EP2138270A1 - Vorrichtung zum Oberflächenbearbeiten von Kugelschalen für ein eine Kalotte aufweisendes Werkstück - Google Patents

Vorrichtung zum Oberflächenbearbeiten von Kugelschalen für ein eine Kalotte aufweisendes Werkstück Download PDF

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EP2138270A1
EP2138270A1 EP08011689A EP08011689A EP2138270A1 EP 2138270 A1 EP2138270 A1 EP 2138270A1 EP 08011689 A EP08011689 A EP 08011689A EP 08011689 A EP08011689 A EP 08011689A EP 2138270 A1 EP2138270 A1 EP 2138270A1
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EP
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drive
workpiece
finishing stone
finishing
stone
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Oliver Hildebrandt
Herbert Jehle
Thomas Harter
Daniel Welle
Alfons Haas
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Supfina Grieshaber GmbH and Co KG
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Supfina Grieshaber GmbH and Co KG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B11/00—Machines or devices designed for grinding spherical surfaces or parts of spherical surfaces on work; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B33/00—Honing machines or devices; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B35/00—Machines or devices designed for superfinishing surfaces on work, i.e. by means of abrading blocks reciprocating with high frequency

Definitions

  • the invention relates to a device for surface processing, in particular for superfinishing, polishing, grinding or lapping, of spherical shells for a workpiece with a dome or Kalottenabêten by means of a finishing stone having tool, with a workpiece holder and a tool holder and in each case a drive.
  • a tool is also brought into surface contact with a workpiece in the superfinishing process.
  • workpiece rotation and tool oscillation moves a single Grain along a typical sinusoidal line for this process. All the abrasive grains in engagement generate the overlapping of the individual sinusoidal lines which intersect at a defined angle machining marks. Since the tool is under a predetermined pressure on the workpiece, it must be ensured that the attachment of tool on the workpiece is not interrupted, ie the tool does not leave the surface to be machined, because the tool would have to be lifted before leaving and then put on again , which considerably delays the processing.
  • the above-mentioned devices are only suitable for the continuous processing of uninterrupted surfaces, for example, the cam surface of a camshaft or the bearing surface of a sliding bearing.
  • surfaces are to be edited that are interrupted over the circumference, other methods must be used.
  • the invention is therefore based on the object to provide a device with which surfaces are processed, in particular with a superfinishing, which are not continuous, in particular are interrupted over the circumference.
  • a device in particular for superfinishing spherical shells or parts of spherical shells or calottes, which are provided on workpieces and which are part of a ball joint, with a tool having a finishing stone, with a workpiece holder, a first drive for an oscillating movement the workpiece, a tool holder, a second drive for an oscillating movement of the tool holder, wherein the axis of the first drive and the axis of the second drive are at an angle to each other.
  • the device has two drives, namely a drive for the workpiece or the workpiece holder and a drive for the tool, wherein both drives put the workpiece and the tool in an oscillating motion.
  • both drives put the workpiece and the tool in an oscillating motion.
  • the oscillation angle of at least one of the drives is adjustable.
  • the oscillation angle of at least one of the drives is also adjustable during processing. In this way, machining tracks in the form of an eight or a lying eight or in the form of Lissajous curves can be generated.
  • oscillation angle of ⁇ 5 ° to ⁇ 20 °, in particular ⁇ 8 ° to ⁇ 15 °, and preferably of ⁇ 10 ° can be produced.
  • the oscillation angles for the drive of the tool can also be different from the oscillation angle of the drive for the workpiece.
  • the drives are preferably coupled so that phase-shifted movements can be generated in which the resulting processing speed never becomes zero.
  • the finishing stone is cylindrical and has a geometry of the dome corresponding to the part-spherical working surface.
  • the part-spherical working surface is advantageously located on the end face of the cylinder.
  • the cylinder may have a round, in particular circular, or polygonal, in particular quadrangular, for example square cross-section.
  • the finishing stone is movable in the direction of or parallel to the axis of the first drive and / or to the axis of the second drive, so that it can be introduced into the spherical shell or dome and brought to the surface to be machined.
