ist also in sich
beweglich. Der die Andrückfläche aufweisende Andrückabschnitt kann volumenmäßig klein bzw. massearm sein, so daß Trägheits-
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effekte minimiert werden und die Andrückfläche auch bei
schnell drehendem Werkstück der Werkstückoberfläche schnell und leicht folgen kann.
Obwohl der Andrückabschnitt ein vom Befestigungsabschnitt gesondertes Teil sein kann, das beispielsweise über eine oder
mehrere Federn der genannten Art mit dem Befestigungsab-;
schnitt gekoppelt ist, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Andrückabschnitt einstückig mit dem Befestigungsabschnitt
ausgebildet. Dadurch werden störungsanfällige Verbindungssteilen
vermieden, was insbesondere in aggressiver Umgebung mit Schleifmittel und dergleichen vorteilhaft ist.
Die einstückige Ausbildung kann dadurch realisiert werdejn, daß bei einem einstückigen Andrückelement der Befestigurigsabschnitt
von dem Andrückabschnitt durch eine in Axialrichltung durchgehende Ausnehmung, insbesondere einen U-förmigen
Schlitz, getrennt sind. Dieser kann beispielsweise funkenerosiv, insbesondere durch Drahterrosion in ein beispielsweise
aus Federstahl gefertigtes Andrückelement eingebrajcht werden und derart vollständig im Inneren des Andrückelem'entes
0 verlaufen, daß an den in Umfangsrichtung angeordneten Rändern des Andrückelementes schmale Stege bleiben, die als Blattfedern
einer Federanordnung wirken.
Die Vorteile der Erfindung sind bei allen Arten von Kurzihub-Honmaschinen,
vorzugsweise bei Bandfinishmaschinen nutzb|ar.
5 Bei anderen Kurzhub-Honmaschinen kann die Andrückfläche
direkt mit einem gebundenen Schneidkorn, wie beispielsweise Edelkorund, Siliciumcarbid, kubischem Bornitrid oder Diajmant
beschichtet oder bestückt sein oder sie kann ein nach Arjt eines Honsteins gebundenes Schneidkorn enthalten. Ein An;-0
druckelement kann auch zum Andrücken eines mit Schleifmittel beschichteten Schleif- oder Polierbandes zum Bandfinishen
genutzt werden. Die Anzahl von Andrückelementen kann entispre-
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chend der Anwendung variieren, wobei beispielsweise ein
einziges Andrückelement vorgesehen sein kann. Vorzugsweise
sind mehrere, insbesondere zwei diametral zur Bearbeitungsachse gegenüberliegende, Andrückelemente vorgesehen, wovon
mindestens eines einen erfindungsgemäß zwangsgeführten ]
Andrückabschnitt hat. Eine Vorrichtung, die beispielsweise zur Bearbeitung von Mittellagern von Kurbel- oder Nockenwellen
einsetzbar ist, kann zwei diametral zur Bearbeitungsfrchse gegenüberliegende Andrückelemente haben, wobei jedes der;
Andrückelemente einen zwangsgeführten Andrückabschnitt hat und wobei vorzugsweise die Andrückabschnitte im wesentlichen
parallel zueinander zwangsgeführt sind. Es kann im gesamten Bereich, in dem Schleifmittel an die Werkstückoberfläche!
angedrückt wird, die vorteilhafte Angleichung der harten Andrückoberfläche an eine sich ggf. mit leichtem Schlag
bewegende Werkstückoberfläche erreicht werden. Bei Vorrichtungen,
die für orbital umlaufende Werkstückoberflächen vorgesehen sind, also beispielsweise zur Bearbeitung von!
Hubzapfen von Kurbel- oder Nockenwellen, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn von mehreren, z.B. zweii
Andrückelementen mindestens eines der Andrückelemente einen im wesentlichen unbeweglichen Andrückabschnitt hat. Dieses
Andrückelement kann der verzögerungsfreien Mitnahme der gesamten Vorrichtung durch die orbital umlaufende Werkstückoberfläche
dienen.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei
die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführ
0 rungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein können.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Axialansicht feiner
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bandfinishvorrichtung, die insbesondere bjei
der Feinbearbeitung von Kurbelwellen- odelr Nockenwellen-Mittellagern einsetzbar ist
Fig. 2 eine teilweise geschnittene Axialansicht
anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Bandfinishvorrichtung, die insbesondere bei der Feinbearbeitung von orbital umlaufenden
Wellen-Lagerflächen einsetzbar ist.
