EP0781627B1 - Feinstbearbeitungsmaschine - Google Patents

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Publication number
EP0781627B1
EP0781627B1 EP19950120683 EP95120683A EP0781627B1 EP 0781627 B1 EP0781627 B1 EP 0781627B1 EP 19950120683 EP19950120683 EP 19950120683 EP 95120683 A EP95120683 A EP 95120683A EP 0781627 B1 EP0781627 B1 EP 0781627B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shell
machine according
microfinishing machine
workpiece
work piece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP19950120683
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0781627A1 (de
Inventor
Horst Steinwender
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Supfina Grieshaber GmbH and Co KG
Original Assignee
Supfina Grieshaber GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Supfina Grieshaber GmbH and Co KG filed Critical Supfina Grieshaber GmbH and Co KG
Priority to EP19950120683 priority Critical patent/EP0781627B1/de
Priority to DE59508072T priority patent/DE59508072D1/de
Publication of EP0781627A1 publication Critical patent/EP0781627A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0781627B1 publication Critical patent/EP0781627B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B24B5/00—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • B24B5/36—Single-purpose machines or devices
    • B24B5/42—Single-purpose machines or devices for grinding crankshafts or crankpins
    • 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 fine processing machine for Machining cylindrical inner or outer surfaces of a Workpiece, with at least one on the inside or Finishing element on the outer surface of the workpiece, with a clamping device around the finishing element against the pressing surface, and with means for Generate a relative movement between the workpiece and the finish element, the finish element at least one the surface to be processed partially encompassing C-shaped Has shell, the shell so flexible is that they are radial to the surface to be machined can adjust circular geometry.
  • Such fine processing machines which also as Honing machines or superfinishing machines are known in a variety. With these machines e.g. the surfaces of crankshaft bearings or journals or there will be the surfaces of camshaft bearings processed. With such machines the one hand Surface quality of the bearings, on the other hand the desired roundness achieved.
  • a finishing stone either directly or a bowl underneath Interposition of an abrasive belt on the pressed surface of the workpiece and that The workpiece is usually set in rotation. At the same time, the workpiece can be axial Carry out oscillation movement, so that a so-called Cross-cut is created. The oscillation movement can can also be carried out by the tool.
  • EP 338 224 A2 describes a device for Finishing of the crank pins of crankshafts is known in the case of pressure elements for the grinding belt in Has circumferential slots. This device is considered to be the closest prior art and has the features of the preamble of claim 1.
  • the invention has for its object a Provide fine processing machine with which Superfinishing an optimal work result can be achieved can.
  • This will be the advantage ensures that the local contact pressure remains constant and that the sanding belt is used optimally.
  • the bowl adapts permanently during processing the changing diameter of the to be machined Workpiece surface. So the tips of Waves removed and a shape correction achieved become.
  • Such shells are therefore adaptive.
  • the edge-open slot Due to the edge-open slot, it usually gets out made of a rigid, unyielding material a certain flexibility or elasticity.
  • the slots run radially or radially to the workpiece, so that the shell is slightly orthogonal to the rays deformable and therefore the wrap diameter is changeable. In this way, the curvature of the Shell adapted to different machining diameters become. The change is in the range of some ⁇ m.
  • both Surfaces are slotted. In this way you get a high flexibility of the shell when that Material is very hard and brittle, e.g. for stone or Ceramics.
  • the slots can gap be staggered.
  • the shell has a cross-section a substantially lamellar shape, the Lamella tips rest on the workpiece and / or are directed away from the workpiece.
  • the slots can have any cross-section, however, advantageously have one essentially rectangular cross section.
  • the elasticity of the shell is determined by the depth of the slots determined, the depth of the slots advantageously equal or greater than half the thickness of the adaptive shell.
  • the slot depth corresponds about 80% of the thickness of the shell.
  • the width of the slots and the distance between the slots can be chosen so that a there is still sufficient contact area of the shell.
  • the Slot width can vary from 5% to 40%, in particular amount to 25% of the contact area.
  • the shell is a pressure element for an abrasive coated sanding belt. With such a shell ensures that the sanding belt runs the entire length the shell with the same local contact pressure on the machining surface is applied, this regardless of current diameter of the workpiece.
