EP2650081B1

EP2650081B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche

Info

Publication number: EP2650081B1
Application number: EP12164131.0A
Authority: EP
Inventors: Oliver Hildebrandt
Original assignee: Supfina Grieshaber GmbH and Co KG
Current assignee: Supfina Grieshaber GmbH and Co KG
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2032-04-13
Also published as: BR102013008817A2; US20140134925A1; BR102013008817B1; EP2650081A1; CN103372791B; KR20130116191A; IN2013DE00640A; CN103372791A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche mittels eines Finishwerkzeugs, wobei die Werkstückoberfläche relativ zu einer Wirkfläche des Finishwerkzeugs in einer Drehrichtung um eine Werkstückachse bewegt wird, wobei der Relativbewegung von Werkstückoberfläche und Wirkfläche eine oszillierende Zusatzbewegung in einer zu der Werkstückoberfläche senkrechten Richtung überlagert wird.
Aus dem Projekt "Ultraschallunterstütztes Superfinishing zylindrischer Präzisionsbauteile" (SoFi - Sonic Finish)" ist eine Hybridtechnologie bekannt, bei welcher zur Feinstbearbeitung eines Werkstücks ein herkömmlicher Finishprozess mit einer Ultraschallbearbeitung kombiniert wird. Der herkömmliche Finishprozess umfasst eine Drehbewegung des Werkstücks relativ zu dem Finishwerkzeug sowie eine niederfrequente, oszillierende Relativbewegung von Werkstück und Finishwerkzeug in einer zu einer Drehachse des Werkstücks parallelen Richtung. Die Ultraschallbearbeitung umfasst eine bezogen auf das Werkstück radiale Bewegung des Finishwerkzeugs, welches mit Ultraschallfrequenz schwingt.
Es hat sich herausgestellt, dass die vorstehend beschriebene Hybridtechnologie in der Praxis problematisch ist. Beispielsweise sind die auf die Finishwerkzeuge wirkenden Belastungen so hoch, dass diese nach relativ kurzer Zeit ausgetauscht werden müssen. Darüber hinaus entsteht ein hohes Lärmniveau, sodass aufwändige Schallschutzmaßnahmen erforderlich sind. Außerdem können durch Vernebelung von Kühl- oder Schmierstoffen Aerosole entstehen, welche im ungünstigsten Fall eine Explosionsgefahr begründen. Schließlich ist zur Erzeugung einer Bewegung des Finishwerkzeugs mit Ultraschallfrequenz ein aufwändiger Antrieb mit einer Sonotrode erforderlich, welche jeweils nur für eine bestimmte Ultraschallfrequenz und für eine bestimmte Masse des Finishwerkzeugs ausgelegt werden kann.
Aus der EP 1 447 172 A1 ist eine Finishvorrichtung bekannt, mit welcher durch Überlagerung verschiedener Bewegungen eine mit einer Zickzack-Struktur versehene Werkstückoberfläche erzeugt wird.
Aus der DE 10 2010 040 140 A1 ist eine Handwerkzeugmaschine bekannt, mit einem umlaufenden Schleifband, welches in einem zu einer Arbeitsebene des Schleifbands abgesetzten Bereich hochfrequent beaufschlagt wird, um das Schleifband von Anlagerungen und Anhaftungen zu befreien.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein optimiertes Verfahren zur Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche anzugeben.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Oszillationsfrequenz der Zusatzbewegung niedriger ist als 1 kHz.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Wirkfläche des Finishwerkzeugs periodisch in Richtung auf die zu bearbeitende Werkstückoberfläche und hierzu entgegengesetzt bewegt. Hierdurch erfolgt eine "hämmernde" Bearbeitung der Werkstückoberfläche und ein der Oszillationsfrequenz entsprechender Wechsel zwischen einem Kontakt der Wirkfläche und der Werkstückoberfläche mit höherer Andruckkraft und mit niedrigeren Andruckkraft (wobei auch ein "Abheben" der Wirkfläche von der Werkstückoberfläche möglich ist).
Die Bewegung der Wirkfläche des Finishwerkzeugs erfolgt entlang einer Zusatzbewegungsachse, welche bezogen auf die zu bearbeitende Werkstückoberfläche senkrecht ausgerichtet ist. Die Oszillationsfrequenz der Zusatzbewegung liegt im Niederschallbereich. Sie ist niedriger als 1 kHz.
Die "hämmernde" Bearbeitung der Werkstückoberfläche hat den Vorteil, dass die wirksamen Bestandteile der Wirkfläche, also die schneidenden Körner, tiefer in das Material des Werkstücks eindringen, als dies bei einer herkömmlichen Finishbearbeitung möglich ist. Hierdurch wird das Zeitspanvolumen bzw. die Abtragsleistung im Vergleich zu einer herkömmlichen Finishbearbeitung erhöht.
Die "hämmernde" Bearbeitung der Werkstückoberfläche hat den weiteren Vorteil, dass die wirksamen Bestandteile der Wirkfläche, also die schneidenden Körner, kurzzeitig einer erhöhten Druckbelastung ausgesetzt sind. Hierdurch kann eine Splitterbildung unterstützt werden, wodurch ein Selbstschärfeffekt entsteht, welcher seinerseits zu einer Erhöhung der Materialabtragsrate beiträgt.
Die erfindungsgemäße Zusatzbewegung geht außerdem mit einer periodischen Unterbrechung des Schnittes beziehungsweise der Spanbildung einher und bewirkt somit eine unterbrochene Schliffstruktur. Bei einer klassischen Finishbearbeitung entstehen durchgehende, riefenartige Vertiefungen, welche ein während der Werkstückoberflächenbearbeitung verwendetes Kühl- oder Schmiermittel abführen.
Die Unterbrechung der Schliffstruktur hat zur Folge, dass ein größerer Anteil von Kühl- oder Schmiermittel an der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche verbleibt. Dies ermöglicht ein besseres Eindringen der Wirkfläche des Finishwerkzeugs in die zu bearbeitende Werkstückoberfläche. Durch das periodische Abheben des Finishwerkzeugs, d.h. durch die periodische Trennung der Wirkfläche des Finishwerkzeugs und der Werkstückoberfläche, kann Kühlschmierstoff besser in die Kontaktzone gelangen und abgetragenes Material besser ausgespült bzw. abtransportiert werden. Außerdem fördert die im Rahmen der Zusatzbewegung in das Finishwerkzeug eingebrachte kinetische Energie die Reinigung des Finishwerkzeugs von in oder an der Wirkfläche eingelagertem Abrieb. Insgesamt wird eine erhebliche Verbesserung des Schneidverhaltens der wirsamen Bestandteile des Finishwerkzeugs erreicht.