Die Axialansicht in Fig. 1 zeigt einen zylindrischen Hauptlagerzapfen
1 einer Kurbelwelle 2, die von einem nicht gezeigten Drehantrieb derart um ihre Längsachse 3 gedreht
wird, daß sich der Lagerzapfen bzw. seine im wesentlichen zylindrische Oberfläche 4 in Richtung des Pfeiles 5 um sjeine
Zentralachse 3 dreht. Da der Lagerzapfen 1 ein mit der j 0 Kurbelwellenlängsachse koaxialer Zapfen ist, ist die Länjgs-
achse 3 gleich der Bearbeitungsachse für den Lagerzapfen und
ist im wesentlichen ortsfest. Die Bearbeitungsachse 3 kajnn bei Vorliegen von Fertigungstoleranzen auch geringfügig '
exzentrisch zur Kurbelwellenlängsachse liegen. Ein Mitte'l-5 lager dreht dann unrund mit einem gewissen Schlag, der z.B.
in einer Größenordnung von ein bis zwei Millimetern oder darunter liegen kann.
Der Mittellagerzapfen 1 wird von zwei Hälften eines auch! als Finisharm bezeichneten Trägers 7 umgeben, der zwei Arme |8, 9
0 aufweist. Die beiden Arme 8, 9 sind in einem nicht gezeigten
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Maschinenteil gegeneinander verschwenkbar gelagert. Über; eine
beispielsweise hydraulische Verstelleinrichtung können die beiden Arme zum Einbau des Werkstückes 2 in die Vorrichtung
geöffnet und anschließend derart geschlossen werden, daß die beiden Arme das Werkstück in der gezeigten Art einschließen.
Über einen nicht gezeigten Axial-Schwingantrieb kann untier
Bewegung des Werkstückes und/oder des Trägers in Axialrijchtung 3 eine kurzhubig oszillierende axiale Relativbewegung
zwischen dem gesamten Träger 7 und dem Werkstück 2 erzeugt werden. Diese ist der Drehbewegung der Werkstückoberfläcjhe 4
um die zugeordnete Bearbeitungsachse 3 überlagert.
Die Gesamtvorrichtung hat zur gleichzeitigen Bearbeitung von Hauptlagern und Pleuellagern mehrere in Axialrichtung nebeneinander
angeordnete, an einem gemeinsamen Maschinengestell angeordnete Finish-Einheiten mit Armanordnungen der gezeigten
Art. Die Einheiten sind jeweils sehr schmal, um gleichzeitig nebeneinander liegende Lager bearbeiten zu können. Ihre
Abmessungen sind nicht größer als die Lagerlänge zzgl. djer anteiligen (halben) axialen Abmessungen der Kurbel wangen'.
Fig. 2 zeigt hierzu einen dem Mittellagerzapfen 1 axial '
benachbarten, im Durchmesser etwas kleineren Hublagerzapjfen
10, dessen Zentralachse 11 exzentrisch zur Kurbelwellenljängsachse
3 angeordnet ist. Dadurch ist bei Drehung der Welle um ihre Längsachse 3 einer Drehbewegung der zylindrischen
Lageroberfläche in Umfangsrichtung eine Orbitalbewegung (des gesamten Lagerzapfens 10 um die Kurbelwellenlängsachse 31
überlagert. Die Achse 11 ist die Bearbeitungsachse des Hublagerzapfens 10.
Der weitere Aufbau der Armanordnung wird anhand Fig. 1 0 erläutert. Jede der Trägerhälften hat ein am unteren Ende des
zugeordneten Armes 8, 9 befestigtes Andrückelement 14 bzjw.
15, daß die Grundform eines in Axialrichtung 3 schmalen,
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hochkant stehenden Quaders mit einer dem Werkstück zugewandten
kreissegmentförmigen bzw. C-förmigen Ausnehmung 16 b|zw.
17 hat. Derartige Andrückelemente werden auch als Schale' bzw. Finishschale oder als Andrückschuh oder Polierbacken bezeichnet.
In der gezeigten Arbeitsstellung des Finisharmes sind
die Andrückelemente 14, 15 spiegelbildlich zu einer die Bearbeitungsachse 3 enthaltenden, vertikalen Symmetrieebene
bzw. diametral zur Bearbeitungsachse 3 angeordnet. Das r|echte Andrückelement 14 wird in Andrückrichtung 18 an die Werkj-Stückoberfläche
angedrückt, das linke Andrückelement 15 in genau entgegengesetzter Richtung.
