WO2001045902A1 - Vorrichtung und verfahren zum konzentrischen rundschleifen eines werkstückes - Google Patents

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WO2001045902A1
WO2001045902A1 PCT/IB2000/001974 IB0001974W WO0145902A1 WO 2001045902 A1 WO2001045902 A1 WO 2001045902A1 IB 0001974 W IB0001974 W IB 0001974W WO 0145902 A1 WO0145902 A1 WO 0145902A1
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support
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bore
mandrel
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PCT/IB2000/001974
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Hans Maag
Urs Maag
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Microcut Ltd.
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
    • G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
    • G02B6/3833—Details of mounting fibres in ferrules; Assembly methods; Manufacture
    • G02B6/3863—Details of mounting fibres in ferrules; Assembly methods; Manufacture fabricated by using polishing techniques
    • 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
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    • B24B19/22—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
    • B24B19/226—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground of the ends of optical fibres
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    • B24B41/06—Work supports, e.g. adjustable steadies
    • B24B41/061—Work supports, e.g. adjustable steadies axially supporting turning workpieces, e.g. magnetically, pneumatically
    • B24B41/062—Work supports, e.g. adjustable steadies axially supporting turning workpieces, e.g. magnetically, pneumatically between centres; Dogs
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    • B24B5/00—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • B24B5/02—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor involving centres or chucks for holding work
    • B24B5/04—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor involving centres or chucks for holding work for grinding cylindrical surfaces externally

Definitions

  • the invention relates to a device for concentric cylindrical grinding of a workpiece and a new method for cylindrical grinding of blanks.
  • the bore can be drilled or reworked centrally, or after the bore has been produced, the outer diameter can be machined centrally to the bore.
  • the present invention is concerned with the second manufacturing method, since this method is itself more advantageous than the first manufacturing method.
  • the polished fiber optic reference in which the bore must be exactly centered in relation to the end face or the outer diameter, is supported by a cone of a tip.
  • the other side is designed for engagement with the rotary drive.
  • a comparable structure in accordance with JP-A- ⁇ -208042 also provides for storage between tips, the torque being transmitted by a kind of rotating heart. Here, too, the problem described above has not been eliminated.
  • Torque transmission which is to be solved by using a pressure element on the side of the ferrule opposite the grinding wheel. This may allow a slip in the drive so that the grinding process cannot be optimized.
  • JP-A-10-113852 presents a similar problem with its torque transmission via a rubber roller, with this prior art additionally having the problem of storage between tips mentioned at the outset.
  • the German Pat No. 22656 (Imperial Patent Office) is based on a different approach and for a different purpose. This patent is about a holding mandrel for grinding the outside of a gun barrel. The radial guide 5 is separated from the axial support. Here too - albeit in a completely different area - the task is similar: a constant wall thickness is to be achieved at a specific point on the gun barrel. Theoretically, this also leads to a concentric build-up of the rifle barrel, albeit only exactly at the ground point.
  • JP-A-10-286748 in the case of cylindrical grinding, the support of a ferrule is not accomplished - as in most other cases - with the use of a pure cone or tip.
  • the radial guidance is accomplished here by a cylindrical part which is formed on a cone by insert milling.
  • the required axial support is achieved with a small, flat surface that results from plunge milling.
  • this small, flat, annular surface is not further defined in JP-A.
  • the cylindrical part (or mandrel) can also be inserted into the conical base body.
  • the support by the flat ring surface is not about a specific form of axial support, but only about the avoidance of the hole edge breaking out by using a Konuses.
  • the solution of JP-A prevented the edge-damaging effect of the cone and, as a positive side effect, made it possible for the ferrule to be guided radially by the cylindrical part.
  • the known solution avoids the risk of knocking out and ascending.
  • the pressure on the ferrule in the axial direction can be minimized, since the radial guide is given by the mandrel, and not by the edge approximately central concern of a cone at a Boh ⁇ .
  • the device shown in JP-A has the following problem: In order to achieve concentricity, as shown in diagram 4b (average approx. 0.5 ⁇ m; or micron), the bore clearance between the mandrel and the workpiece must be extremely small , It must not be larger than 0.5 ⁇ m of the stated concentricity. On the other hand, minimal play must be guaranteed so that the mandrel can be inserted into the bore and rotated. The system only works with the specified accuracy if the fit clearance is a maximum of 0.5 ⁇ m.
  • the bore tolerance of the ferrules is 1.0 ⁇ m - also for the single-mode ferrules described in JP-A.
  • the mandrel is always subject to a certain amount of wear and bending stress.
  • the diameter tolerance of the hole has less of an influence on the quality of the fiber plug-in connection than the position or concentricity of the hole, since the fiberglass conductor is centered again when gluing in, even if the diameter fluctuates due to the adhesive. In contrast, concentricity errors cannot be compensated for by the adhesive.
  • the invention is therefore based on the object of finding a simple, secure centering bearing for workpieces, for example ferrules, in which, on the one hand, at least the decisive end face can be optimally achieved without additional reworking or measuring process, while concentrically concentrating Regrinding the outer circumference of a blank under mass production conditions.