Darüber hinaus bewirkt der periodische Druckkontakt der Wirkfläche mit der Werkstückoberfläche eine Erhöhung der Druckeigenspannungen in oberflächennahen Abschnitten des Werkstücks, so dass die Dauerfestigkeit des Werkstücks (beispielsweise eines Wälzlagerteils oder einer Kurbelwelle) erhöht werden kann.
Die durch die Zusatzbearbeitung der Werkstückoberfläche bewirkte Erhöhung der Druckeigenspannung von oberflächennahen Schichten des Werkstücks bewirkt eine Reduzierung der Kerbwirkung und eine Reduzierung der Zugspannungen, welche bei einer Hertzschen Pressung auftreten. Auch hierdurch erhöht sich die Lebensdauer der erfindungsgemäß bearbeiteten Werkstücke.
Schließlich hat die oben erläuterte Unterbrechung der Schliffstruktur den Vorteil, dass bei einem fertig bearbeiteten Werkstück eine Drainagewirkung erheblich reduziert werden kann. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn es sich bei dem Werkstück um einen Lagerring handelt. Ein Abwälzen eines Wälzkörpers auf der Lagerfläche des Lagerrings führt dann nicht mehr dazu, dass Schmierstoff verdrängt wird. Entsprechende Vorteile ergeben sich für hydrodynamische Gleitlagerungen, bei denen ein besserer Verbleib des Schmiermittels (insbesondere Öl) gewährleistet ist.
Bevorzugt ist es, wenn die Oszillationsfrequenz der Zusatzbewegung höher als ungefähr 50 Hz, insbesondere höher als ungefähr 100 Hz. Insbesondere ist ein Oszillationsfrequenzbereich von zwischen ungefähr 100 Hz und ungefähr 1 kHz bevorzugt, beispielsweise eine Oszillationsfrequeuenz von 200 Hz. Hierbei handelt es sich insbesondere um die Bewegungsfrequenz der Wirkfläche des Finishwerkzeugs entlang der Zusatzbewegungsachse. Die Bewegungen in dem genannten Frequenzbereich sind gut beherrschbar; gleichzeitig können die vorstehend unter Bezugnahme auf die "hämmernde" Bearbeitung der Werkstückoberfläche beschriebenen Vorteile erreicht werden.
Eine Amplitude der Zusatzbewegung kann beispielsweise lediglich 0,1 bis 5 Mikrometer betragen. Um jedoch eine deutliche Erhöhung einer Materialabtragsrate zu erzielen, wird vorgeschlagen, dass eine Amplitude der Zusatzbewegung (entspricht der Hälfte des Hubs der Wirkfläche) mindestens ungefähr 5 Mikrometer beträgt. Hierdurch kann für eine typische Korngröße des Finishmaterials (ca. 10 Mikrometer) ein Korn mit seiner gesamten Erstreckung in das Material des Werkstücks eindringen.
Eine Amplitude der Zusatzbewegung kann beispielsweise 0,2 bis mehrere Millimeter betragen. Für eine möglichst gute Beherrschbarkeit des Finishprozesses ist es aber vorteilhaft, wenn eine Amplitude der Zusatzbewegung höchstens ungefähr 200 Mikrometer beträgt (ein vorteilhafter Amplitudenwert beträgt 50 Mikrometer). Hierdurch kann auch verhindert werden, dass die an sich vorteilhaften Effekte des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht mit einer Verschlechterung der Makrogeometrie des zu bearbeitenden Werkstücks einhergehen. Ein vorteilhafter Wert für die Amplitude der Zusatzbewegung beträgt 100 Mikrometer.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Werkstückoberfläche und die Wirkfläche in einer zu der Werkstückachse parallelen Richtung relativ zueinander nicht bewegt werden. Hierbei wird also ausdrücklich auf eine bei einem herkömmlichen Finishverfahren verwendete Relativbewegung in einer zu der Werkstückachse parallelen Richtung verzichtet. Die Relativbewegung von Werkstückoberfläche und Wirkfläche beruht dann ausschließlich auf der Drehung der Werkstückoberfläche um die Werkstückachse und auf der Bewegung der Wirkfläche des Finishwerkzeugs in einer zu der Werkstückoberfläche senkrechten Richtung. Dies hat den Vorteil, dass auf einen vergleichsweise aufwändigen Antrieb zur Oszillationsbewegung des Finishwerkzeugs und/oder des Werkstücks in einer zu der Werkstückachse parallelen Richtung verzichtet werden kann, jedoch für eine Vielzahl von Anwendungsfällen dennoch eine ausreichend hohe Materialabtragsrate erzielbar ist.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Werkstückoberfläche und die Wirkfläche in einer zu der Werkstückachse parallelen Richtung relativ zueinander hin- und herbewegt werden. Hierbei ist also ein herkömmlicher Oszillationsantrieb vorgesehen. Ein solcher Oszillationsantrieb ist für die Realisierung besonders hoher Materialabtragsraten vorteilhaft.
Es ist auch möglich, eine Werkstückoberfläche zunächst mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu bearbeiten (also mit Drehbewegung des Werkstücks und mit Zusatzbewegung senkrecht zu der der Werkstückoberfläche und ggf. zusätzlich mit Oszillationsbewegung parallel zu der Werkstückachse), um eine hohe Materialabtragsrate zu erreichen und das Werkstück mit einer Grundstruktur und mit erhöhten Druckeigenspannungen zu versehen. An diese Bearbeitung anschließend kann dann das Werkstück mittels eines herkömmlichen Finishverfahrens (also mit Drehbewegung des Werkstücks und ohne Zusatzbewegung senkrecht zu der der Werkstückoberfläche und mit Oszillationsbewegung parallel zu der Werkstückachse) weiterbearbeitet werden, um eine besonders feine Werkstückoberfläche herzustellen.
Für den Fall, dass ein vorstehend genannter Oszillationsantrieb zur Erzeugung einer Relativbewegung in einer zu der Werkstückachse parallelen Richtung vorgesehen ist, ist es bevorzugt, wenn die Oszillationsfrequenz der Hin- und Herbewegung in der zu der Werkstückachse parallelen Richtung mindestens ungefähr 1 Hz beträgt.