Bei der gezeigten Bandfinishvorrichtung wird für den Materialabtrag
von der Werkstückoberfläche als Feinbearbeitungsmittel ein Schleifband 20 verwendet, bei dem es sich um ein
beliebiges Finishband beispielsweise mit einer Film- oder Gewebeunterlage o. dgl. handeln kann, die auf ihrer Oberseite
21 Schleif partikel trägt. Das Schleifband wird dem Bearb^eitungsbereich
mittels einer Bandführungseinrichtung zugeführt, die eine hydraulische Bandklemmeinrichtung 22 und mehrerje
Umlenkelemente 23 bis 27 und einen Bandspannungssensor 2J2a aufweist. Im Bereich des Werkstückes 2 wird das Schleifband
zwischen dem jeweiligen Andrückschuh und der Werkstückoberfläche 4 derart durchgeführt, daß es über den gesamten djurch
die Ausnehmung 16 oder 17 gebildeten Umfangswinkel an der Werkstückoberfläche 4 anliegt. Während der Bearbeitung wird
das Schleifband schrittweise oder kontinuierlich nachgezogen, um unverbrauchtes Feinbearbeitungsmittel in den Bearbeitungsbereich
nachzuführen.
Am Beispiel des rechten Andrückelementes 14 wird der Aufjbau 0 eines Andrückelementes näher erläutert. Ein Andrückelement
besteht aus zwei funktional unterschiedlichen Abschnittejn, die beweglich aneinander gekoppelt und einstückig miteinander
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ausgebildet sind. Ein trägerseitiger Befestigungsabschnitt 3 wird mittels eines zentralen Haltebolzens 31 fest mit der
Innenseite des zugeordneten Trägers 8 verspannt. Einstückig mit dem Befestigungsabschnitt sind zwei Federzungen 32, 33
ausgebildet, die in Umfangsrichtung gesehen am oberen b?w. unteren Randbereich des Befestigungsabschnitts angeordnet
sind, eine der axialen Breite des Andrückelementes entsprechende Breite haben und mit ihrer Längsrichtung im wesentlichen
parallel zur Andrückrichtung 18 ausgerichtet sind. Die im Bereich des Befestigungsabschnitts 30 festgehaltenen
Blattfedern bzw. Federzungen gehen in ihrem werkstückzugewandten,
freien Endbereich integral in einen Andrückabsqhnitt 34 über, der einen rechtwinklig begrenzten Zwischenraum
zwischen den Federn 32, 3 3 so ausfüllt, daß zwischen Andjrückabschnitt
und Befestigungsabschnitt ein U-förmiger Recht'eckspalt
35 mit einer konstanten Breite von ca. 1 bis 2 mm
verbleibt. Die durch Draht-Funkenerrosion in das Federstjahlmaterial
des Andrückschuhs eingebrachte Schlitzausnehmun'g 3 geht in axialer Richtung durch und ist eckenfrei begrenzt, so
0 daß insbesondere im Bereich der innerhalb des Andrückeleimentes angeordneten Schlitzenden 36, 37 Innenrundungen gebildet
sind, wodurch eine Rißausbildung und Rißausbreitung bei schwingender Beanspruchung verhindert wird.