  • the finishing stone in the direction of the axis of the first drive or orthogonal to the surface to be machined can be acted upon by a contact pressure.
  • This contact pressure is preferably adjustable and / or may in turn preferably be adjusted during processing.
  • the second drive for the tool holder is designed such that the finishing stone can be rotated about its axis of oscillation by 180 ° and / or that the finishing stone two opposite each other Has work surfaces. After completion of one too working surface, the stone must be moved only in the direction of the other surface to be machined.
  • the finishing stone is composed of several stone sections, wherein the stone sections consist of different materials. In this way, a pre-processing and finishing can be performed with the finishing stone. Both stone sections have a working surface, e.g. have different grain sizes.
  • FIG. 1 shows a top view of the inventive device 10 for surface processing, eg for superfinishing a workpiece 12, wherein the workpiece 12 is clamped in a workpiece holder 14 of a first drive 16.
  • the workpiece 12 is shown in an enlarged view in the FIG. 2 and has a piston 18 and a cap 20, which is part of a ball joint, for example for driving the piston 18, and surfaces to be machined 22 and 24, which face each other and receive a ball of the ball joint between them.
  • In the dome 20 engages a fastened to a tool holder 26 finishing stone 28 ( FIGS. 3 and 4 ), wherein the tool holder 26 is attached to a second drive 30.
  • the workpiece holder 14 and thus the workpiece 12 are driven to oscillate around its longitudinal axis 32 lying horizontally in the drawing, which is indicated by the arrow 34 (see FIGS. 3 and 4 ).
  • the tool holder 26 is oscillated about its longitudinal axis 36, which is orthogonal to the axis 32 and intersects the axis 32 in the center of the dome 20, as indicated by arrow 38 (see FIG FIGS. 3 and 4 ) is indicated.
  • the finishing stone 28 is attached to the tool holder 26 by means of a quick-change clamping device, wherein the finishing stone 28 is a cylindrical, in particular has circular cylindrical shape and is equipped on one end face with a part-spherical work surface 40.
  • FIG. 4 shows a second embodiment, in which the finishing stone has two part-spherical work surfaces 40 and 42 which face each other and with which successively the surfaces 22 and 24 of the dome 20 can be processed. But it is also possible to produce the stone finish 28 of two stone halves, wherein one stone half is used for a Grobbearbeitung the Superfinishvorganges and the other stone half for a fine machining of Superfinishvorganges.
  • the tool holder 26 After inserting the finishing stone 28 into the cap 20, which is done by moving the tool holder 26 in the direction of the arrow 44, the tool holder 26 can first be moved in the direction of the surface 22 (arrow 46) to the working surface 44 on the surface to be machined 22nd in particular rests with a predetermined contact pressure. Subsequently, the workpiece 12 are driven to oscillate in the direction of the arrow 34 and the finishing stone 28 in the direction of the arrow 38, whereby the surface 22 is processed and machining grooves are generated in the form of a figure eight.
  • the oscillation angles of both the workpiece 12 and the finishing stone 28 are each chosen so that the working surface 40 does not leave the surface 22. Alternatively, however, after inserting the finishing stone 28 into the cap 20, the workpiece 12 can be displaced in the direction of the finishing stone 28 until it rests against the working surface 40.
  • the tool holder 26 opposite to the direction of the arrow 46 slightly displaced until the finishing stone 28 lifts from the surface 22 and then rotated in the direction of the arrow 38 by 180 °, so that the opposite surface 24 can be processed.
  • the surface 24 of the finishing stone 28 is again shifted in the direction of arrow 46 to the center of the dome 20 and opposite to the direction of the arrow 44 dug out of the dome 20.
  • finishing stone 28 is moved in an oscillating manner about the axis 32, which is illustrated by the arrow 48.
  • FIG. 4 is after completion of the surface 22 of the tool holder 26 opposite to the direction of the arrow 46 so far moved until the work surface 42 abuts the surface 24 so that it can be edited.
