DE29819442U1

DE29819442U1 - Vorrichtung zur Feinbearbeitung einer im wesentlichen zylindrischen Werkstückoberfläche

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Publication number: DE29819442U1
Application number: DE29819442U
Authority: DE
Original assignee: Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Current assignee: Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Priority date: 1998-10-31
Filing date: 1998-10-31
Publication date: 1999-01-14
Anticipated expiration: 2008-11-01

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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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

Ansprüche

Vorrichtung zur Feinbearbeitung einer im wesentlichen zylindrischen Werkstückoberfläche

Vorrichtung 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 im

wesentlichen 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.

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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. i

7. 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 Axialrichtujng

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durchgehende 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 zwangsgeführten

Andrückabschnitt (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.

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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.