  • the The change in thickness of the strip can be restricted in that Thin film tapes or films are used. Such Tapes, e.g. a thickness of 200 ⁇ m have a thickness of when worn about 100 ⁇ m.
  • the shell is on their abutting surface with abrasive, especially with CBN (cubic boron nitride), diamond etc. coated.
  • the shell serves itself as an abrasive tool, creating a higher Shape accuracy is achieved.
  • the shell contains bonded abrasive e.g. Corundum, SiCa and is after Kind of a grindstone.
  • the shell is on one Expansion shoe arranged.
  • the shoe has a parallel or cavity extending coaxially to the contact surface for a print medium.
  • the Expansion shoe made of a flexible, fluid-tight material, e.g. Steel, rubber, plastic or the like
  • the expansion shoe serves as a support for that lamellar pressure element.
  • the pressing element is supported over the entire surface and each lamella becomes optimal in the radial direction updated.
  • the invention also relates to an adaptive finishing element for a microfinishing machine, the element one or has several of the above features.
  • the shell can be one or more parts, or can two bowls can be combined.
  • FIG 1 this is a workpiece 1, e.g. one Crankshaft bearing, facing end of a tool 2 shown schematically, the two arms 3 and 4 of the Pliers 2 shown in Figure 1 in their closed position are.
  • the processing arm 3 has at its free end a shoe 5 with two fastening screws 6 with the processing arm 3 is connected.
  • the shoe 5 is on the screwed to the workpiece 1 facing side of the arm 3.
  • the processing shoe 5 is on the workpiece 1 facing side with one essentially Partially circular recess 7 provided in one flexible processing shell 8 via two fastening elements 9 and 10 is included.
  • the other processing arm 4 carries on its side facing the workpiece 1 a total designated 11 measuring device, which is not closer is designated and carried out with the in-process measurements can be. With this measuring device 11, e.g. during machining the diameter of the workpiece 1 and Surface ripples can be measured.
  • the material removal from workpiece 1 takes place via a Sanding belt 12, which is between the two Machining arms 3 and 4 of the flexible machining shell 8 is fed and from the flexible processing tray 8 is pressed onto the surface of the workpiece 1.
  • a Sanding belt 12 which is between the two Machining arms 3 and 4 of the flexible machining shell 8 is fed and from the flexible processing tray 8 is pressed onto the surface of the workpiece 1.
  • the grinding belt 12 along the entire length of the Processing tray 8, i.e. over the whole of the Machining shell 8 covered circumferential angle on the workpiece 1 and is continuously or gradually in the lower Area subtracted.
  • the grinding belt 12 over two Deflection rollers 13 deflected and in the direction of arrow 14 promoted.
  • the removal is usually 5 ⁇ m to 8 ⁇ m, can also be 30 ⁇ m for in-process measurements.
  • Out-of-roundness from 2 ⁇ m to 5 ⁇ m is corrected, i.e. worn away.
  • FIG 2 is an enlarged view of the Flexible machining shell 8 abutting workpiece 1 shown. It can be clearly seen that the shell 8 Sanding belt 12 over its entire length to the surface of the Presses workpiece 1.
  • the processing tray 8 supports this Sanding belt 12 with its first facing workpiece 1 Surface 16 off.
  • the flexibility gets that Processing shell 8 through slots 17 and 18 with open edges, the slots 17 towards the first surface 16 and the Slits 18 to the opposite second surface 19 are open.
  • the slots 17 and 18 extend here radially over about 80% of the total thickness d of the Machining tray 8.
  • the depth a of the to the outer surface open slots 18 can be equal to the depth b of the slots 17th his; the two slots 17 and 18 can also have different depths a and b.
  • the slots 17 and 18 are arranged on a gap, so that the Processing shell 8 a substantially meandering Shape or a lamella shape.
  • the Machining tray 8 is in the direction of thickness d, i.e. in radial direction to the workpiece 1 relatively stiff, so that Sanding belt 12 snugly onto the surface of the workpiece 1 can be pressed on.
  • the slots 17 and 18 the individual shell sections 20 of the Processing shell 8 a high flexibility or elasticity in a radial direction to one another, the shell sections 20 are rigid in the radial direction.