  • Alternatively and in particular with two different stone halves of the tool holder 26 is rotated in the direction of arrow 38 after the completion of the surface 22 and after lifting the finishing stone 28 of the surface 22 by 180 °, so that the surface 22 with the working surface 42 of the second stone half can be edited.
  • the tool holder 26 is displaced opposite to the direction of the arrow 46 until the working surface 40 abuts against the surface 24, so that it can be processed.
  • the tool holder 26 is again rotated by 180 ° in the direction of the arrow 38, so that the surface 24 can be completed with the work surface 42.
  • the order of processing can be chosen arbitrarily.
  • FIG. 5 Another variant of the invention is in FIG. 5 shown.
  • the finishing stone 28 is also divided into two, wherein between the two finishing stone sections, a device 50 for Spreading the finishing stone sections is provided. With this device, the finishing stone sections can also be pressed against the surfaces of the workpiece (12) to be machined with a definable contact pressure.
  • a finishing belt 52 can be interposed between the working surface 40 and / or 42 of the finishing stone 28 and the surface of the workpiece 20 to be machined. This is also possible with the other variants described above.
  • the finishing stone sections are moved together via the device 50.
  • the finishing stone sections can also be pressed against the work surfaces 40 and 42 with a defined contact pressure.
  • the finish strip 52 oscillates together with the finishing block 28, which may be a member for transmitting the desired shape and also be made, for example, Vulkollan ® consists.
  • a curved surface 22, 24, which does not extend over 360 °, can be processed without having to lift off the finishing stone 28 from the surface 22, 24 to be machined during processing.
  • Both the surface to be machined 22 and 24 and the working surfaces 40 and 42 of the finishing stone 28 perform oscillating movements that are at an angle to each other.
  • the oscillatory movements advantageously have different frequencies which, in particular, are not an integral multiple of one another.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Superfinishen von Kugelschalen oder Kalotten (20) eins Werkstücks (12), z.B. für ein Kugelgelenk, mittels eines einen Finishstein (28) aufweisenden Werkzeugs mit einer Werkstückaufnahme (14), einem ersten Antrieb (16) für eine oszillierende Bewegung des Werkstücks (12), einem Werkzeughalter (26) und einem zweiten Antrieb (30) für eine oszillierende Bewegung des Werkzeughalters (26), wobei die Achsen (32 und 36) des ersten Antriebs (16) und des zweiten Antriebs (30) in einem Winkel zueinander stehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Oberflächenbearbeiten, insbesondere zum Superfinishen, Polieren, Schleifen oder, Läppen, von Kugelschalen für ein Werkstück mit einer Kalotte oder Kalottenabschnitten mittels eines einen Finishstein aufweisenden Werkzeugs, mit einer Werkstückaufnahme und einem Werkzeughalter sowie jeweils einem Antrieb.
  • Es ist allgemein bekannt, dass, wie bei anderen spanenden Fertigungsverfahren, auch beim Superfinish-Verfahren ein Werkzeug in Flächenkontakt mit einem Werkstück gebracht wird. Durch die Überlagerung von Werkstückrotation und Werkzeugoszillation bewegt sich zum Beispiel ein einzelnes Korn entlang einer für dieses Verfahren typischen Sinuslinie. Alle im Eingriff befindlichen Schleifkörner erzeugen durch Überlagerung der einzelnen Sinuslinien die sich unter einem definierten Winkel kreuzenden Bearbeitungsspuren. Da das Werkzeug unter einem vorgegebenen Druck am Werkstück anliegt, muss dafür gesorgt werden, dass die Anlage von Werkzeug am Werkstück nicht unterbrochen wird, d.h. das Werkzeug die zu bearbeitende Fläche nicht verlässt, da das Werkzeug vor dem Verlassen abgehoben und anschließend neu aufgesetzt werden müsste, was die Bearbeitung erheblich verzögert. Daher eignen sich die oben genannten Vorrichtungen ausschließlich für die kontinuierliche Bearbeitung von nicht unterbrochenen Flächen, zum Beispiel der Nockenfläche einer Nockenwelle oder der Lagerfläche eines Gleitlagers. Sollen jedoch Flächen bearbeitet werden, die über den Umfang unterbrochen sind, müssen andere Verfahren verwendet werden.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit welcher Flächen, insbesondere mit einem Superfinishverfahren bearbeitet werden, die nicht kontinuierlich sind, insbesondere über den Umfang unterbrochen sind.
  • Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung, insbesondere zum Superfinishen von Kugelschalen oder Teilen von Kugelschalen oder Kalotten, welche an Werkstücken vorgesehen sind, und die Teil eines Kugelgelenks sind, mit einem einen Finishstein aufweisenden Werkzeug, mit einer Werkstückaufnahme, einem ersten Antrieb für eine oszillierende Bewegung des Werkstücks, einem Werkzeughalter, einem zweiten Antrieb für eine oszillierende Bewegung des Werkzeughalters, wobei die Achse des ersten Antriebs und die Achse des zweiten Antriebs in einem Winkel zueinander stehen.
  • Erfindungsgemäß besitzt die Vorrichtung zwei Antriebe, nämlich einen Antrieb für das Werkstück oder den Werkstückhalter und einen Antrieb für das Werkzeug, wobei beide Antriebe das Werkstück und das Werkzeug in eine oszillierende Bewegung versetzen. Dadurch wird sichergestellt, dass auch bei unterbrochenen, zu bearbeitenden Flächen am Werkstück, das Werkzeug nicht die Bearbeitungsfläche verlässt, da weder das Werkstück noch das Werkzeug rotiert. Die Oszillationsbewegungen werden so eingestellt, dass der Finishstein die zu bearbeitende, ebenfalls oszillierende Fläche des Werkstücks nicht verlässt. Die Bearbeitung kann daher kontinuierlich, d.h. ohne Unterbrechungen durchgeführt werden.
  • Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass sich die Achsen des ersten Antriebs und des zweiten Antriebs im Zentrum des Kugelmittelpunkts der Kugelschale oder der Kalotte schneiden. Vorteilhaft stehen die Achsen orthogonal zueinander. Auf diese Weise werden die gewünschten Sinuslinien erzeugt, bei dem die Bearbeitungsspuren einen definierten Winkel zueinander besitzen.
  • Mit Vorzug ist der Oszillationswinkel wenigstens eines der Antriebe einstellbar. Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Oszillationswinkel wenigstens eines der Antriebe auch während der Bearbeitung verstellbar ist. Auf diese Weise können Bearbeitungsspuren in Form einer Acht beziehungsweise einer liegenden Acht oder in Form von Lissajous-Kurven erzeugt werden.
  • Dabei sind vorzugsweise Oszillationswinkel von ±5° bis ±20°, insbesondere ±8° bis ±15°, und bevorzugt von ±10°, herstellbar. Die Oszillationswinkel für den Antrieb des Werkzeugs können auch unterschiedlich zum Oszillationswinkel des Antriebs für das Werkstück sein.
  • Bevorzugt sind die Antriebe gekoppelt, so dass phasenverschobene Bewegungen erzeugt werden können, bei denen die resultierende Bearbeitungsgeschwindigkeit nie zu Null wird.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Finishstein zylindrisch ausgebildet und weist eine der Geometrie der Kalotte entsprechende teilsphärische Arbeitsfläche auf. Dabei befindet sich die teilsphärische Arbeitsfläche vorteilhaft an der Stirnfläche des Zylinders. Der Zylinder kann einen runden, insbesondere kreisförmigen, oder polygonalen, insbesondere viereckigen, zum Beispiel quadratischen Querschnitt aufweisen.
  • Mit Vorzug ist der Finishstein in Richtung der oder parallel zur Achse des ersten Antriebs und/oder zur Achse des zweiten Antriebs verfahrbar, so dass er in die Kugelschale oder Kalotte eingeführt und an die zu bearbeitende Fläche herangeführt werden kann.
  • Um den gewünschten Abtrag zu erzielen, ist der Finishstein in Richtung der Achse des ersten Antriebs oder orthogonal zu der zu bearbeiten Fläche mit einem Anpressdruck beaufschlagbar. Dieser Anpressdruck ist vorzugsweise einstellbar und/oder kann wiederum vorzugsweise während der Bearbeitung verstellt werden.