  • the invention provides that, in deviation from the known state of the art with an annular flat bearing surface, the axial support surface has a small eccentric support point which, due to its eccentric position and the associated frictional force during support, leads to a reaction force on the ferrule which is capable to compensate for any discrepancies in diameter between the mandrel or wire and the bore.
  • the eccentric support according to the invention ensures that the axial contact surface between workpiece and support always remains defined at the same location, i.e. not rotating or moving in an uncontrolled manner) even if the face of the workpiece is not exactly flat. Furthermore, the workpiece is always pushed away in the same direction (shear between support, mandrel and workpiece), which results in elimination of play in one direction.
  • the position of the support point ensures that the workpiece is pressed away on the side in which the forces of the grinding wheel also act. This means that even with a large amount of play (up to approx. 3 ⁇ m) between the bore and the mandrel, grinding can be done concentrically below 0.5 ⁇ m.
  • blanks of lower quality can be processed in the quality-critical area.
  • the condition of the hole edge is imprecise, and also differences in the hole diameter or wear on the mandrel have no influence.
  • the invention also eliminates the need for a complicated pressure force control for the clamping device of the blank. In addition, operational safety is increased, rejects are reduced and centering quality is improved.
  • Fig.l an inventive support block with wire guide
  • FIG. 2 shows the support block and the wire guide in engagement with a blank and in counter pressure with a support bearing tip in front of a grinding wheel
  • FIG. 3 shows the support block in two states: above in the working state and below in the charging state with the wire withdrawn; 4 shows the representation according to FIG. 2 with a schematic wire feed device;
  • FIG. 5 shows a detail of a variant of a support block with a rounded support surface
  • FIG. 6 shows a variant of the support block according to Figure 5 in side and front view
  • FIG. 7 shows an end view of the support block according to FIG. 6 next to a grinding wheel
  • FIG. 9 shows an enlargement of the area between the support block and the blank as shown in FIG. 8;
  • a new type of support block 1 becomes the center of the invention. It is namely not equipped with a conical tip but with a cylindrical mandrel or, as shown, with a support wire 2 through a wire bore 12.
  • the support block 1 can defacto be a previously machined ferrule blank, so that any worn out support blocks can be replaced very inexpensively.
  • a mandrel or wire 2 is used in the rotation region around the axis of the bore 16, the bore is centered and not over the edge of the bore 16. This reduces the risk of wear.
  • the support block 1 and / or a counter-bearing support bearing tip 7 can be axially displaceable in order to enable a blank 6 to be clamped.
  • the support bearing tip 7 is not subject to the high mechanical friction loads specified above, since there the blank 6 rotates together with the support bearing tip 7.
  • a second support block with a mandrel or a support wire 2 could also be provided, this side preferably taking over the torque transmission known per se.
  • a known grinding wheel 8 is used to grind the outside diameter.
  • the feed or retraction device for the support wire 2 is only symbolically by a wire holder 10 indicated in Figure 4.
  • the support wire 2 according to the invention is an inexpensive variant of the conventional tip bearings; especially since when the wire is worn, a piece of wire is simply pushed in in the feed direction 5, while when a mostly very expensive tip (eg diamond) is worn, it has to be completely replaced.
  • a mostly very expensive tip eg diamond
  • the support surface 20 can also be designed as a rounded head 13 (FIG. 5).
  • the rounded head 13 forms a cambered support surface 22 for the workpiece.
  • it can also, preferably, be equipped with an asymmetrically arranged base 14, such as e.g. shown in Fig.6.
  • the support point 14, as can be seen in particular from FIGS. 8-10, causes a reaction force 18 to be achieved on the workpiece during operation, which results from the frictional forces at the support point 14 together with the rotation of the blank 6 around the support wire 2.
  • the position of the support point 14 is preferably selected depending on the direction of rotation of the workpiece in order to ensure that the workpiece is pushed away from the grinding wheel 8.
  • FIG. 11 and 12 show variants of the support block, which could take on many known forms within the scope of the invention and its function. For example, it could be designed as a chuck.
  • a simple solution hires prismatic support block 31a with a wire hole through which a support wire 2 can be pushed into the workpiece 6 as in the above-mentioned construction.
  • the support wire 2 is axially fixed in the wire bore by a clamping screw 25.
  • the support block 31a has a flat support surface 30 or a support surface with a support point, as described above.
  • the support wire 2 can also be welded or glued to the support body.
  • the example acc. 12 replaces the monolithic support block 31a with a support block 31b which consists of two collet parts 27 and 28 which can also be connected to one another in one piece.
  • the two parts 27, 28 are held against one another by means of the clamping screw 25 and thus clamp a support wire 2 in a flute 26.
  • a flat support surface 32 is formed on the end faces of the parts 27 and 28.
  • a base solution is also possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein neues Verfahren zum konzentrischen Rundschleifen eines Werkstücks (6) mit einer zentralen Bohrung (16), bei denen das Werkstück (6) an wenigstens einer seiner Stirnflächen (24) durch eine Stützfläche (20) und durch einen Führungsdorn (2) in der zentralen Bohrung (16) gehalten und geführt ist. Im Vergleich zu herkömmlichen Lagerungen zwischen zwei konischen Spitzen wird die Aufnahme des Werkstücks (6) sicherer und die Beschädigungsgefahr des Werkstücks (6) reduziert. Die Ausschussquote wird verringert und wenigstens ein Nachbearbeitungsgang kann entfallen.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum konzentrischen Rundschleifen eines Werkstücks
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für das konzentrische Rundschleifen eines Werkstücks und ein neues Verfahren zum Rundschleifen von Rohlingen.