Der Andrückabschnitt 34 hat auf seiner werkstückzugewandjten
Seite die Ausnehmung 16, die eine vorzugsweise zylindrisch gekrümmte, starre bzw. unnachgiebige Andrückfläche fest
vorgegebener Form bildet, deren Form beim Finishvorgang auf die bearbeitete Werkstückoberfläche kopiert werden soll. Die
Andrückfläche ist dementsprechend der gewünschten Form der 0 fertig bearbeiteten Werkstückoberfläche angepaßt und kann
beispielsweise auch eine von der zylindrischen Form abweichende Form haben, insbesondere mit einer axialen Krümmung
zur Schaffung einer balligen Form des bearbeiteten Werkstück-
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abschnitts. Die Andrückfläche 16 ist glatt geschliffen und
geht in Umfangsrichtung sowie in Axialrichtung ununterbrochen
durch. Im Beispiel schließt die Andrückfläche einen Umfalngswinkel
der Werkstückoberfläche von ca. 130° ein, wobei der Umfangswinkel allgemein normalerweise mehr als 100° beträgt
und vorzugsweise zwischen 120° und 140° liegt, um eine möglichst großflächige, wirksame Bearbeitung der Werkstückoberfläche
und eine sichere Führung des Andrückelementes durjch die Werkstückoberfläche zu gewährleisten. Die Materialdijcke
des Andrückabschnittes im Bereich der Andrückfläche betrjägt
im Beispiel etwa ein Drittel des Krümmungsradius der Andrückfläche bzw. mehr als 1 oder 2 cm, so daß die Andrückfläche
auch bei Druckbelastung starr bleibt und ihre Form behält. Andererseits hat der federnd gelagerte Andrückabschnitt inur
einen Bruchteil der Masse des gesamten Andrückelementes, im Beispiel ca. die Hälfte. Das gegenüberliegende Andrückelement
15 hat einen entsprechend federnd gelagerten Andrückabsqhnitt 38 gleicher Dimension.
Die den Andrückabschnitt tragenden Federzungen 32, 33 sind so
bemessen, daß sie parallel zur Andrückrichtung 18 bei aljlen im Betrieb auftretenden Andrückkräften im wesentlichen
inkompressibel sind bzw. nicht unter Ausbildung einer Stauchkrümmung
ausweichen. Sie ermöglichen jedoch eine Schwingung des Andrückabschnittes in einer Richtung 40, die im wesent-
5 liehen senkrecht zur Andrückrichtung 18 und tangential zjur
Werkstückoberfläche 4 verläuft. Der Andrückabschnitt wirjd in dieser Richtung zwangsgeführt und kann dabei weder in radialer
Richtung der Werkstückoberfläche nachgeben noch in axialer Richtung, also um eine Achse parallel zur Richtu'ng 4 0
kippen. Die Federzungen 32, 33 bilden somit eine Führungseinrichtung 41 zur Zwangsführung des Andrückabschnittes in i
Führungsrichtung 40. Die Führungseinrichtung ist als Parallelogrammführung für den Andrückabschnitt ausgebildet, die
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vier achsparallele, gedachte Gelenkachsen hat, die sich einerseits im Bereich der Schlitzenden 36, 37 und anderer-
seits im Bereich der am Befestigungsabschnitt 3 0 festgehaltenen Enden der Federzungen 32, 33 befinden. Die hierdurch
mögliche federnde und selbsttätig rückstellende Lagerung und Parallelogrammführung ist vorteilhaft in das auswechselbar
am jeweiligen Tragarm anbringbare Andrückelement 14 integriert und vorteilhaft einstückig mit diesem ausgebildet;. Da
die Zwangsführung ohne aneinander gleitende Gelenkelemerite
und/oder ohne ggf. schwingungsbruchanfällige Verbindungs-
i stellen zwischen gesonderten Teilen des Schwingsystemes
auskommt, ist die Funktion der Zwangsführungseinrichtungj auch
bei Betrieb in aggressiven Umgebungen gewährleistet, bei der die Andrückelemente mit Schleif- oder Polierhilfsmittel,j wie
Honöl und den darin enthaltenen Schleifpartikel umspült oder bespritzt werden. Dem Fachmann ist jedoch verständlich, daß
die federnde Zwangsführung parallel zur Führungsrichtung 4 0 auf viele andere Arten realisierbar ist, beispielsweise idurch
geeignet angeordnete und ausgebildete Führungs- und/oder 0 Federelemente zwischen Andrückabschnitt und Befestigungsabschnitt,
also innerhalb des Andrückelementes, oder aber &igr; zwischen Andrüccelement und dem das Andrückelement tragenden
Arm. '
Die Vorrichtung in Fig. 1, die zur Bearbeitung von im wesentliehen
ausschließlich um die Wellenlängsachse 3 drehenden Lagerabschnitten vorgesehen ist, hat zwei spiegelsymmetrisch
angeordnete, im wesentlichen identisch ausgebildete Andrjückelemente
mit jeweils zwangsgeführtem Andrückabschnitt 34 bzw. 38. Im Betrieb der Vorrichtung, bei dem die Arme 8, 9 iri der
gezeigten Arbeitsstellung sind, dreht sich die Welle 2 bzw. das Mittellager 1 um die Bearbeitungsachse 3 und die Andrückschuhe
14, 15 werden im wesentlichen gegenparallel parallel zur Andrückrichtung 18 auf das zwischen Andrückfläche und
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Werkstückoberfläche durchgeführte Polierband 20 gedrückt.