Für den Fall, dass ein vorstehend genannter Oszillationsantrieb zur Erzeugung einer Relativbewegung in einer zu der Werkstückachse parallelen Richtung vorgesehen ist, ist es bevorzugt, wenn die Oszillationsfrequenz der Hin- und Herbewegung in der zu der Werkstückachse parallelen Richtung höchstens ungefähr 50 Hz beträgt.
Für ein Finishwerkzeug in Form eines Finishbands betragen bevorzugte Oszillationsfrequenzen (in zu der Werkstückachse paralleler Richtung) zwischen 1 und 21,67 Hz, vorzugsweise 5 Hz.
Für ein Finishwerkzeug in Form eines Finishsteins betragen bevorzugte Oszillationsfrequenzen (in zu der Werkstückachse paralleler Richtung) zwischen 5 und 50 Hz, vorzugsweise 33,33 Hz.
In vorteilhafter Weise ist die Oszillationsfrequenz der Zusatzbewegung um einen Faktor von 1 bis 1000, insbesondere um einen Faktor von 6 bis 40, höher als die Oszillationsfrequenz der Hin- und Herbewegung in der zu der Werkstückachse parallelen Richtung. Diese Frequenzverhältnisse bewirken eine optimale Kombination einer hohen Materialabtragsrate, einer Erhöhung der Druckeigenspannung von oberflächennahen Werkstückschichten und einer im Vergleich zu einer herkömmlichen Kreuzschliffstruktur reduzierten Drainagewirkung.
Es ist ferner bevorzugt, wenn eine Amplitude einer Hin- und Herbewegung in zu der Werkstückachse paralleler Richtung (entspricht der Hälfte des Gesamthubs) zwischen ungefähr 0,1 mm und ungefähr 3 mm beträgt. Ein solcher Amplitudenbereich trägt zu einer erhöhten Materialabtragsrate bei gleichzeitig hoher Maßgenauigkeit des zu bearbeitenden Werkstücks bei. Eine bevorzugte Amplitude für ein Finishwerkzeug in Form eines Finishbands beträgt 0,5 mm, für ein Finishwerkzeug in Form eines Finishsteins mindestens 0,5 mm, vorzugsweise 1 mm.
In vorteilhafter Weise ist die Amplitude der Zusatzbewegung um einen Faktor von 5 bis 600, insbesondere um einen Faktor von 10 bis 20, kleiner ist als die Amplitude der Hin- und Herbewegung in der zu der Werkstückachse parallelen Richtung. Diese Amplitudenverhältnisse bewirken eine optimale Kombination einer hohen Materialabtragsrate, einer Erhöhung der Druckeigenspannung von oberflächennahen Werkstückschichten und einer im Vergleich zu einer herkömmlichen Kreuzschliffstruktur reduzierten Drainagewirkung.
Es kann auch vorteilhaft sein, wenn die Amplitude der Zusatzbewegung um einen Faktor von 1 bis 5 kleiner ist als die Amplitude der Hin- und Herbewegung in der zu der Werkstückachse parallelen Richtung. Diese Faktoren sind beispielsweise dann besonders gut geeignet, wenn eine seitlich begrenzte Werkstückfläche (beispielsweise das Pleuellager einer Kurbelwelle) bearbeitet werden soll, welche nur minimal breiter ist als das Finishwerkzeug. In Extremfällen können sogar Faktoren von 0,5 bis 1 (Verhältnis der Amplitude der Zusatzbewegung zu der Amplitude der Hin- und Herbewegung in zu der Werkstückachse paralleler Richtung) oder noch kleinere Faktoren geeignet sein.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche mittels eines Finishwerkzeugs, mit einer Drehantriebseinrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung der Werkstückoberfläche relativ zu einer Wirkfläche des Finishwerkzeugs in einer Drehrichtung um eine Werkstückachse, wobei zur Überlagerung der Relativbewegung von Werkstückoberfläche und Wirkfläche ein Zusatzantrieb zur Erzeugung einer oszillierenden Zusatzbewegung in einer zu der Werkstückoberfläche senkrechten Richtung vorgesehen ist.
Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine optimierte Vorrichtung zur Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche anzugeben.
Diese Aufgabe wird bei einer vorstehend genannten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Zusatzantrieb zur Erzeugung einer Oszillationsfrequenz ausgebildet ist, welche niedriger ist als 1 kHz.
Vorteile und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zum Teil bereits vorstehend im Zusammenhang mit den Vorteilen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert worden. Insoweit wird auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen.
In vorteilhafter Weise umfasst der Zusatzantrieb einen Piezoaktor. Ein solcher Aktor eignet sich besonders gut zur Erzeugung einer oszillierenden Bewegung einer Wirkfläche eines Finishwerkzeugs.
Es versteht sich, dass anstelle eines Piezoaktors auch andere Aktoren zum Einsatz kommen können, beispielsweise hydraulische, pneumatische oder elektrische Antriebe oder auch auf Magnetostriktion basierende Antriebe.
Bei Verwendung eines Piezoaktors ist es für einen konstruktiv einfachen Aufbau bevorzugt, wenn der Piezoaktor entlang einer Zusatzbewegungsachse ausgerichtet ist, insbesondere entlang der Zusatzbewegungsachse gestapelte Piezoelemente umfasst.
In vorteilhafter Weise sind der Piezoaktor und das Finishwerkzeug miteinander direkt bewegungsgekoppelt, sodass eine Bewegung des Piezoaktors entlang der Zusatzbewegungsachse identisch ist zu einer Bewegung der Wirkfläche entlang der Zusatzbewegungsachse. Dies bedeutet, dass eine Ausdehnung der Piezoelemente in zu der Zusatzbewegungsachse parallelen Richtung unmittelbar in eine entsprechende Bewegung der Wirkfläche des Finishwerkzeugs umgesetzt wird, also eine "1:1-Übersetzung" erfolgt und keine Übersetzung oder Untersetzung mittels eines Getriebes.
Alternativ hierzu können auch Getriebeeinrichtungen, beispielsweise Hebel, vorgesehen sein, welche eine Bewegung des Piezoaktors in eine (vorzugsweise größere) Bewegung der Wirkfläche des Finishwerkzeugs übersetzen.