Der Stand der Technik bei solchen Vorrichtungen ist vielfäl- tig, zumal insbesondere bei der Herstellung von sog. Ferrules für Lichtwellenleiter es ausserordentlich wichtig ist, dass die Bohrung an der Stirnfläche der Ferrule, welche mit einem gegengleichen Stück gekoppelt wird, exakt zentrisch austritt. Stimmt dort die Zentrizität nicht genau, so kommt es an dieser Schnittstelle zu Leistungsverlusten (d.h. die Dämpfung wird erhöht) .
Im Prinzip gibt es zwei Möglichkeiten, die Zentrizität herzustellen: Man kann nach dem Herstellen des Aussendurchmesser der Ferrule die Bohrung zentrisch bohren bzw. nachbearbeiten oder nach dem Herstellen der Bohrung den Aussendurchmesser zentrisch zur Bohrung zu bearbeiten.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem zweiten Herstellverfahren, da dieses Verfahren an sich vorteilhafter ist als das erste Herstellverfahren.
Der Stand der Technik kennt beispielsweise folgende Dokumente:
Gemäss der US 5 862 280 eine speziell geformte Ferrule mit einer sich erweiternden Bohrung mit einem dünneren und mit einem dickeren Durchmesserbereich zwischen konischen Spitzen rundgeschliffen, wobei die eine Seite auch den Rotationsantrieb überträgt. Entsprechend geformte Ausnehmungen bilden zu- sammen mit gegengleichen Eingriffselementen eine f rmschlüssige Kupplung zur Übertragung von Drehmomenten, die von exterr. auf die betreffende Spitze aufgebracht werden.
Diejenige Seite bzw. Stirnfläche, auf der bei montiertem
Lichtwellenleiter das polierte Lichtwellenleiterence zu liegen kommt, bei der die Bohrung in bezug auf die Stirnfläche bzw. den Aussendurchmesser also exakt zentriert sein muss, ist durch einen Konus einer Spitze abgestützt. Die andere Seite ist für den Eingriff mit dem Rotationsantrieb ausgebildet.
Da die Ferrule mit einem gewissen Axialdruck eingespannt sein muss, kommt es an der erwähnten Stirnfläche zu einer Stauchbelastung bzw. -Verformung, welche zu Ausbrüchen des Ferrulema- terials im Bereich der Kante der Bohrung führen können. In der Regel kommt es nämlich unter Stauchbelastung zum Ausbrechen von mikroskopisch kleinen Teilen der Bohrungskante, so dass die Abstützung durch den Konus asymmetrisch erfolgt und die Schleifarbeit am Aussenumfang des Rohlings in jedem Fall unge- nügend, bzw. vergeblich ist. Dies führt beim fertig bearbeiteten Rohling zu einem unsauberen Abschluss seiner Stirnfläche gegenüber einer gegengleichen Stirnfläche - z.B. einer angeschlossenen Lichtwellenleiter-Steckverbindung. Ausserdem wird durch die Verformung bzw. durch das Ausbrechen am Bohrungsrand der Bohrungsdurchmesser an dieser Stelle verändert, so dass für den Lichtwellenleiter keine optimale Führung im Stirnflächenbereich gegeben ist.
Abhilfe wird bei solchen Problemen dadurch gesucht, dass die betroffene Stirnseite zusätzlich nachbearbeitet, d.h. nachgeschliffen wird. Dies ist jedoch ein unerwünschter zusätzlicher Arbeitsgang. Abgesehen davon führt dieses Nachschleifen zu einem axialen Verschieben der Bohrungskante in Richtung Mitte der Ferrule. Damit kann es jedoch vorkommen, dass bei ungenügender Zentrizitat er Bohrung im Inneren αer Ferrule - die an sich kein Problem darstellt, solange die Stirnflache und die Zentrizitat des Ausgangs αer Bohrung einwandfrei ist - auch der Bohrungsausgang in bezug auf die fertige Stirnflacne nicht zentrisch angeordnet ist.
Unter Umstanden kommt es darüber hinaus nicht erst durch das Einspannen m die Schleifvorrichtung zum Ausbrechen von mikro- skopisch kleinen Teilen der Bohrungskante, sondern ein Rohling ist bereits durch die vorgangige Bearbeitung im Stirnflächenbereich, bzw. an seiner Bohrungskante nicht optimal. Die Ab- stützung durch den Konus erfolgt von vorn herein und unabhängig von der Einspannbelastung asymmetrisch und die Schleifar- beit am Aussenumfang des Rohlings ist somit hinsichtlich der Zentrizitat zur Achse der Bohrung vergeblich. Das Nachschleifen der Stirnfläche führt auch in diesem Fall zu Mehraufwand und den oben angegebenen Nachteilen.