Dabei bilden sich die Formen der starren Andrückflächen 16 bzw. 17 durch bevorzugten Abtrag an noch nicht formgerecjhten
Stellen der Werkzeugoberfläche allmählich auf den bearbelteten
Werkzeugabschnitt ab. Wenn der bearbeitete Lagerabschnitt fertigungsbedingt eine Unwucht bzw. Exzentrizität, also jeine
Abweichung von einer zur Kurbelwellenlängsachse rotation'ssymmetrischen
Form hat, schaffen die Andrückelemente der Vc»rrichtung auf beiden Seiten einen federnden Toleranzausgljeich,
bei dem die Andrückabschnitte 34, 38 bzw. Andrückflächen: 16, 17 dem Werkstück parallel zur Führungsrichtung 40 und pajrallel
zueinander mit der Frequenz der Werkstückumdrehun'g folgen und dadurch der Ausbildung von unvorteilhaften An!-
druckkraftspitzen entgegenwirken. Da andererseits die An!- drückflächen starr und unnachgiebig sind und parallel zujr
Andrückrichtung 18 nicht nachgeben bzw. ausweichen könne'n, wird andererseits die durch die starren Schalen beabsichtigte
Formgebung der Werkzeugoberfläche zuverlässig erreicht. jDas durch die Führungseinrichtung 41 gebildete Schwingungssyjstem
0 kann durch Anpassung der schwingenden Massen (Andrückab-, schnitte) und/oder der Federkräfte der Parallelogrammfühjrung
(Federzungen 32, 33) der Drehfrequenz des Werkstückes derart angepaßt werden, daß die Eigenfrequenz des Schwingungssyjstems
im Bereich der Drehfrequenz des Werkstückes liegt, wodurjch die ohnehin aufgrund der geringen Masse des Andrückabschinittes
geringen Trägheitkräfte weiter reduziert werden könrien.
Die Vorrichtung nach Fig. 2 ist zur Bearbeitung von orbijtal umlaufenden Werkstückoberflächen, wie Kurbelwellen-Hubzaipfen,
vorgesehen und entsprechend angepaßt. Bei ansonsten gleichem 0 Aufbau im Bereich des Trägers 7 und der Bandführung sowije des
rechten Andrückelementes 14 unterscheidet sich diese Ausjführungsform
von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, daß das liinke Andrückelement 45 in sich starr ist, also keine schwingende
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— »H5 +*
Parallelogrammführungseinrichtung für die Andrückfläche 4
hat. Vielmehr ist die Andrückfläche 46, bzw. der durch den Andrückschuh 45 gebildete Andrückabschnitt starr mit dem
Träger 9 verbunden. Damit kann bei Anliegen des unbeweglichen Andrückabschnitts 45 an den orbital umlaufenden Werkstückabschnitt
erreicht werden, daß der Träger über das starre : Abstützelement 45 vermittelt der Orbitalbewegung des Lagerzapfens
10 folgt. Gleichzeitig kann am gegenüberliegenden Andrückelement 14 der beschriebene federnde Toleranzausgleich
stattfinden.