Für eine besonders einfache Übertragung der Bewegung des Piezoaktors auf das Finishwerkzeug wird vorgeschlagen, dass eine Antriebsfläche des Piezoaktors und das Finishwerkzeug miteinander starr verbunden sind.
Alternativ hierzu weist der Piezoaktor eine Kraftübertragungsfläche zur Übertragung einer von dem Piezoaktor erzeugten Druckkraft auf eine Kraftaufnahmefläche des Finishwerkzeugs auf. Dies ermöglicht eine "stößelartige" Übertragung von in Richtung auf das Werkstück gerichteten Kräften. Eine entgegengesetzt gerichtete Bewegung des Finishwerkzeugs kann beispielsweise durch eine elastische Rückverformung eines Finishwerkzeughalters oder auch durch zusätzliche Federn erzeugt werden.
Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass das Finishwerkzeug in Form eines Finishsteins ausgebildet ist.
Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass das Finishwerkzeug in Form eines Finishbands ausgebildet ist. Für diesen Fall ist es bevorzugt, wenn zum Andrücken des Finishbands gegen die Werkstückoberfläche eine Andrückschale vorgesehen ist, welche eine quer zu der Verlaufsrichtung des Finishbands wirksame Andrückfläche aufweist, wobei zumindest ein Teil der Andrückfläche von einem Andrückabschnitt gebildet ist, welcher entlang einer Zusatzbewegungsachse relativ zu einem stationären Schalenabschnitt bewegbar ist. Eine solche Andrückschale ermöglicht eine definierte Führung und Positionierung des Finishbands und gleichzeitig die Möglichkeit, eine Werkstückoberfläche im Bereich des Andrückabschnitts "hämmernd" zu bearbeiten.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Andrückabschnitt und der stationäre Schalenabschnitt miteinander einstückig ausgebildet und über einen Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind, wobei der Verbindungsabschnitt derart ausgebildet ist, dass Antriebskräfte des Zusatzantriebs eine Bewegung des Andrückabschnitts entlang der Zusatzbewegungsachse bewirken. Auf diese Weise können die dem Werkstück zugewandten Oberflächen des Andrückabschnitts und des stationären Schalenabschnitts in einem Arbeitsgang hergestellt und somit geometrisch exakt aufeinander abgestimmt hergestellt werden. Gleichzeitig ist es möglich, den Andrückabschnitt und den stationären Schalenabschnitt mit hoher Genauigkeit relativ zueinander positionieren zu können, da eine Relativbewegung zwischen diesen Abschnitten lediglich durch eine (elastische) Verformung des Verbindungsabschnitts, ausgehend aus einer unverformten Ausgangsstellung, stattfindet.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Oszillationsantrieb zur Erzeugung einer relativen Hin- und Herbewegung von Werkstückoberfläche und Wirkfläche in einer zu der Werkstückachse parallelen Richtung vorgesehen.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist ein Oszillationsantrieb zur Erzeugung einer relativen Hin-und Herbewegung von Werkstückoberfläche und Wirkfläche in einer zu der Werkstückachse parallelen Richtung ausdrücklich nicht vorgesehen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1: eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche;
Figur 2: einen in Figur 1 mit II bezeichneten Ausschnitt in vergrößerter Darstellung;
Figur 3: eine Vorderansicht des Ausschnitts gemäß Figur 2;
Figur 4: ein der Figur 2 entsprechender Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche;
Figur 5: eine der Figur 3 entsprechende Ansicht des Ausschnitts gemäß Figur 4;
Figur 6: eine schematische Ansicht einer mittels eines herkömmlichen Finishprozesses hergestellten Werkstückoberfläche;
Figur 7: eine schematische Ansicht einer mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Werkstückoberfläche;
Figur 8: eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche;
Figur 9: eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche;
Figur 10: eine Seitenansicht eines in Figuren 8 und 9 mit VI, VII bezeichneten Teils der Vorrichtung;
Figur 11: einen in Figur 10 mit XI bezeichneten Ausschnitt in vergrößerter Darstellung;
Figuren 12 bis 16: Seitenansichten von Ausführungsformen von Andrückschalen zur Verwendung bei Vorrichtungen gemäß Figuren 8 bis 11;
Figur 17: eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche;
Figur 18: eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche;
Figur 19: eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Figur 18; und
Figur 20: eine schematische Ansicht einer mittels den Vorrichtungen gemäß Figuren 17 bis 19 hergestellten Werkstückoberfläche.

In Figur 1 ist eine Vorrichtung zur Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Vorrichtung 10 umfasst ein Maschinengestell 12 zum Aufstellen der Vorrichtung 10 auf einer Aufstellfläche 14. An dem Gestell ist eine Werkstückaufnahme 16 zur Aufnahme eines finishend zu bearbeiteten Werkstücks 18 vorgesehen.
Das Werkstück 18 weist eine zentrale Werkstückachse 20 auf. Bei dem Werkstück 18 handelt es sich beispielsweise um einen Lagerring.
Die Vorrichtung 10 umfasst eine Drehantriebseinrichtung 22 zum Drehantrieb des an der Werkstückaufnahme 16 gehaltenen Werkstücks 18 um die Werkstückachse 20. Die Werkstückachse 20 verläuft koaxial zu der Drehachse der Drehantriebseinrichtung 22.
Das Werkstück 18 weist eine insbesondere konzentrisch zu der Werkstückachse 20 verlaufende Werkstückoberfläche 24 auf, welche mit einem nachfolgend beschriebenen Finishwerkzeug 26 finishend bearbeitet wird.
Bei dem Finishwerkzeug 26 handelt es sich beispielsweise um einen Finishstein 28. Das Finishwerkzeug 26 ist an einem Finishwerkzeughalter 30 gelagert und entlang einer Zusatzbewegungsachse 32 (vergleiche Figur 2) relativ zu dem Finishwerkzeughalter 30 oszillierend antreibbar. Hierdurch wird eine der Werkstückoberfläche 24 zugewandte Wirkfläche 34 des Finishwerkzeugs 26 in Richtung auf die Werkstückoberfläche 24 und hierzu entgegengesetzt bewegt.
Zur Erzeugung der Bewegung des Finishwerkzeugs 26 umfasst die Vorrichtung 10 einen Zusatzantrieb 36, insbesondere in Form eines Piezoaktors 38. Der Zusatzantrieb 36 erzeugt eine oszillierende Bewegung der Wirkfläche 34 entlang der Zusatzbewegungsachse 32.