Abgesehen von der Belastung des Rohlings kommt es beim Stand der Technik auch zu einer starken Belastung der betroffenen, die zumeist aus hartem Material (z.B. Diamant) gebildet ist. Da die betroffene Spitze wegen optimaler Zentrizitat (Vermeidung eines Lagerspiels) starr angeordnet ist, rotiert der Roh- ling mit seiner Bohrungskante am Konus der Spitze. Die Abnutzung der Zentrierspitze ist dort dementsprechend gross. Eine abgenützte Spitze ist jedoch für weitere Rohlinge nicht mehr als Zentriermedium geeignet. Das Nachschleifen einer Diamantspitze ist sehr aufwendig und oft nicht von Erfolg gekrönt, so dass der Einsatz solch teurer Zentrierspitzen d e Bearbeitungskosten erhöhen. Einen vergleichbaren Aufbau mit einer entsprechenden Einspannvorrichtung zeigt die JP-A-6-118273. Eine solche Spitzenlagerung ist lediglich hmsicntlich der Drenmomentuoertragung unterschiedlich zum zuerst angegebenen Stand der Technik. An- stelle von kupplungsartigen Eingriffen wird hier ein an der Ferrule ausgebildeter Mehrkant von einem gegengleichen Kupplungsstück umfasst und derart das Drehmoment auf die Ferrule übertragen. Die oben angegebenen Problematik wird hier nicht beseitigt .
Ein vergleichbarer Aufbau gemäss JP-A-β-208042 sieht auch eine Lagerung zwischen Spitzen vor, wobei die Drehmomentüoertragung durch eine Art Drehherz erfolgt. Auch hier ist die obig geschilderte Problematik nicht beseitigt.
Ein vergleichbarer Aufbau gemäss JP-A-10-337664 erkennt die obige Problematik und versucht sie dadurch zu beheben, dass eine sehr aufwendig gelagerte Spitze den Auflagedruck an der Ferrule reduziert. Abgesehen vom enormen Lagerungs- und Steue- rungsaufwand entsteht bei diesem Aufbau das Problem der
Drehmomentübertragung, das durch den Einsatz eines Andruckelementes auf der, der Schleifscheibe gegenüber liegenden Seite der Ferrule gelöst werden soll. Dies erlaubt u.U. einen Schlupf beim Antrieb, so dass der Schleifvorgang nicht opti- iert werden kann.
Ein weiterer Aufbau gemäss JP-A-10-113852 stellt mit seiner Drehmomentübertragung über eine Gummirolle eine ähnliche Problematik auf, wobei bei diesem Stand der Technik zusätzlich das eingangs erwähnte Problem der Lagerung zwischen Spitzen besteht. Auf einem anderen Ansatz und für einen anderen Zweck beruht das deutsche Pat Nr. 22656 (Kaiserliches Patentamt) . Bei diesem Patent geht es um einen Haltedorn für das Schleifen der Aussenseite eines Gewehrlaufes. Dabei wird die radiale Führung 5 von der axialen Abstützung getrennt. Auch dort geht es - allerdings auf einem völlig anderen Gebiet - um eine ähnliche Aufgabe: An einer bestimmten Stelle des Gewehrlaufes soll eine konstante Wandstärke erzielt werden. Dies führt theoretisch auch zu einem konzentrischen Aufbau des Gewehrlaufes, allerlei dings nur genau an der geschliffenen Stelle. Der Grund der damals geschaffenen Bearbeitungsmethode lag nämlich nicht im Herstellen eines vollständig konzentrischen Gewehrlaufes durch Schleifen, sondern in der Bearbeitung von lediglich relativ schmalen ringförmigen Bereichen gleicher Wandstärke an diesem 15 Gewehrlauf durch Einschleifen von Ringnuten. An diesen Bereichen sollte der Gewehrlauf später für weitere Bearbeitungsvorgänge eingespannt werden. Ein durchgängiges konzentrisches Rundschleifen ist bei diesem bekannten Stand der Technik nicht vorgesehen.
20
Bei der vorliegenden Aufgabenstellung würde die Anwendung der Lehre des Pat Nr. 22656 somit nicht zu den gewünschten konzentrischen Aufbauten führen, die über die gesamte Ferrulenlänge eine konstante konzentrische Geometrie aufweisen. Abgesehen
25 vom Obigen wurde durch das Pat Nr. 22656 das Problem von Bohrungsdurchmesser-Abweichungen beim Werkstück erkannt und folgende Lösung dafür beschrieben: Ein federnder Schuh drückt das Werkstück stets an die der Schleifscheibe zugewandten Seite liegenden Auflage. Die Stirnflächen des Gewehrlaufes spielen
30 bei dieser angegebenen Technologie keine Rolle, während beim Ferrulenschleifen wenigstens die Ausgangsstirnseite optimal sein muss, um den Zweck der Ferrule, nämlich eine Glasfaser zentrisch und passgenau mit einem gegengleichen Stück 2u positionieren, zu erfüllen.