  • the Shell sections 20 form individual U-shaped Section body, whose adjacent free leg are interconnected.
  • FIG. 2a shows four preferred embodiments of the adaptive shell 8 shown.
  • 29 and 30 there are slots referred to, which differ from the inner or -Extend the outer surface to approximately the middle of the shell.
  • the slots 29 and 30 staggered, but they can also face each other.
  • the second embodiment are only different from the outer surface of the shell 8 outgoing slots 18 and in the third embodiment slots 17 extending from the inner surface of the shell 8 available.
  • the shown as the fourth embodiment Shell 8 is formed by two shell elements 8 'and 8 ", which are coaxial. There are corresponding ones Slots 18 and 17 radially one above the other.
  • the illustrated Embodiments are intended to be exemplary only and not finally be understood.
  • two are each other opposing flexible processing trays 8 shown, but not as in the embodiment of Figure 1, are supported at points, but over almost their entire second surface 19 over one Support element 21 are supported.
  • This support element 21 is inserted into the recess 7 of the shoe 5 and transmits the one acting in the direction of arrow 22 Press force evenly on the flexible processing shell 8.
  • the support element 21 can e.g. made of steel, plastic, Rubber, felt, wood or the like. Alternatively is ensures that the contact pressure is transferred evenly becomes.
  • Embodiment are either two sanding belts 12th used, or the same sanding belt is used after the first Pass redirected and again to the workpiece 1 introduced.
  • 4 and 5 are conventional hard shells 26 shown. 4 shows in a greatly exaggerated manner Way the location of the shoe 26 at the beginning of Editing process.
  • the free press mainly Ends 27 of the hard shell 26, the grinding belt 12 on the Surface of the workpiece 1, whereas the middle Area 28 is hardly involved in material removal. It is easy to see that the hard shell 26 has a ripple of the workpiece 1 follows, since it only has the free ends 27 rests on the workpiece surface. A form correction can not or only at this stage marginally achieved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Feinstbearbeitungsmaschine zum Bearbeiten von zylindrischen Innen- oder Außenflächen eines Werkstücks, mit wenigstens einem an der Innen- oder Außenfläche des Werkstücks anliegenden Finishelement, mit einem Spannmittel um das Finishelement gegen die zu bearbeitende Oberfläche zu pressen, und mit Mitteln zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Finishelement, wobei das Finishelement wenigstens eine die zu bearbeitende Oberfläche teilweise umgreifende C-förmige Schale aufweist, wobei die Schale derart flexibel ist, daß sie sich radial an die zu bearbeitende Oberfläche kreisgeometrisch anpassen kann.
Derartige Feinstbearbeitungsmaschinen, die auch als Honmaschinen oder Superfinishmaschinen bezeichnet werden, sind in einer Vielzahl bekannt. Mit diesen Maschinen werden z.B. die Oberflächen von Kurbelwellenlagern oder -zapfen oder es werden die Oberflächen von Nockenwellenlagern bearbeitet. Mit derartigen Maschinen wird einerseits die Oberflächengüte der Lagerstellen, andererseits die gewünschte Rundheit erzielt. Bei der Feinstbearbeitung wird ein Finishstein entweder direkt oder eine Schale unter Zwischenschaltung eines Schleifbandes auf die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks aufgepreßt und das Werkstück wird in der Regel in Drehung versetzt. Gleichzeitig kann das Werkstück eine axiale Oszillationsbewegung durchführen, so daß ein sog. Kreuzschliff entsteht. Die Oszillationsbewegung kann aber auch vom Werkzeug durchgeführt werden.
Es ist bekannt, ein textiles Schneidband mit einer relativ weichen Schale, die z.B. aus Vulcolan besteht, auf die zu bearbeitende Wellenoberfläche zu pressen. Mit dieser weichen Schale ist es zwar möglich, das textile Schleifband über eine große Fläche auf die zu bearbeitende Oberfläche anzudrücken, wobei der während des Bearbeitungsvorgangs sich ändernde Durchmesser der Welle nahezu keine Rolle spielt. Als nachteilig hat sich jedoch herausgestellt, daß sich das textile Schleifband bei wässrigen Schmiermittelemulsionen voll saugt und dadurch quillt. Außerdem sind mit weichen Schalen keine oder nur geringe Formkorrekturen an der Welle möglich, da Welligkeiten nicht vollständig abgeschliffen werden.