  • Um zwei einander gegenüberliegende zu bearbeitende Flächen einer Kugelschale oder Kalotte mit einem einzigen Stein bearbeiten zu können, ist der zweite Antrieb für den Werkzeughalter so gestaltet, dass der Finishstein um seine Oszillationsachse um 180° gedreht werden kann und/oder dass der Finishstein zwei einander gegenüberliegende Arbeitsflächen aufweist. Nach Fertigstellung der einen zu bearbeitenden Fläche muss der Stein lediglich in Richtung der anderen zu bearbeitenden Fläche verschoben werden.
  • Bei einer Variante ist vorgesehen, das der Finishstein aus mehreren Steinabschnitten aufgebaut ist, wobei die Steinabschnitte aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Auf diese Weise kann mit den Finishstein eine Vorbearbeitung und eine Fertigbearbeitung durchgeführt werden. Beide Steinabschnitte besitzen eine Arbeitsfläche die z.B. unterschiedliche Körnungen aufweisen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
  • In der Zeichnung zeigen:
    • Figur 1
    eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung;
    Figur 2
    einen Längsschnitt durch das zu bearbeitende Werkstück;
    Figur 3
    eine Draufsicht auf das Werkstück mit einer ersten Ausführungsform eines Werkzeugs;
    Figur 4
    eine Draufsicht auf das Werkstück mit einer zweiten Ausführungsform des Werkzeugs, und
    Figur 5
    eine Draufsicht auf das Werkstück mit einer dritten Ausführungsform des Werkzeugs.
  • Die Figur 1 zeigt in einer Draufsicht die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Oberflächenbearbeiten, z.B. zum Superfinishen eines Werkstücks 12, wobei das Werkstück 12 in eine Werkstückaufnahme 14 eines ersten Antriebs 16 eingespannt ist. Das Werkstück 12 ist in vergrößerter Darstellung in der Figur 2 wiedergegeben und besitzt einen Kolben 18 sowie eine Kalotte 20, die ein Teil eines Kugelgelenks, z.B. für den Antrieb des Kolbens 18, ist und zu bearbeitende Flächen 22 und 24 aufweist, die einander gegenüberliegen und zwischen sich eine Kugel des Kugelgelenks aufnehmen. In die Kalotte 20 greift ein an einem Werkzeughalter 26 befestigter Finishstein 28 (Figuren 3 und 4), wobei der Werkzeughalter 26 an einem zweiten Antrieb 30 befestigt ist.
  • Mittels des ersten Antriebs 16 kann die Werkstückaufnahme 14 und somit das Werkstück 12 um dessen in der Zeichnung waagerecht liegende Längsachse 32 oszillierend angetrieben werden, was mit dem Pfeil 34 angedeutet wird (siehe Figuren 3 und 4).
  • Mit dem zweiten Antrieb 30 wird der Werkzeughalter 26 um dessen in der Zeichnung vertikale Längsachse 36, die orthogonal zur Achse 32 ausgerichtet ist und im Zentrum der Kalotte 20 die Achse 32 schneidet, oszillierend angetrieben, was mit dem Pfeil 38 (sieh Figuren 3 und 4) angedeutet ist.
  • Wie aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich, ist am Werkzeughalter 26 der Finishstein 28 mittels einer Schnellwechsel-Klemmvorrichtung befestigt, wobei der Finishstein 28 eine zylindrische, insbesondere kreiszylindrische Form besitzt und an einer Stirnseite mit einer teilsphärischen Arbeitsfläche 40 ausgestattet ist.
  • Die Figur 4 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei der der Finishstein zwei teilsphärische Arbeitsflächen 40 und 42 aufweist, die einander gegenüberliegen und mit denen nacheinander die Flächen 22 und 24 der Kalotte 20 bearbeitet werden können. Es ist aber auch möglich, den Finishstein 28 aus zwei Steinhälften herzustellen, wobei die eine Steinhälfte für eine Gröbbearbeitung des Superfinishvorganges und die andere Steinhälfte für eine Feinbearbeitung des Superfinishvorganges dient.