Zur Bewegungskopplung des Zusatzantriebs 36 und des Finishwerkzeugs 26 ist beispielsweise ein Übertragungselement 40 vorgesehen, welches mit einer Einspanneinrichtung 42 verbunden ist.
Die Einspanneinrichtung 42 umfasst beispielsweise eine Hülse 44, welche mittels des Übertragungselements 40 von dem Zusatzantrieb 36 bewegungsbeaufschlagt ist. Die Hülse 44 ist entlang der Zusatzbewegungsachse 32 verschiebbar in einem Gehäuse 46 des Finishwerkzeughalters 30 aufgenommen.
Die Einspanneinrichtung 42 umfasst ferner ein Einspannelement 48, welches mittels einer Schraubverbindung mit der Hülse 44 verbunden ist, sodass der Finishstein 28 mittels Einspannelement 48 und Hülse 44 einspannbar ist.
Der Finishwerkzeughalter 30 ist mittels einer Positioniereinrichtung 50 entlang einer Positionierachse 52 relativ zu dem Gestell 12 positionierbar (vergleiche Figur 1). Die Positionierachse 52 verläuft parallel zu der Werkstückachse 20. Die Positioniereinrichtung 50 umfasst einen an dem Gestell 12 längs einer Zustellachse 53 bewegbaren Halter 54, an welchem ein entlang der Positionierachse 52 bewegbar angetriebener Schlitten 56 gelagert ist.
Der Schlitten 56 und der Finishwerkzeughalter 30 sind so miteinander verbunden, dass der Finishwerkzeughalter 30 in zu der Werkstückachse 20 senkrechter Richtung relativ zu dem Schlitten 56 positionierbar ist. Hierfür ist eine Finishwerkzeugführung 57 vorgesehen, mittels welcher der Finishwerkzeughalter 30 parallel zu einer Zustellachse 59 positionierbar ist. Dies ermöglicht eine Verschleißkompensation des Finishwerkzeugs 26 und eine einfache Handhabung des Finishwerkzeugs 26 im Rahmen von Einrichtungs- oder Werkzeugwechselvorgängen.
Der Schlitten 56 und der Finishwerkzeughalter 30 können so miteinander verbunden sein, dass der Finishwerkzeughalter 30 in zu der Werkstückachse 20 paralleler Richtung nicht relativ zu dem Schlitten 56 bewegbar ist.
Alternativ hierzu umfasst die Vorrichtung 10 einen Oszillationsantrieb 58 zur Erzeugung einer Hin- und Herbewegung des Werkzeughalters 30 in einer zu der Werkstückachse 20 parallelen Richtung.
Der Oszillationsantrieb 58 weist beispielsweise einen an sich bekannten und daher nicht näher erläuterten Exzenter 60 auf, welcher um eine Exzenterachse 62 drehbar angetrieben ist und eine mit Doppelpfeil 64 bezeichnete Oszillationsbewegung eines Abtriebselements 66 erzeugt. Das Abtriebselement 66 ist fest mit dem Finishwerkzeughalter 30 verbunden, sodass eine Oszillationsbewegung des Abtriebselements 66 auf den Finishwerkzeughalter 30 und somit auch auf das Finishwerkzeug 26 übertragen wird.
Alternativ zu einer in Figuren 2 und 3 dargestellten (hydrodynamischen oder hydrostatischen) Gleitlagerung der Hülse 44 in dem Gehäuse 46 kann die Einspanneinrichtung 42 auch mittels mindestens einer Linearwälzführung in dem Gehäuse 46 gelagert sein.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Einspanneinrichtung 42 mittels mindestens eines Membranelements 68 relativ zu dem Gehäuse 46 des Finishwerkzeughalters 30 bewegbar zu lagern (vergleiche Figuren 4 und 5). Das Membranelement 68 erstreckt sich vorzugsweise in zu der Zusatzbewegungsachse 32 senkrechter Richtung. Vorzugsweise ist das Membranelement 68 in Form einer Ringscheibe ausgebildet, welche radial außen mit dem Gehäuse 46 und radial innen mit der Hülse 44 verbunden ist.
Vorzugsweise sind zwei Membranelemente 68 vorgesehen, welche bezogen auf die Zusatzbewegungsachse 32 an einander abgewandten Seiten der Hülse 44 angeordnet sind.
Wenn das Werkstück 18 mittels eines herkömmlichen Finishprozesses bearbeitet wird, erfolgt keine Bewegung der Wirkfläche 34 entlang der Zusatzbewegungsachse 32. Bei diesem herkömmlichen Prozess setzt sich eine Relativbewegung zwischen Werkstückoberfläche 24 und Wirkfläche 34 aus einer Drehbewegung der Werkstückoberfläche 24 um die Werkstückachse 20 und einer zu der Werkstückachse 20 parallelen Oszillationsbewegung 64 der Wirkfläche 34 zusammen. Auf diese Weise entsteht eine für einen herkömmlichen Finishprozess charakteristische Kreuzschliffstruktur 70, welche in Figur 6 schematisch dargestellt ist. Die Kreuzschliffstruktur 70 umfasst eine Mehrzahl von zumindest in Teilbereichen zueinander im Wesentlichen parallelen, jeweils durchgängigen Riefen 72 und sich hiermit kreuzende, ebenfalls durchgängige Riefen 74. Die Durchgängigkeit der Riefen 72 und 74 bewirkt, dass die Riefen 72 und 74 in Kreuzungspunkten 76 fluidwirksam miteinander verbunden sind. Hierdurch entsteht bei einem herkömmlichen Finishprozess eine erhöhte Drainagewirkung, bei welcher Kühl- oder Schmiermittel vorzeitig abgeführt wird und daher kontinuierlich in vergleichsweise großen Mengen neu bereitgestellt werden muss.
Wenn die vorstehend unter Bezugnahme auf Figur 6 beschriebene Relativbewegung zwischen Werkstück 18 und Finishwerkzeug 26 von einer weiteren Bewegung, nämlich der Zusatzbewegung des Finishwerkzeugs 26 entlang der Zusatzbewegungsachse 32, überlagert wird, entsteht eine in Figur 7 dargestellte Oberflächenstruktur 78.