Formkorrekturen können dagegen mit harten Schalen erreicht werden, die bei welligen Oberflächen auf den Spitzen der Wellen aufliegen und diese abtragen. Es kann also die Form der Schale auf die Welle übertragen werden. Hierbei ist jedoch ein inkompressibles Band erforderlich (EP-A-161 748). Als nachteilig hat sich bei diesen harten Schalen herausgestellt, daß sie aufgrund ihrer Steifigkeit nur bei einem ganz bestimmten Durchmesser das Schleifband optimal auf die Wellenoberfläche aufpressen. Ist der Wellendurchmesser, wenn auch nur geringfügig, größer, dann drückt die harte Schale das Schleifband im wesentlichen über zwei linienförmige Bereiche an die Wellenoberfläche an, wobei die linienförmigen Bereiche im wesentlichen an den in Umfangsrichtung gesehenen Enden der Schale sind. Bei kleinerem Durchmesser preßt die harte Schale das Schleifband lediglich in einem kleinen mittleren Bereich auf die Welle auf. Es ist also dann, wenn der Durchmesser der Welle nicht exakt dem Durchmesser der Ausnehmung des Schuhs entspricht gewährleistet, daß das Schleifband vollflächig auf die Welle aufgepreßt wird. Außerdem hat sich gezeigt, daß bei Wellen mit zu großem Durchmesser, was immer bei geschliffenen und noch nicht feinstbearbeiteten Wellen der Fall ist, die vorderen und hinteren Kanten des harten Schuhs der Welligkeit der Zylinderoberfläche folgt. Eine Formkorrektur ist hier also kaum möglich.
Wird die Welle nicht mit einem Schleifband sondern mit einem Finishstein bearbeitet, dann stellt sich das oben angesprochene Problem der Formkorrektur nicht, da sich der Stein durch permanenten Verschleiß dem Radius der Welle anpaßt, was bei der Verwendung eines Schleifbandes nicht der Fall ist.
Aus der EP 338 224 A2 ist eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung der Hubzapfen von Kurbelwellen bekannt geworden, bei der Andruckelemente für das Schleifband in Umfangsrichtung verlaufende Schlitze aufweist. Diese Vorrichtung wird als der nächstliegender Stand der Technik angesehen und hat die Merkmale des Oberbegriffes des Anspruchs 1.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feinstbearbeitungsmaschine bereitzustellen, mit der beim Superfinishen ein optimales Arbeitsergebnis erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Feinstbearbeitungsmaschine gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist sowie ein Finishelement mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
Durch die flexible Ausgestaltung der Schale wird nunmehr die Möglichkeit geschaffen, daß sie bei sich veränderndem Durchmesser des Werkstücks radial nachgeführt werden kann, so daß sie jederzeit über ihre gesamte Länge am Werkstück kreisgeometrisch anliegen kann. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß der örtliche Anpreßdruck konstant bleibt und daß das Schleifband optimal ausgenutzt wird. Auf diese Weise paßt sich die Schale während der Bearbeitung permanent an den sich ändernden Durchmesser der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche an. Es können also die Spitzen von Welligkeiten abgetragen und eine Formkorrektur erzielt werden. Derartige Schalen sind demnach adaptiv.
Durch den randoffenen Schlitz erhält die in der Regel aus einem starren, unnachgiebigen Material hergestellte Schale eine gewisse Flexibilität bzw. Elastizität. Die Schlitze verlaufen dabei radial bzw. strahlenförmig zum Werkstück, so daß die Schale orthogonal zu den Strahlen geringfügig verformbar und dadurch der Umschlingungsdurchmesser veränderbar ist. Auf diese Weise kann die Krümmung der Schale an unterschiedliche Bearbeitungsdurchmesser angepaßt werden. Die Veränderung liegt dabei im Bereich von einigen µm.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß beide Oberflächen mit Schlitzen versehen sind. Auf diese Weise erhält man eine hohe Flexibilität der Schale dann, wenn das Material sehr hart und spröde ist, wie z.B. bei Stein oder Keramik. Dabei können die Schlitze auf Lücke versetzt angeordnet sein. Die Schale weist im Querschnitt eine im wesentlichen lamellenförmige Gestalt auf, wobei die Lamellenspitzen auf dem Werkstück aufliegen und/oder von Werkstück weg gerichtet sind.