Claims (1)
- AnsprücheVorrichtung zur Feinbearbeitung einer im wesentlichen zylindrischen WerkstückoberflächeVorrichtung zur Feinbearbeitung einer im wesentlichen zylindrischen Werkstückoberfläche mittels Feinbearb|ei-tungsmittel, insbesondere Bandfinishvorrichtung, mit mindestens einem Andrückelement (14, 15), das einen Andrückabschnitt (34, 38) mit einer Andrückfläche (16, 17) zum Andrücken des Feinbearbeitungsmittels (20) in einer Andrückrichtung (18) an die Werkstückoberfläche (4) aufweist, und mit Mitteln zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Werkstückoberfläche und Feinbearbeitungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß der ; Andrückabschnitt (34, 38) beweglich gelagert ist und daß eine Führungseinrichtung (41) zur Zwangsführung des Andrückabschnittes in einer Führungsrichtung (40) im wesentlichen tangential zur Werkstückoberfläche und imwesentlichen senkrecht zur Andrückrichtung (18) vorgesehen ist. ;Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet!, daß die Führungseinrichtung als Parallelogrammführung (41) für den Andrückabschnitt (34, 38) ausgebildet ist.A 33 197 -"2 '-·3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Andrückabschnitt (34, 38) in Führungstichtung (40) federnd und/oder selbsttätig rückstellend gelagert ist.4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (41) eine den Andrückabschnitt (34, 38) tragende Federanordnung aufweist, vorzugsweise mit mindestens zwei trägerseitig festgehaltenen Blattfederelementen (32, 33), die parallel zur Andrückrichtung (18) im wesentlichen inkompressibel und in Führungsrichtung (40) elastisch verbiegbar sind.5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (41) in das Andrückelement (14, 15) integriert ist.6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Andrückelement (14,, 15) einen Befestigungsabschnitt (30) zur Befestigung de,s Andrückelementes an einem Träger (7) der Vorrichtung und einen Andrückabschnitt (34, 38) hat, der mit dem Be!- festigungsabschnitt in Führungsrichtung (40) beweglich gekoppelt ist. i7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet!, daß der Andrückabschnitt (34, 38) einstückig mit dem Bejfestigungsabschnitt (30) ausgebildet ist.8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzjeichnet, daß bei einem vorzugsweise einstückigen Andrüdkelement (14, 15) der Befestigungsabschnitt (3 0) von dein Andrückabschnitt (34, 38) durch eine in AxialrichtujngA 33 197durchgehende Ausnehmung, insbesondere einen U-förmijgen Schlitz (35), getrennt ist.9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Andrückelement, insbesondere ein Andrückabschnitt, eine starre Andrückfljäche (16, 17) fest vorgegebener Form bildet, die der gewünschten Form der fertig bearbeiteten Werkstückoberfläche angepaßt ist.10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückfläche (16, 17) in Umfangsrichtung und/oder in Axialrichtung ununterbrochen ist.11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansrpüchei, dadurch gekennzeichnet, daß ein Andrückelement einej Andrückfläche (16, 17) hat, die einen Umfangswinkeli von mehr als 100°, vorzugsweise zwischen 120° und 140°, insbesondere ca. 13 0° einschließt.12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche!, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, insbesondere zyiei diametral zu einer Bearbeitungsachse (3, 11) gegenüberliegende, Andrückelemente (14, 15, 45) vorgesehen sjind, wovon mindestens eines (14, 15) einen zwangsgeführtenAndrückabschnitt (34, 38) hat. !13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche;, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Vorrichtung mit mehreren, insbesondere mit zwei diametral zu einer Bearbeitungsachse (3) gegenüberliegenden Andrückelementen jedes der Andrückelemente (14, 15) einen zwangsgeführten Andrückabschnitt (34, 38) hat.A 33 197 -&Uacgr; -"14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Vorrichtung mit mehreren, insbesondere zwei diametral zur Bearbeitungsachse (jll) gegenüberliegenden, Andrückelementen (14, 45) mindejstens eines der Andrückelemente (45) einen im wesentlichem unbeweglichen Andrückabschnitt hat.15. Andrückelement für eine Vorrichtung zur Feinbearbeijtung einer im wesentlichen zylindrischen Werkstückoberfläche mittels Feinbearbeitungsmittel, insbesondere für eijne Bandfinishvorrichtung, mit einem eine Andrückflächei (16, 17) aufweisenden Andrückabschnitt (34, 38) zum Andrjücken des Feinbearbeitungsmittels an die Werkstückoberfläjche, gekennzeichnet durch eine integrierte Führungseinrichtung (41) zur Zwangsführung des Andrückabschnittes in einer Führungsrichtung im wesentlichen tangential zjur Werkstückoberfläche und im wesentlichen senkrecht zju einer Andrückrichtung (18).16. Andrückelement nach Anspruch 15, gekennzeichnet durjch die Merkmale von mindestens einem der kennzeichnenden Teile der Ansprüche 2 bis 11.
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---|---|---|---|
DE29819442U DE29819442U1 (de) | 1998-10-31 | 1998-10-31 | Vorrichtung zur Feinbearbeitung einer im wesentlichen zylindrischen Werkstückoberfläche |
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DE29819442U DE29819442U1 (de) | 1998-10-31 | 1998-10-31 | Vorrichtung zur Feinbearbeitung einer im wesentlichen zylindrischen Werkstückoberfläche |
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ID=8064673
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