Auch die Oberflächenstruktur 78 umfasst winklig zueinander verlaufende Riefen 80 und 82. Die Riefen 80 und 82 sind jedoch nicht durchgängig, sondern weisen Unterbrechungen 84 auf, sodass voneinander getrennte Riefenabschnitte 86 entstehen. Die Riefenabschnitte 86 dienen als Speicherraum für Kühl- und Schmiermittel, welches im Unterschied zu der Kreuzschliffstruktur 70 gemäß Figur 6 nicht vorzeitig abgeführt wird. Hierdurch kann nicht nur eine Verbesserung der Kühlung und Schmierung des Finishwerkzeugs 26 erreicht werden, sondern insbesondere auch eine Reduzierung der Drainagewirkung der Werkstückoberfläche 24 bei Gebrauch des Werkstücks 18.
In den Figuren 8 bis 11 sind weitere Ausführungsformen von Vorrichtungen 10 zur Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche 24 dargestellt. Diese Vorrichtungen 10 umfassen ein Finishwerkzeug 26 in Form eines Finishbands 88 (vergleiche Figur 10).
Die Vorrichtung 10 gemäß Figur 8 umfasst ein auf eine Aufstellfläche 14 aufstellbares Gestell 12. Das Gestell 12 dient zur Anordnung eines insgesamt mit dem Bezugszeichen 58 bezeichneten Oszillationsantriebs, mittels welchem eine mit Doppelpfeil 64 bezeichnete Oszillationsbewegung einer Werkstückaufnahme 16 und eines Werkstücks 18 erzeugbar ist. Diese Oszillationsbewegung ist parallel zu einer Werkstückachse 20 des Werkstücks 18 ausgerichtet.
Die Werkstückaufnahme 16 ist Teil der Drehantriebseinrichtung 22, mittels welcher das Werkstück 18 um die Werkstückachse 20 rotierend antreibbar ist. Die Drehantriebseinrichtung 22 umfasst einen Spindelstock 90 und einen Reitstock 92. Bei der in Figur 8 dargestellten Ausführungsform sind der Spindelstock 90 der Reitstock 92 an einem Abtriebselement 66 des Oszillationsantriebs 58 gelagert.
Bei der in Figur 9 dargestellten Vorrichtung 10 ist kein Oszillationsantrieb 58 vorgesehen. Der Spindelstock 90 und der Reitstock 92 sind direkt an dem Gestell 12 der Vorrichtung 10 gelagert.
Mit Ausnahme des vorstehend beschriebenen Unterschieds (Oszillationsantrieb 58 vorhanden bzw. nicht vorhanden) weisen die Vorrichtungen 10 gemäß Figuren 8 und 9 einen identischen Aufbau auf. Daher betrifft die nachfolgende Beschreibung sowohl die Vorrichtung 10 gemäß Figur 8 als auch die Vorrichtung 10 gemäß Figur 9.
Bei der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche 24 des Werkstücks 18 handelt es sich beispielsweise um eine zu der Werkstückachse 20 radial versetzt angeordnete Pleuellagerfläche einer Kurbelwelle. Hierdurch bedingt bewegt sich eine solche Werkstückoberfläche 24 kreisförmig um die Werkstückachse 20. Es ist deshalb erforderlich, dass auch das Finishwerkzeug 26 dieser Bewegung Werkstückoberfläche 24 folgen kann.
Daher ist zur Lagerung des Finishwerkzeugs 26 eine Lagereinrichtung 94 zur Lagerung an dem Gestell 12 vorgesehen, welche zwei Freiheitsgrade aufweist und welche eine Bewegung des Finishwerkzeugs 26 innerhalb einer zu der Werkstückachse 20 senkrechten Ebene ermöglicht.
Die Lagereinrichtung 94 umfasst ein Schwenkteil 96, welches mittels eines Schwenklagers 98 um eine Schwenkachse 100 schwenkbar an einem Gestellteil 102 des Gestells 12 gehalten ist. Die Schwenkachse 100 erstreckt sich parallel zu der Werkstückachse 20.
Das Schwenkteil 96 dient zur Anordnung mindestens einer Linearführung 104 (vergleiche Figur 10), mittels welcher ein Lagerteil 106 entlang einer Führungsachse 108 der Linearführung 104 verschiebbar relativ zu dem Schwenkteil 96 gelagert ist.
Das Lagerteil 106 erstreckt sich im Wesentlichen innerhalb einer senkrecht zu der Werkstückachse 20 verlaufenden Ebene.
Das Lagerteil 106 weist eine Durchbrechung 108 auf, welche von dem Schwenklager 98 durchsetzt ist.
Das Lagerteil 106 weist ein dem Werkstück 18 zugewandtes Lagerteilende 110 zur Anordnung einer Andrückeinrichtung 112 auf.
Die Andrückeinrichtung 112 umfasst mindestens zwei Zangenarme 114. Die Zangenarme 114 sind relativ zu dem Lagerteil 106 um Zangenarmschwenkachsen 116 (vergleiche Figur 10) verschwenkbar. Die Zangenarmschwenkachsen 116 verlaufen parallel zu der Schwenkachse 100 des Schwenkteils 96.
Die Zangenarme 114 weisen an ihrem dem Werkstück 18 zugewandten Ende eine Einheit 118 auf, die nachfolgend unter Bezugnahme auf Figur 11 noch näher erläutert wird.
Zur Erzeugung einer Andrückkraft ist ein an sich bekannter und daher nicht weiter erläuterter Andrückantrieb 119 vorgesehen, welcher die Einheiten 118 der Zangenarme 114 mit in Richtung auf das Werkstück 18 wirkenden Kräften 120 beaufschlägt.
Die Einheiten 118 weisen einen mit den Zangenarmen 114 fest verbundenen Halter 122 auf der zur Anordnung einer Klemmeinrichtung für das Finishband 88 dient.
Die Vorrichtung 10 umfasst einen Zusatzantrieb 36 in Form eines Piezoaktors 38. Der Piezoaktor 38 weist eine Mehrzahl von entlang der Zusatzbewegungsachse 32 aufeinander gestapelten Piezoelementen ("Stack") auf.
Der Zusatzantrieb 36 ist mit einem Antriebsgehäuse 126 fest mit dem Zangenarm 114 verbunden. An einer Vorderseite 128 ist der Piezoaktor 38 mit einem Kraftübertragungselement 130 verbunden. Dieses weist eine Kraftübertragungsfläche 132 auf, welche eine mittels des Piezoaktors 38 erzeugte Druckkraft auf eine Kraftaufnahmefläche 134 eines Abtriebselements 136 überträgt. Die Kraftübertragungsfläche 132 und die Kraftaufnahmefläche 134 können auch fest miteinander verbunden sein, sodass auch Zugkräfte von dem Piezoaktor 38 auf das Abtriebselement 136 übertragbar sind.