Die Schlitze können einen beliebigen Querschnitt aufweisen, besitzen jedoch vorteilhaft einen im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt.
Durch die Tiefe der Schlitze wird die Elastizität der Schale bestimmt, wobei vorteilhaft die Tiefe der Schlitze gleich oder größer ist als die halbe Dicke der adaptiven Schale. Bei einem Ausführungsbeispiel entspricht die Schlitztiefe etwa 80% der Dicke der Schale. Die Breite der Schlitze und der Abstand der Schlitze kann so gewählt werden, daß ein noch genügender Auflagebereich der Schale verbleibt. Die Schlitzbreite kann je nach Anforderung 5% bis 40%, insbesondere 25% des Auflagebereichs betragen. Bevorzugt ist die Schale ein Anpreßelement für ein mit Schleifmittel beschichtetes Schleifband. Bei einer derartigen Schale ist gewährleistet, daß das Schleifband über die gesamte Länge der Schale mit gleichem örtlichen Anpreßdruck an der zu bearbeitenden Oberfläche anliegt, wobei dies unabhängig vom aktuellen Durchmesser des Werkstücks ist.
Da sich während der Bearbeitung des Werkstücks die Dicke bzw. Stärke des Bandes durch Kühl-Schmier-Mitteleinfluß und Verschleiß ebenfalls ändert ist die Schale ein Anpreßelement für ein mit Schleifmittel beschichtetes, insbesondere dünnes Schleifband. Diesem Umstand wird durch die adaptive Schale gleichwohl Rechnung getragen. Außerdem kann die Dickenänderung des Bandes dadurch eingeschränkt werden, daß Dünnschichtbänder bzw. -filme verwendet werden. Derartige Bänder, die in ungebrauchtem Zustand z.B. eine Dicke von 200 µm aufweisen, besitzen im Verschleißzustand eine Dicke von etwa 100 µm.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Schale an ihrer am Werkstück anliegenden Oberfläche mit Schleifmittel, insbesondere mit CBN (Cubic-Bor-Nitrid), Diamant usw. beschichtet. Bei diesem Ausführungsbeispiel dient die Schale selbst als abtragendes Werkzeug, wodurch eine höhere Formgenauigkeit erzielt wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform enthält die Schale gebundenes Schleifmittel z.B. Edelkorund, SiCa und ist nach Art eines Schleifsteins ausgebildet.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Schale auf einem Dehnspannschuh angeordnet. Dabei weist der Schuh einen parallel bzw. koaxial zur Anlagefläche sich erstreckenden Hohlraum für ein Druckmedium auf.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Dehnspannschuh aus einem flexiblen, fluiddichten Material, z.B. Stahl, Gummi, Kunststoff o.dgl.
Dabei dient der Dehnspannschuh als Stütze für das lamellenartig ausgebildete Andrückelement. Das Andrückelement wird auf diese Weise vollflächig abgestützt und jede Lamelle wird in radialer Richtung optimal nachgeführt. Bei einer anderen Ausführungsform kann das lamellenartige Anpreßelement auch punktweise abgestützt sein.
Die Erfindung betrifft auch ein adaptives Finishelement für eine Feinstbearbeitungsmaschine, wobei das Element eine oder mehrere der obigen Merkmale aufweist.
Dabei kann die Schale ein- oder mehrteilig sein, bzw. können zwei Schalen miteinander kombiniert sein.
Weitere vorteilhafte Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung mehrere Ausführungsbeispiele im einzelnen dargestellt sind.