Gemäss der JP-A-10-286748 wird beim Rundschleifen die Abstüt- zung einer Ferrule nicht - wie in den meisten anderen Fällen - mit dem Einsatz eines reinen Konus bzw. einer Spitze bewerkstelligt. Hier wird die radiale Führung durch einen zylindrischen Teil bewerkstelligt, der durch Einsteckfräsen an einem Konus ausgebildet ist. Die erforderliche Axialabstützung wird bei diesem Aufbau durch eine kleine plane Fläche bewerkstelligt, die sich beim Einstichfräsen ergibt. Diese kleine plane ringförmige Fläche ist in der JP-A jedoch nicht näher definiert. Das zylindrische Teil (bzw. Dorn) kann - gemäss einer Ausführungsform der JP-A - auch in den konisch ausgebildeten Grundkörper eingesetzt werden.
Wie aus den Figuren 6 und 7 und der zugehörigen Beschreibung in der JP-A ersichtlich ist, geht es bei der Abstützung durch die plane Ringfläche nicht um eine bestimmte Form der axialen Abstützung, sondern lediglich um die Vermeidung des Ausbrechens der Bohrungskante durch den Einsatz eines Konuses. Durch die Lösung der JP-A wurde die kantenschädigenden Wirkung des Konus verhindert und als positiver Nebeneffekt durch den zylindrischen Teil eine radiale Führung für die Ferrule ermög- licht.
Durch das Vermeiden der konischen Spitze entfällt somit bei der bekannten Lösung die Ausbrech- und die AufStauchgefahr. Auch kann der Druck auf die Ferrule in Axialrichtung minimiert werden, da sich die radiale Führung durch den Dorn ergibt und nicht durch das zentrische Anliegen eines Konus an einer Boh¬ rungskante. Die dargestellte Einrichtung gemäss der JP-A birgt aber folgendes Problem: Um eine Konzentrizität zu erreichen, wie im Diagramm 4b dargestellt ist (Mittelwert ca. 0.5 μm; bzw. Micron) muss das Bohrungspiel zwischen Dorn und Werkstück- ex- trem klein bemessen sein. Es darf nicht größer als die 0.5 μm der ausgewiesenen Konzentrizität sein. Auf der anderen Seite muss ein minimales Spiel garantiert werden, damit der Dorn in die Bohrung eingeführt und rotiert werden kann. Das System funktioniert in der ausgewiesenen Genauigkeit also nur, wenn das Passungsspiel maximal 0.5 μm beträgt.
Üblicherweise beträgt aber die Bohrungstoleranz der Ferrules 1.0 μm - auch bei den in der JP-A beschriebenen Single-Mode Ferrules. Zusätzlich unterliegt der Dorn auch immer einer ge- wissen Abnutzung und Biegebeanspruchung.
Dabei sollte berücksichtigt werden, dass die Durchmessertoleranz der Bohrung einen geringeren Einfluss auf die Qualität der Fiber-Steckverbindung hat als die Lage, bzw. Konzentrizi- tat der Bohrung, da die Fiberglasleiter beim Einkleben auch bei Druchmesserschwankungen durch den Klebstoff wieder zentriert wird. Konzentritzitätsfehler können im Gegensatz dazu durch den Klebstoff nicht kompensiert werden.
Es gibt also gegenwärtig keinen Grund die Bohrungen der Ferrules genauer zu fertigen, um eine bessere Funktion derselben zu erreichen. Dies wäre allerdings notwendig, um das erforderliche Passungsspiel für die Anwendung der Lehre der JP-A zu erreichen. Auch eine nachträgliche genauere Selektion der Ferru- les nach ihrem Bohrungsdurchmesser ist in keinem Fall wirtschaftlich, da die Messung der Bohrung ohnehin eine der teuersten Operationen im Herstellungsprozess einer Ferrule ist. Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, eine einfache, sichere Zentrierlagerung für Werkstücke, z.B. Ferrules zu finden, bei der einerseits wenigstens die entscheidende Stirnfläche optimal und ohne zusätzli- chen Nachbearbeitungs- oder Messvorgang erzielt werden kann, bei gleichzeitigem konzentrischen Nachschleifen des Aussenum- fanges eines Rohlings unter Massenproduktions-Bedingungen.
Die Erfindung sieht vor, dass in Abweichung vom bekannten Stand der Technik mit ringförmiger planer Auflagefläche, die axiale Stützfläche einen kleinen exzentrischen Stützpunkt aufweist, der aufgrund seiner exzentrischen Lage und der damit verbundenen Reibungskraft beim Abstützen zu einer Reaktionskraft an der Ferrule führt, welche imstande ist, die allfälli- ge Durchmesserunstimmigkeiten zwischen dem Dorn bzw. Draht und der Bohrung auszugleichen.
Die erfindungsgemässe exzentrische Auflage bewirkt, dass die axiale Kontaktfläche zwischen Werkstück und Support immer de- finiert am gleichen Ort bleibt, d.h. nicht rotiert oder sich unkontrolliert bewegt) auch wenn die Stirnseite des Werkstük- kes nicht genau plan ist. Des weiteren wird das Werkstück immer in die gleiche Richtung weggedrückt (Scherung zwischen Support, Dorn und Werkstück), was eine Spieleliminierung in einer Richtung zur Folge hat.
Durch die Lage des Auflagepunktes wird sichergestellt, dass das Werkstück auf jene Seite weggedrückt wird, in welche auch die Kräfte der Schleifscheibe wirken. Es kann also auch bei grossem Spiel (bis ca. 3 μm) zwischen Bohrung und Dorn konstant unter 0.5 μm konzentrisch geschliffen werden.