Zum Andrücken des Finishbands 88 an die Werkstückoberfläche 24 umfassen die Einheiten 118 jeweils eine Andrückschale 138, welche jeweils eine gekrümmte Andrückfläche 140 aufweisen.
Die Andrückschalen 138 umfassen einen stationären Schalenabschnitt 142, welcher beispielsweise mittels einer Schraubverbindung 144 fest mit dem Zangenarm 114 verbunden ist. Der stationäre Schalenabschnitt 142 dient zur Anordnung eines Andrückabschnitts 146, welcher relativ zu dem stationären Schalenabschnitt 142 bewegbar ist, und zwar entlang der Zusatzbewegungsachse 32.
Der Andrückabschnitt 146 weist eine gekrümmte Fläche 148 auf, welcher einen Teil der Andrückfläche 140 bildet (der andere Teil der Andrückfläche 140 ist von dem stationären Schalenabschnitt 142 gebildet). Der Andrückabschnitt 146 ist einstückig mit dem stationären Schalenabschnitt 142 ausgebildet und mit diesem über mindestens einen Verbindungsabschnitt 150 verbunden.
Beispielsweise ist der Verbindungsabschnitt 150 in Form eines dünnen Stegs 152 ausgebildet, welcher sich quer, insbesondere senkrecht, zu der Zusatzbewegungsachse 32 erstreckt. Der Andrückabschnitt 146 ist fest mit dem Abtriebselement 136 verbunden, sodass eine Ausdehnung des Piezoaktors 38 über die Kraftübertragungsfläche 132 auf die Kraftaufnahmefläche 134 wirkt und mittels des Abtriebselements 136 direkt in eine Bewegung des Andrückabschnitts 146 und somit der gekrümmten Fläche 148 übertragen wird.
Unter Bezugnahme auf Figuren 12 bis 16 werden nachfolgend verschiedene Ausführungsformen von Andrückschalen 138 beschrieben. Bei der Andrückschale 138 gemäß Figur 11 ist die mittels des Andrückabschnitts 146 gebildete, gekrümmte Fläche 148 in Verlaufsrichtung des Finishbands 88 gesehen vergleichsweise kurz, sodass die gekrümmte Fläche 148 kleiner ist als die Hälfte der gesamten Andrückfläche 140.
Bei der in Figur 12 dargestellten Ausführungsform einer Andrückschale 138 ist der Andrückabschnitt 146 vergrößert, sodass die von dem Andrückabschnitt 146 gebildete gekrümmte Fläche 148 größer ist als die Hälfte der gsamten Andrückfläche 140.
Die Besonderheit der in Figur 13 dargestellten Andrückschale 138 besteht darin, dass der Verbindungsabschnitt 150 in Form eines dünnwandigen Stegs mit einer Oberfläche 154 ebenfalls einen Teil der Andrückfläche 140 bildet. Die Andrückfläche 140 setzt sich also zusammen aus einer gekrümmten Fläche 148, welche von dem Verbindungsabschnitt 146 gebildet wird, mindestens einer Teilfläche 154, welche von einem oder mehreren der Verbindungsabschnitte 152 gebildet wird und gegebenfalls aus einer zusätzlichen Teilfläche 156, welche von dem stationären Schalenabschnitt 142 gebildet wird.
Im Extremfall kann die gesamte Andrückfläche 140 von dem Andrückabschnitt 146 gebildet werden; dies ist in Figur 14 dargestellt.
Bei den in Figuren 15 und 16 dargestellten Ausführungsformen von Andrückschalen 138 ist die Andrückfläche 140 ebenfalls vollständig durch die gekrümmte Fläche 148 des Andrückabschnitts 146 gebildet. Zusätzlich weist der stationäre Schalenabschnitt 142 Ausleger 158 auf, welche an ihrem freien Ende mit Andrückelementen 160 versehen sind, beispielsweise in Form von Andrückrollen. Die Andrückelemente 160 dienen zur Abstützung auf dem Werkstück 18, sodass die zu bearbeitende Werkstückoberfläche 24 genau relativ zu der Andrückfläche 140 positionierbar ist.
Wenn die Kräfte 120 über die Andrückelemente 160 in das Werkstück 18 eingeleitet werden, bleibt ein "hämmernd" zu bearbeitender Bereich der Werkstückoberfläche 24 von den Kräften 120 unbeeinflusst. Die mittels des Andrückantriebs 119 erzeugten Kräfte 120 und die mittels des Piezoaktors 38 erzeugten Oberflächenbearbeitungskräfte können also voneinander unabhängig eingestellt werden.
Es ist möglich, dass die Andrückelemente 160 im Wesentlichen in zu der Richtung der Kräfte 120 (vergleiche Figur 10) paralleler Richtung wirken, wie dies bei der in Figur 15 dargestellten Ausführungsform der Fall ist.
Es ist aber auch möglich, dass die Andrückelemente 160 im Wesentlichen quer zu der Richtung der Kräfte 120 (vergleiche Figur 10) wirken, wie dies bei der Ausführungsform gemäß Figur 16 der Fall ist.
In den Figuren 17 bis 19 sind Ausführungsformen von Vorrichtungen 10 zur Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche 24 dargestellt, bei welchem eine Zusatzbewegungsachse 32 nicht senkrecht zu einer zu bearbeitenden Werkstückoberfläche 24 verläuft, sondern parallel hierzu (vergleiche Figur 17) beziehungsweise tangential hierzu (vergleiche Figur 18).
Bei der Vorrichtung 10 gemäß Figur 17 wird einer Drehbewegung eines Werkstück 18 um die Werkstückachse 20 eine Zusatzbewegung der Wirkfläche 34 des Finishwerkzeugs 26 in zu der Werkstückachse 20 paralleler Richtung überlagert, wie dies in Figur 17 mit einem kleinen Doppelpfeil 162 angedeutet ist. Die Zusatzbewegung 162 wird beispielsweise durch einen Piezoaktor 38 erzeugt, welcher einen Finishsteinhalter 30 und somit einen Finishstein 28 in die oszillierende Zusatzbewegung 162 versetzt.