In der Zeichnung zeigen:
Figur 1
eine Prinzipskizze einer flexiblen Bearbeitungsschale an einer Bandfinishmaschine;
Figur 2
eine vergrößerte Darstellung der Bearbeitungsschale der Figur 1;
Figur 2a
weitere Ausführungsformen der Bearbeitungsschale;
Figur 3
eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung; und
Figuren 4 und 5
eine starre Bearbeitungsschale gemäß dem Stand der Technik.
In der Figur 1 ist das einem Werkstück 1, z.B. einem Kurbelwellenlager, zugewandte Ende einer Bearbeitungszange 2 schematisch dargestellt, wobei die beiden Arme 3 und 4 der Zange 2 in der Figur 1 in ihrer Schließlage dargestellt sind. Der Bearbeitungsarm 3 weist an seinem freien Ende einen Schuh 5 auf, der über zwei Befestigungsschrauben 6 mit dem Bearbeitungsarm 3 verbunden ist. Der Schuh 5 ist an der dem Werkstück 1 zugewandten Seite des Arms 3 angeschraubt. Der Bearbeitungsschuh 5 ist an seiner dem Werkstück 1 zugewandten Seite mit einer im wesentlichen teilkreisförmigen Ausnehmung 7 versehen, in der eine flexible Bearbeitungsschale 8 über zwei Befestigungselemente 9 und 10 aufgenommen ist. Der andere Bearbeitungsarm 4 trägt an seiner dem Werkstück 1 zugewandten Seite eine insgesamt mit 11 bezeichnete Meßvorrichtung, die nicht näher bezeichnet ist und mit der In-Prozeß-Messungen durchgeführt werden können. Mit dieser Meßvorrichtung 11 können z.B. während der Bearbeitung der Durchmesser des Werkstücks 1 und Oberflächenwelligkeiten gemessen werden.
Der Materialabtrag vom Werkstück 1 erfolgt über ein Schleifband 12, welches zwischen den beiden Bearbeitungsarmen 3 und 4 der flexiblen Bearbeitungsschale 8 zugeführt wird und von der flexiblen Bearbeitungsschale 8 auf die Oberfläche des Werkstücks 1 gedrückt wird. Dabei liegt das Schleifband 12 entlang der gesamten Länge der Bearbeitungsschale 8, d.h. über den gesamten von der Bearbeitungsschale 8 überdeckten Umfangswinkel am Werkstück 1 an und wird kontinuierlich oder schrittweise im unteren Bereich abgezogen. Dabei wird das Schleifband 12 über zwei Umlenkrollen 13 umgelenkt und in Richtung des Pfeils 14 gefördert. Mit einer insgesamt mit 15 bezeichneten Spanneinrichtung wird das Schleifband 12 auf Zug beansprucht und gespannt. Der Abtrag beträgt in der Regel 5 µm bis 8µm, kann jedoch bei In-Prozeß-Messung auch 30 µm betragen. Dabei werden Unrundheiten von 2 µm bis 5 µm korrigiert, d.h. abgetragen.
In der Figur 2 ist eine vergrößerte Darstellung der am Werkstück 1 anliegenden flexiblen Bearbeitungsschale 8 dargestellt. Es ist deutlich erkennbar, daß die Schale 8 das Schleifband 12 über ihre gesamte Länge an die Oberfläche des Werkstücks 1 anpreßt. Die Bearbeitungsschale 8 stützt das Schleifband 12 mit ihrer dem Werkstück 1 zugewandten ersten Oberfläche 16 ab. Die Flexibilität erhält die Bearbeitungsschale 8 durch randoffene Schlitze 17 und 18, wobei die Schlitze 17 zur ersten Oberfläche 16 hin und die Schlitze 18 zur gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 19 hin offen sind. Dabei erstrecken sich die Schlitze 17 und 18 radial über etwa 80% der Gesamtdicke d der Bearbeitungsschale 8. Die Tiefe a der zur Außenfläche offenen Schlitze 18 kann gleich der Tiefe b der Schlitze 17 sein; die beiden Schlitze 17 und 18 können aber auch unterschiedliche Tiefen a und b aufweisen. Die Schlitze 17 und 18 sind auf Lücke angeordnet, so daß die Bearbeitungsschale 8 eine im wesentlichen mäanderförmige Gestalt bzw. eine Lamellenform aufweist. Die Bearbeitungsschale 8 ist in Richtung der Dicke d, d.h. in radialer Richtung zum Werkstück 1 relativ steif, so daß das Schleifband 12 satt auf die Oberfläche des Werkstücks 1 aufgepreßt werden kann. Jedoch verleihen die Schlitze 17 und 18 den einzelnen Schalenabschnitten 20 der Bearbeitungsschale 8 eine hohe Flexibilität bzw. Elastizität in radialer Richtung zueinander, wobei die Schalenabschnitte 20 in sich in radialer Richtung steif sind. Die Schalenabschnitte 20 bilden einzelne U-förmige Abschnittskörper, deren benachbarte freie Schenkel miteinander verbunden sind.