Die Aufgabe ist somit gelöst. Bei der erfindungsgemässen Lösung ist es dabei zudem relativ unerheblich, mit welcher Genauigkeit das andere Ende des Rohlings geführt bzw. eingespannt ist. Theoretisch wären unter Anwendung der Erfindung auch Varianten möglich, bei denen Rohlinge als Stange als Rohmaterial angeliefert werden, wobei nach dem Rundschleifen des ersten Teils der Stange dieses als Rohling abgestochen wird, um anschliessend mit dem nächsten Teil der Stange gleich zu verfahren.
Durch die Erfindung können Rohlinge von geringerer Qualität im qualitätsentscheidenden Bereich bearbeitet werden. Es kann z.B. die Beschaffenheit der Bohrungskante ungenau sein, und auch Differenzen des Bohrungsdurchmessers oder Abnützungser- scheinungen am Dorn haben keinen Einfluss.
Durch die Erfindung entfällt weiters eine komplizierte An- druckkraftregelung für die Einspannvorrichtung des Rohlings. Zudem wird die Betriebssicherheit erhöht, der Ausschuss redu- ziert und die Zentrierqualität verbessert.
Infolge durchgehender Bohrung in der Abstützung, durch die ein Dorn in die Bohrung der Ferrule geschoben werden kann, können gemäss einer auch unabhängig einsetzbaren Variante der Erfin- dung kostengünstige Drähte eingesetzt werden. Dies erlaubt es, den Dorn einfacher auszutauschen als bei den bisher bekannten Lösungen. Weiter entstehen durch diese spezielle Variante Vorteile bei der Automation des Lade- und Entladeprozesses, da der Dorn in die Bohrung des Supportes zurück gezogen werden kann, und somit das Werkstück einfach entfernt werden kann.
Weitere Details und Ausbildungsvarianten der Erfindung sind in der Figurenbeschreibung und in den Ansprüchen angegeben. Die Erfindung ist im Prinzip für alle Ferrulenarten anwendbar und es entfällt der Bedarf nach besonderen Ausformungen der Ferrules. In jedem Fall kann ein Arbeitsgang eingespart bzw., die Präzision erhöht werden.
Die Drehmomentübertragung auf die Ferrule beim Schleifen ist nicht Gegenstand der Erfindung. Diese Drehmomentübertragung kann nach einem der im Stand der Technik angegebenen Prinzipi- en erfolgen.
Zur Vervollständigung der Offenbarung wird daher auf die in der Einleitung angegebenen Techniken der Drehmomentübertragung und deren Details in den angegebenen Druckschriften verwiesen. Die betroffenen Figuren und deren Beschreibungen gelten als hierin geoffenbart, so dass nicht näher darauf eingegangen wird.
Anhand von Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin- dung mit Details und Varianten beispielhaft dargestellt. Es zeigen dabei:
Fig.l einen erfindungsgemässen Supportblock mit Drahtführung;
Fig.2 den Supportblock und die Drahtführung im Eingriff mit einem Rohling und im Gegendruck mit einer Supportlagerspitze vor einer Schleifscheibe;
Fig.3 den Supportblock in zwei Zuständen: Oben im Arbeitszustand und darunter im Ladezustand mit zurückgezogenem Draht; Fig.4 die Darstellung nach Fig .2 mit einer schematischen Drah vorSchubeinric tung;
Fig.5 ein Detail einer Variante eines Supportblocks mit ab- gerundeter Supportfläche;
Fig.6 eine Variante zum Supportblock nach Fig.5 in Seit- und Stirnansicht;
Fig.7 eine Stirnansicht des Supportblocks nach Fig.6 neben einer Schleifscheibe;
Fig.8 den Supportblock nach Fig.6 mit angesetztem Rohling;
Fig.9 eine Vergrösserung des Bereiches zwischen Supportblock und Rohling gemäss Darstellung Fig.8;
Fig.10 eine noch weiter vergrösserte Darstellung des Stirnbereiches des Rohlings im Bohrungsbereich mit erfin- dungsgemässem Stützpunkt und
Fig.11 und 12 Varianten zum runden Supportblock.
Die Figuren werden übergreifend und zusammenhängend beschrie- ben. Gleiche Bezugszeichen bedeuten gleiche Bauteile; gleiche Bezugszeichen mit unterschiedlichem Indizes bezeichnen funktionsgleiche Bauteile. Die Figuren schränken die Erfindung nicht ein, sondern dienen nur als Beispiel für die durch die Ansprüche unter Schutz gestellten Aufbauten und Verfahren. Die Be- zugszeichenliste ist zusammen mit dem Offenbarungsgehalt der Patentansprüche als integrierender Bestandteil der Beschreibungseinleitung zu verstehen. Ein neuartiger Supportblock 1 wird zum Zentrum der Erfindung. Er ist nämlich nicht mit einer konischen Spitze sondern mit einem zylindrischen Dorn oder, wie dargestellt, mit einem Supportdraht 2 durch eine Drahtbohrung 12 ausgerüstet. Der Sup- portblock 1 kann defacto ein zuvor bearbeiteter Ferrule- Rohling sein, so dass allfällig verschlissene Supportblocks äusserst kostengünstig ausgewechselt werden können. Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung, bei der im Rotationsbereich um die Achse der Bohrung 16 ein Dorn bzw. ein Draht 2 angewen- det wird, wird über die Bohrung selbst zentriert und nicht über die Kante der Bohrung 16. Dadurch reduziert sich die Abnützungsgefahr.