  • Nach dem Einführen des Finishsteins 28 in die Kalotte 20, was durch Verschieben des Werkzeughalters 26 in Richtung des Pfeils 44 erfolgt, kann der Werkzeughalter 26 zunächst in Richtung der Fläche 22 verschoben werden (Pfeil 46) bis die Arbeitsfläche 44 an der zu bearbeitenden Fläche 22 insbesondere mit einer vorgebbaren Anpresskraft anliegt. Anschließend werden das Werkstück 12 in Richtung des Pfeils 34 und der Finishstein 28 in Richtung des Pfeils 38 oszillierend angetrieben, wodurch die Fläche 22 bearbeitet wird und Bearbeitungsrillen in Form einer Acht erzeugt werden. Die Oszillationswinkel sowohl des Werkstücks 12 als auch des Finishsteins 28 sind jeweils so gewählt, dass die Arbeitsfläche 40 die Fläche 22 nicht verlässt. Alternativ kann aber auch nach dem Einführen des Finishsteins 28 in die Kalotte 20 das Werkstück 12 in Richtung auf den Finishstein 28 bis zur Anlage an der Arbeitsfläche 40 verschoben werden.
  • Nach Fertigstellung der Bearbeitung wird beim Ausführungsbeispiel der Figur 3 der Werkzeughalter 26 entgegengesetzt zur Richtung des Pfeils 46 geringfügig verschoben, bis der Finishstein 28 von der Fläche 22 abhebt und dann in Richtung des Pfeils 38 um 180° gedreht, so dass die gegenüberliegende Fläche 24 bearbeitet werden kann. Nach Fertigstellung der Fläche 24 wird der Finishstein 28 wiederum in Richtung des Pfeils 46 bis zum Zentrum der Kalotte 20 verschoben und entgegengesetzt zur Richtung des Pfeils 44 aus der Kalotte 20 ausgehoben.
  • Es besteht auch die Möglichkeit, dass zusätzlich oder alternativ zum Werkstück 12 der Finishstein 28 oszillierend um die Achse 32 bewegt wird, was mit dem Pfeil 48 dargestellt ist.
  • Beim Ausführungsbeispiel der Figur 4 wird nach der Fertigstellung der Fläche 22 der Werkzeughalter 26 entgegengesetzt zur Richtung des Pfeils 46 so weit verschoben, bis die Arbeitsfläche 42 an der Fläche 24 anliegt, so dass diese bearbeitet werden kann. Alternativ und insbesondere bei zwei unterschiedlichen Steinhälften wird der Werkzeughalter 26 in Richtung des Pfeils 38 nach der Fertigstellung der Fläche 22 und nach dem Abheben des Finishsteins 28 von der Fläche 22 um 180° gedreht, so dass die Fläche 22 mit der Arbeitsfläche 42 der zweiten Steinhälfte bearbeitet werden kann. Anschließend wird der Werkzeughalter 26 entgegengesetzt zur Richtung des Pfeils 46 so weit verschoben, bis die Arbeitsfläche 40 an der Fläche 24 anliegt, so dass diese bearbeitet werden kann. Anschließend wird der Werkzeughalter 26 wiederum um 180° in Richtung des Pfeils 38 gedreht, so dass die Fläche 24 mit der Arbeitsfläche 42 fertiggestellt werden kann. Die Reihenfolge der Bearbeitung kann beliebig gewählt werden.
  • Eine weitere Variante der Erfindung ist in Figur 5 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Finishstein 28 ebenfalls zweigeteilt, wobei zwischen den beiden Finishsteinabschnitten eine Vorrichtung 50 zum Spreizen der Finishsteinabschnitte vorgesehen ist. Mit dieser Vorrichtung können die Finishsteinabschnitte auch mit einem definierbaren Anpressdruck an die zu bearbeitenden Oberflächen des Werkstücks (12) anpresst werden.