In der Figur 2a sind vier bevorzugte Ausführungsformen der adaptiven Schale 8 dargestellt. Mit 29 und 30 sind Schlitze bezeichnet, die sich von der Schaleninnen- bzw. -außenoberfläche bis etwa zur Schalenmitte erstrecken. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Schlitze 29 und 30 versetzt zueinander angeordnet, sie können aber auch einander gegenüber liegen. Beim zweiten Ausführungsbeispiel sind lediglich sich von der Außenoberfläche der Schale 8 ausgehende Schlitze 18 und beim dritten Ausführungsbeispiel von der Innenoberfläche der Schale 8 ausgehende Schlitze 17 vorhanden. Die als viertes Ausführungsbeispiel dargestellte Schale 8 wird von zwei Schalenelementen 8' und 8" gebildet, die koaxial aneinanderliegen. Dabei liegen entsprechende Schlitze 18 bzw. 17 radial übereinander. Die dargestellten Ausführungsformen sollen lediglich beispielhaft und nicht abschließend verstanden werden.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 3 sind zwei einander gegenüberliegende flexible Bearbeitungsschalen 8 dargestellt, die jedoch nicht, wie beim Ausführungsbeispiel der Figur 1, punktförmig abgestützt sind, sondern über nahezu ihre gesamte zweite Oberfläche 19 über ein Abstütztelement 21 abgestützt werden. Dieses Abstütztelement 21 ist in die Ausnehmung 7 des Schuhs 5 eingelegt und überträgt die in Richtung des Pfeils 22 wirkende Andrückkraft gleichmäßig auf die flexible Bearbeitungsschale 8. Das Abstützelement 21 kann z.B. aus Stahl, Kunststoff, Gummi, Filz, Holz o.dgl., bestehen. Auf jeden Fall ist gewährleistet, daß die Anpreßkraft gleichmäßig übertragen wird. Bei diesem in der Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel werden entweder zwei Schleifbänder 12 verwendet, oder das gleiche Schleifband wird nach dem ersten Durchlauf umgelenkt und noch einmal an das Werkstück 1 herangeführt.
In den Figuren 4 und 5 sind herkömmliche harte Schalen 26 dargestellt. Dabei zeigt die Figur 4 in stark übertriebener Weise die Lage des Schuhs 26 zu Beginn des Bearbeitungsvorgangs. Dabei drücken hauptsächlich die freien Enden 27 der harten Schale 26 das Schleifband 12 auf die Oberfläche des Werkstücks 1 an, wohingegen der mittlere Bereich 28 kaum am Materialabtrag beteiligt ist. Es ist leicht einsehbar, daß die harte Schale 26 einer Welligkeit des Werkstücks 1 folgt, da sie nur über die freien Enden 27 auf der Werkstückoberfläche aufliegt. Eine Formkorrektur kann in diesem Bearbeitungsstadium nicht oder nur geringfügig erzielt werden.
Am Ende des Bearbeitungsvorganges, wenn sich der Durchmesser des Werkstücks 1 reduziert hat, liegt hauptsächlich der mittlere Bereich 28 am Schleifband 12 an und drückt dieses mit hoher Kraft auf das Werkstück 1 auf, wobei die freien Enden 27 nur geringfügig das Schleifband 12 auf das Werkstück 1 aufpressen. Zwar kann mit derartigen harten Schalen 26 auch eine Formkorrektur erzielt werden, jedoch ist diese nicht so effektiv wie mit der erfindungsgemäßen flexiblen Bearbeitungsschale 8.