Der Supportblock 1 und/oder eine gegenlagernde Supportlager- spitze 7 können axial verschieblich sein, um das Einspannen eines Rohlings 6 zu ermöglichen.
Die Supportlagerspitze 7 unterliegt nicht den oben angegebenen hohen mechanischen Reibungsbelastungen, da dort der Rohling 6 gemeinsam mit der Supportlagerspitze 7 rotiert.
Anstelle der Supportlagerspitze 7 könnte auch ein zweiter Supportblock mit ebenso einem Dorn oder einem Supportdraht 2 vorgesehen sein, wobei diese Seite bevorzugt die an sich bekannte Drehmomentübertragung übernimmt.
Eine an sich bekannte Schleifscheibe 8 dient dem Abschleifen des Aussendurchmessers. Im Rahmen der Erfindung ist es nicht wesentlich, ob die Schleifscheibe, wie dargestellt die volle Ferrulebreite abdeckt oder eine schmalere Schleifscheibe axial oszilliert. Auch ist es nicht wesentlich, wie die Schleifscheibe arbeitet, ob sie rotiert oder starr ist - bei gleichzeitiger Rotation des Rohlings, oder ob beide rotieren usw. Fig.3 zeigt die beiden Arbeitszustände des Supportblockes 1 mit vorgeschobenem Supportdraht 2 oder mit zurückgezogenem Supportdraht 2 zum Zwecke des Beschickens mit einem neuen Rohling bzw. zur Entnahme eines bearbeiteten Rohlings 6. Die Vorschub- bzw. Rückzugsvorrichtung für den Supportdraht 2 ist nur symbolisch durch eine Drahthalterung 10 in Fig.4 angedeutet. Durch diese Darstellung wird andererseits auch deutlich, dass es sich bei dem erfindungsgemässen Supportdraht 2 um eine kostengünstige Variante zu den herkömmlichen Spitzen- lagerungen handelt; zumal beim Verschleiss des Drahtes einfach ein Stück Draht in Vorschubrichtung 5 nachgeschoben wird, während beim Verschleiss einer meist sehr teueren Spitze (z.B. Diamant), diese vollständig ersetzt werden muss.
Um die Auflagefläche des Supportblocks 11 am Rohling 6 zu reduzieren, kann die Stützfläche 20 auch als gerundeter Kopf 13 ausgebildet sein (Fig.5) . Der gerundete Kopf 13 bildet eine bombierte Stützfläche 22 für das Werkstück. Sie kann aber auch, bevorzugt, mit einem asymmetrisch angeordneten Stütz- punkt 14 ausgerüstet sein, wie z.B. in Fig.6 dargestellt. Der Stützpunkt 14 bewirkt, wie insbesondere aus Fig.8-10 ersichtlich, dass im Betriebsfall eine Reaktionskraft 18 am Werkstück erzielt wird, die sich aus den Reibungskräften am Stützpunkt 14 zusammen mit der Rotation des Rohlings 6 um den Support- draht 2 ergibt. Zu beachten gilt, dass die Lage des Stützpunktes 14 bevorzugt abhängig von der Rotationsrichtung des Werkstücks gewählt wird, um sicherzustellen, dass das Werkstück von der Schleifscheibe 8 weggedrückt wird.
Die Fig.11 und 12 zeigen Varianten des Supportblocks, der im Rahmen der Erfindung und seiner Funktion entsprechend viele an sich bekannte Formen annehmen könnte. So könnte er z.B. als Spannfutter ausgebildet sein. Eine einfache Lösung stellt ein prismatischer Supportblock 31a mit einer Drahtbohrung dar, durch die wie beim oben erwähnten Aufbau ein Supportdraht 2 in das Werkstück 6 geschoben werden kann.
Der Supportdraht 2 wird in der Drahtbohrung durch eine Klemmschraube 25 axial fixiert. Der Supportblock 31a weist eine plane Stützfläche 30 oder auch eine Stützfläche mit Stützpunkt, wie oben beschrieben auf. Alternativ zu den angegebenen Varianten kann der Supportdraht 2 auch mit dem Supportkörper verschweisst oder verklebt sein.
Das Beispiel gem. Fig.12 ersetzt den monolithischen Supportblock 31a durch einen Supportblock 31b, der aus zwei Spannzangenteilen 27 und 28 besteht, die auch einstückig miteinander verbunden sein können. Die beiden Teile 27,28 werden mittels Klemmschraube 25 gegeneinander gespannt gehalten und klemmen derart einen Supportdraht 2 in einer Spannut 26.
An den Stirnflächen der Teile 27 und 28 ist eine plane Stütz- fläche 32 ausgebildet. Eine Stützpunkt-Lösung ist ebenso möglich.
Weitere Informationen sind der nachfolgenden Bezugszeichenliste und den Patentansprüchen zu entnehmen.