  • Aus Figur 5 ist außerdem erkennbar, dass zwischen der Arbeitsfläche 40 und/oder 42 des Finishsteins 28 und der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks 20 ein Finishband 52 zwischengeschaltet sein kann. Dies ist auch bei den anderen, oben beschriebenen Varianten möglich. Zum Ausfahren des Werkzeugs 28 aus dem Werkstück 20 werden die Finishsteinabschnitte über die Vorrichtung 50 zusammengefahren. Mittels der Vorrichtung 50 können die Finishsteinabschnitte auch mit einem definierten Anpressdruck an die Arbeitsflächen 40 und 42 angepresst werden. Das Finishband 52 oszilliert zusammen mit dem Finishstein 28, der auch lediglich ein Element zum Übertragen der gewünschten Form sein kann und z.B. aus Vulkollan® besteht.
  • Auf jeden Fall kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 eine gekrümmte Fläche 22, 24, die sich nicht über 360° erstreckt, bearbeitet werden, ohne dass während der Bearbeitung der Finishstein 28 von der zu bearbeitenden Fläche 22, 24 abgehoben werden muss. Sowohl die zu bearbeitende Fläche 22 beziehungsweise 24 als auch die Arbeitsflächen 40 und 42 des Finishsteins 28 führen oszillierende Bewegungen aus, die in einem Winkel zueinander stehen. Dabei besitzen die Oszillationsbewegungen vorteilhaft unterschiedliche Frequenzen, die insbesondere kein ganzzahliges Vielfaches voneinander sind.

Claims (14)

  1. Vorrichtung zum Oberflächenbearbeiten, insbesondere zum Superfinishen, Polieren, Schleifen oder, Läppen, von Kugelschalen oder Kalotten (20) eines Werkstücks (12), z.B. für ein Kugelgelenk, mittels eines einen Finishstein (28) aufweisenden Werkzeugs, mit einer Werkstückaufnahme (14), einem ersten Antrieb (16) für eine oszillierende Bewegung des Werkstücks (12), einem Werkzeughalter (26) und einem zweiten Antrieb (30) für eine oszillierende Bewegung des Werkzeughalters (26), wobei die Achsen (32 und 36) des ersten Antriebs (16) und des zweiten Antriebs (30) in einem Winkel zueinander stehen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Achsen (32 und 36) des ersten Antriebs (16) und des zweiten Antriebs (30) im Zentrum der Kugelschale oder der Kalotte (20) schneiden.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen (32 und 36) des ersten Antriebs (16) und des zweiten Antriebs (30) orthogonal zueinander stehen.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillationswinkel wenigstens eine Antriebs (16 und/oder 30) einstellbar und/oder während der Bearbeitung veränderbar ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillationswinkel wenigstens eines Antriebs (16 und/oder 30) ±5° bis ±20° , insbesondere ±8° bis ±15°, und bevorzugt von ±10°, beträgt.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Finishstein (28) zylindrisch ist und wenigstens eine teilsphärische Arbeitsfläche (40, 42) aufweist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Finishstein (28) und/oder das Werkstück (12) bzw. dessen Antrieb (16) in Richtung (Pfeil 46) der Achse (32) des ersten Antriebs (16) verfahrbar ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Finishstein (28) und/oder der erste Antrieb (16) in Richtung (Pfeil 44) der Achse (36) des zweiten Antriebs (30) verfahrbar ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Finishstein (28) und/oder der erste Antrieb (16) in Richtung (Pfeil 46) der Achse (32) des ersten Antriebs (16) mit einem Anpressdruck beaufschlagbar ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Finishstein (28) zwei einander gegenüberliegende Arbeitsflächen (40 und 42) aufweist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Finishstein (28) aus zwei Finishsteinabschnitten besteht und jeder Finishsteinabschnitt eine Arbeitsfläche (40 und 42) aufweist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Finishsteinabschnitten eine Vorrichtung zum Spreizen und Zusammenfahren der Finishsteinabschnitte vorgesehen ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Spreizen und Zusammenfahren der Finishsteinabschnitte die Finishsteinabschnitte mit einem definierbaren Anpressdruck an die zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks (12) anpresst.
  14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Finishstein (28) und der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks (12) ein Finishband zwischenschaltbar ist.
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