Der Zusatzbewegung 162 kann auch eine herkömmliche Oszillationsbewegung überlagert werden, welche mittels eines herkömmlichen Oszillationsantriebs erzeugt wird (in Figur 17 mit einem größeren Doppelpfeil 64 angedeutet).
Bei der in Figuren 18 und 19 dargestellten Vorrichtung 10 wird der Drehbewegung der Werkstückoberfläche 24 relativ zu der Wirkfläche 34 des Finishwerkzeugs 26 eine zu der Werkstückoberfläche 24 tangentiale Zusatzbewegung 162 der Wirkfläche 34 überlagert. Hierfür kann ein Zusatzantrieb 36 in Form eines Piezoaktors vorgesehen sein, welcher einen Finishsteinhalter 30 mit einer längs der Zusatzbewegungsachse 32 gerichteten Bewegung antreibt. Auch hier kann optional eine herkömmlich oszillierende Bewegung parallel zu der Werkstückachse 20 vorgesehen sein (vergleiche Doppelpfeil 64 in Figur 19).
Bei einem herkömmlichen, aus dem Stand der Technik bekannten Finishprozess erzeugt ein wirksamer Bestandteil der Wirkfläche 34 eines Finishwerkzeugs 26, also beispielsweise ein Korn, eine um die Werkstückachse 20 auf der Werkstückoberfläche 24 umlaufende, sinusförmige Wirklinie 164, vergleiche Figur 20. Mittels der in Figur 18 und 19 dargestellten Vorrichtung 10 kann von dieser Wirklinie 164 abweichend eine insgesamt sinusförmige, in kleinerem Maßstab jedoch wellenförmige Wirklinie 166 erzeugt werden. Die Wirklinie 166 besteht im Wesentlichen aus sich entlang des Verlaufs der Wirklinie 164 orientierten Wellenabschnitten.
Bei Verwendung einer Vorrichtung 10 gemäß Figur 17 kann abweichend von der Wirklinie 164 eine Wirklinie 168 erzeugt werden, welche sich in ihrem Grobverlauf ebenfalls an der Wirklinie 164 orientiert, jedoch sich im Wesentlichen senkrecht zu der Wirklinie 164 erstreckende Wellenabschnitte aufweist.

Claims

Verfahren zur Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche (24) mittels eines Finishwerkzeugs (26), wobei die Werkstückoberfläche (24) relativ zu einer Wirkfläche (34) des Finishwerkzeugs (26) in einer Drehrichtung um eine Werkstückachse (20) bewegt wird, wobei der Relativbewegung von Werkstückoberfläche (24) und Wirkfläche (34) eine oszillierende Zusatzbewegung in einer zu der Werkstückoberfläche (24) senkrechten Richtung überlagert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oszillationsfrequenz der Zusatzbewegung niedriger ist als 1 kHz.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationsfrequenz der Zusatzbewegung höher als 50 Hz, insbesondere höher als 100 Hz, ist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Amplitude der Zusatzbewegung mindestens ungefähr 5 Mikrometer beträgt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Amplitude der Zusatzbewegung höchstens ungefähr 200 Mikrometer beträgt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückoberfläche (24) und die Wirkfläche (34) in einer zu der Werkstückachse (20) parallelen Richtung relativ zueinander nicht bewegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückoberfläche (24) und die Wirkfläche (34) in einer zu der Werkstückachse (20) parallelen Richtung relativ zueinander hin- und herbewegt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationsfrequenz der Hin- und Herbewegung in der zu der Werkstückachse (20) parallelen Richtung mindestens ungefähr 1 Hz beträgt.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationsfrequenz der Hin-und Herbewegung in der zu der Werkstückachse (20) parallelen Richtung höchstens ungefähr 50 Hz beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationsfrequenz der Zusatzbewegung um einen Faktor von 1 bis 1000, insbesondere um einen Faktor von 6 bis 40, höher ist als die Oszillationsfrequenz der Hin- und Herbewegung in der zu der Werkstückachse (20) parallelen Richtung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Amplitude der Hin- und Herbewegung in der zu der Werkstückachse (20) parallelen Richtung zwischen ungefähr 0,1 mm und ungefähr 3 mm beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der Zusatzbewegung um einen Faktor von 5 bis 600, insbesondere um einen Faktor von 10 bis 20, kleiner ist als die Amplitude der Hin- und Herbewegung in der zu der Werkstückachse (20) parallelen Richtung.
Vorrichtung (10)zur Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche (24) mittels eines Finishwerkzeugs (26), mit einer Drehantriebseinrichtung (22) zur Erzeugung einer Drehbewegung der Werkstückoberfläche (24) relativ zu einer Wirkfläche des Finishwerkzeugs (26) in einer Drehrichtung um eine Werkstückachse (20), wobei zur Überlagerung der Relativbewegung von Werkstückoberfläche (24) und Wirkfläche (34) ein Zusatzantrieb (36) zur Erzeugung einer oszillierenden Zusatzbewegung in einer zu der Werkstückoberfläche (24) senkrechten Richtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzantrieb (36) zur Erzeugung einer Oszillationsfrequenz ausgebildet ist, welche niedriger ist als 1 kHz.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzantrieb (36) einen Piezoaktor (38) umfasst.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezoaktor (38) entlang einer Zusatzbewegungsachse (32) ausgerichtet ist, insbesondere entlang der Zusatzbewegungsachse (32) gestapelte Piezoelemente umfasst.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Finishwerkzeug (26) in Form eines Finishsteins (28) ausgebildet ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Finishwerkzeug (26) in Form eines Finishbands (88) ausgebildet ist und dass zum Andrücken des Finishbands (88) gegen die Werkstückoberfläche (24) eine Andrückschale (138) vorgesehen ist, welche eine quer zu der Verlaufsrichtung des Finishbands (88) wirksame Andrückfläche (140) aufweist, wobei zumindest ein Teil der Andrückfläche (140) von einem Andrückabschnitt (146) gebildet ist, welcher entlang einer Zusatzbewegungsachse (32) relativ zu einem stationären Schalenabschnitt (142) bewegbar ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Andrückabschnitt (146) und der stationäre Schalenabschnitt (142) miteinander einstückig ausgebildet und über einen Verbindungsabschnitt (150) miteinander verbunden sind, wobei der Verbindungsabschnitt (150) derart ausgebildet ist, dass Antriebskräfte des Zusatzantriebs (36) eine Bewegung des Andrückabschnitts (146) entlang der Zusatzbewegungsachse (32) bewirken.