Bezugszeichenliste
1 Supportblock
2 Supportdraht
3 Kopf des Supportblocks 1
5 4 Vorschubrichtung des Supportblocks 1
5 Vorschubrichtung des Supportdrahtes 2
6 Rohling
7 Supportlagerspitze
8 Schleifscheibe 10 9 Klemmschraube
10 Drahthalterung
11 Supportblock
12 Drahtbohrung
13 gerundeter Kopf 15 14 Stützpunkt
15 Länge des Hebelarms
16 Bohrung im Werkstück
17 Drehrichtung des Werkstücks
18 Reaktionskraft am Werkstück
20 19 Rotationsachse des Werkstückes
20 Stützfläche (= Stirnfläche des Supportblocks 1)
21 Supportblock mit Stützpunkt 14
22 bombierte Stützfläche
23 Kopf des Supportblocks 21
25 24 Stirnfläche des Werkstücks 6
25 Klemmschraube für Supportdraht 2 im Supportblock 31a,b
26 prismatische Spannut für Supportdraht 2
27 erster Spannzangenteil
28 zweiter Spannzangenteil
30 30 Stirnfläche (des Supportblocks 31a)
31 Supportblock mit prismatischem a) oder spannzangenförmi- gem b) Aufbau
32 Stützfläche (des Supportblocks 31b)

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung für das konzentrische Rundschleifen eines Werkstücks (6) mit einer zentralen Bohrung (16) , insbesondere einer Ferrule, mit einer wenigstens einseitigen, Zentriervorrichtung (1;3;11;13;21 ;31) die im Bearbeitungszustand das Werkstück (6) an seiner Stirnseite (24) zentrisch zur Achse seiner Bohrung (16) hält und mit einer Oberflächen- Bearbeitungsvorrichtung (8) , wobei ein Führungsdorn (2) für das Eindringen in die Bohrung (16) des Werkstückes (6) vorgesehen ist und eine auf den Dorn (2) senkrechte Stützfläche (20;22;30;32) zur Anlage an einer Stirnfläche (24) des Werkstückes (6) ausgebildet ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfläche (20) zur Abstützung der Stirnfläche (24) des Werk- Stücks (6) exzentrisch zur Achse des Führungsdorns bzw. Supportdrahtes (2) eine Erhebung bzw. einen von der Stützfläche (20) abragenden Stützpunkt (14) aufweist, an dem im Bearbeitungsfall die Stirnfläche (24) des Werkstücks (6) anliegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfläche (20;22) an einem Supportblock (1;11;21;31) mit einer durchgehenden Drahtführungsbohrung (12;26) ausgebildet ist, wobei im Bearbeitungsfall die Drahtbohrung (12) von einem Supportdraht (2) durchsetzt ist, der den Führungsdorn bildet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsdorn bzw. der Supportdraht (2) an seiner dem Werkstück (6) zugewandten Seite verjüngt - vorzugsweise konisch angespitzt - ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsdorn bzw. der Supportdraht (2) mit dem Supportblock starr verbunden, oder festklemmbar bzw. lösbar, und/oder axial verschiebbar ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Supportdraht (2) - nach Bedarf - mehr oder weniger tief in die Bohrung (16) des Werkstücks (6) einschiebbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsdorn bzw. der Supportdraht (2) aus Hartmetall, vorzugsweise aus Wolfram oder einer Wolframlegierung besteht.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser des Supportkopfes (3;23) wenigstens im Bereich der Stützfläche (20,22) geringer ist als der Aussendurchmesser des Werkstücks (6) im Bereich seiner Stirnfläche (24) .
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfläche (22) bombiert ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfläche (20; 22) an einem Werkstück (6) oder an einem, dem Werkstück vergleichbaren Teil ausgebildet ist, bzw. dass der Supportblock (1) aus einem Werkstück (6) oder einem, dem Werkstück vergleichbaren Teil gebildet ist, und/oder dass der Supportblock (1) in einer Füh¬ rung konzentrisch und parallel zum Führungsdorn bzw. Support¬ draht (2) gehalten ist.
10. Verfahren zum konzentrischen Schleifen eines Werkstücks (6) mit einer zentralen Bohrung (16) , insbesondere einer Ferrule, gekennzeichnet durch das Einspannen des Werkstücks (6) zwischen zwei Teilen (1;11;21,7), von denen wenigstens einer (1;11;21) einen zylindrischen Führungsdorn (2) aufweist, der in die zentrale Bohrung (16) eingeschoben wird und diese wenigstens annähernd spielfrei führt, während der andere Teil (7) eine axial zentrierte zweite Führung und eine Mitnahmevorrichtung aufweist, wobei durch die Mitnahmevorrichtung das Werkstück um den Führungsdorn (2) rotiert wird, während gleichzeitig eine Schleifscheibe (8) einer Schleifvorrichtung den Aussendurchmesser des Werkstücks (6) konzentrisch zur Achse der zentralen Bohrung (16) auf Mass bearbeitet und wobei durch eine Erhebung (14) an einer sich senkrecht zum Dorn (2) erstreckenden Stützfläche (20) ein spielausgleichendes Radialmoment auf das Werkstück (6) ausgeübt wird.
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