Claims (17)

  1. Feinstbearbeitungsmaschine zum Bearbeiten von zylindrischen Innen- oder Außenflächen eines Werkstücks (1) mit wenigstens einem an der Innen- oder Außenfläche des Werkstücks (1) anliegenden Finishelement, mit einem Spannmittel um das Finishelement gegen die zu bearbeitende Oberfläche zu pressen, mit Mitteln zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück (1) und dem Finishelement, wobei das Finishelement wenigstens eine die zu bearbeitende Oberfläche teilweise umgreifende, C-förmige Schale (8) aufweist, und die Schale (8) derart flexibel ist, daß sie sich radial an die zu bearbeitende Oberfläche kreisgeometrisch anpassen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die dem zu bearbeitenden Werkstück (1) zugewandte Oberfläche (16) und/oder abgewandte Oberfläche (19) der Schale (8) mit mindestens einer parallel zur Drehachse verlaufenden randoffenen Ausnehmung versehen ist und die Schale (8) im Querschnitt eine im wesentlichen lamellenförmige Gestalt aufweist, wobei die Lamellenspitzen auf dem Werkstück aufliegen und/oder vom Werkstück (1) weg gerichtet sind.
  2. Feinstbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung ein Schlitz (17 oder 18) ist.
  3. Feinstbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen auf Lücke versetzt oder gegenüber angeordnet sind.
  4. Feinstbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen einen im wesentlichen trapezförmigen, ausgerundeten oder rechteckförmigen Querschnitt aufweisen.
  5. Feinstbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Ausnehmungen mindestens 10% der Dicke der Schale (8) ist.
  6. Feinstbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (8) ein Anpreßelement für ein mit Schleifmittel beschichtetes, insbesondere dünnes Schleifband (12) ist.
  7. Feinstbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (8) an ihrer am Werkstück (1) anliegenden Oberfläche (16) mit Schleifmittel, insb. Edelkorund, SiCa, CBN, Diamant usw. beschichtet bzw. bestückt ist.
  8. Feinstbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (8) gebundenes Schleifmittel enthält und insbesondere ein Schleifstein ist.
  9. Feinstbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (8) von einem Dehnspannschuh (23) gestützt wird.
  10. Feinstbearbeitungsmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnspannschuh mit einem parallel bzw. koaxial zur Anlagefläche sich erstreckenden Hohlraum (24) für ein Druckmedium versehen ist.
  11. Feinstbearbeitungsmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnspannschuh (23) aus einem flexiblen, fluiddichten Material hergestellt ist.
  12. Feinstbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (8) aus Metall, wie Stahl oder Buntmetall, oder aus Kunststoff, Keramik, Gummi, Holz o.dgl., hergestellt ist.
  13. Feinstbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (8) an ihrer Rückseite vollflächig oder punktweise abgestützt ist.
  14. Adaptives Finishelement für eine Feinstbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Finishelement wenigstens eine die zu bearbeitende Oberfläche teilweise umgreifende, C-förmige Schale (8) aufweist, und die Schale (8) derart flexibel ist, daß sie sich radial an die zu bearbeitende Oberfläche kreisgeometrisch anpassen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die dem zu bearbeitenden Werkstück (1) zugewandte Oberfläche (16) und/oder abgewandte Oberfläche (19) der Schale (8) mit mindestens einer parallel zur Drehachse verlaufenden randoffenen Ausnehmung versehen ist und die Schale (8) im Querschnitt eine im wesentlichen lamellenförmige Gestalt aufweist, wobei die Lamellenspitzen auf dem Werkstück aufliegen und/oder vom Werkstück (1) weg gerichtet sind.
  15. Adaptives Finishelement nach einem der Ansprüche 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (8) ein- oder mehrteilig ist.
  16. Verwendung eines adaptiven Finishelements nach Anspruch 14 oder 15 zusammen mit einem dünnen und/oder inkompressiblen, insbesondere aus Kunststoff bestehendem Schleifband.
  17. Verwendung eines adaptives Finishelement nach Anspruch 14 oder 15 als Finishstein.
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