WO2024170038A1 - Method and apparatus for turning components - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a damping device for a device for turning components, wherein the damping device can be arranged on a rotatable holder for clamping the component of the device and the damping device has at least one support element movably mounted thereon.
- the invention also relates to a device for turning components and a method for turning components.
- a further clamping device may be necessary in addition to a main clamping device in order to avoid oscillations and/or vibrations occurring during the machining process, so that a desired machining quality can be achieved, in particular, even in thin-walled areas.
- clamping means are used in at least one radially inner area of the disk in order to absorb machining forces, in particular by means of a counter-clamping.
- Such clamping devices typically have to be manually assembled or disassembled before and after a machining process, which means that manual intervention is necessary when changing the work sequence.
- a damping device for a device for turning components wherein the damping device can be arranged on a rotatable holder for receiving the component on the device.
- the damping device has at least one support element which is movably mounted thereon and which comes into contact with the component by a centrifugal force occurring during turning, whereby at least one support point for the component can be formed.
- the at least one support element or elements move radially outwards due to the rotation or the centrifugal force caused by this, thereby forming a support for the component in the axial direction
- machining-related oscillations and/or vibrations of the component can be absorbed by the support elements or the damping device and diverted to the holder or the machining device.
- Centrifugal forces are transmitted axially to the component to be machined via a slight inclination of the support elements, which minimizes the force effect in the axial direction and avoids or completely eliminates deformations of the component. This enables dimensionally accurate machining of the component overall.
- the component is first accelerated to a predetermined speed by means of and/or together with its holder, here in particular the holder and damping device, before machining with a tool begins or is carried out.
- This rotary movement or rotation causes a centrifugal force, centrifugal forces or centrifugal force to act on the rotating elements, such as the damping device or its support element(s).
- the centrifugal force occurring during rotation is directed radially outwards away from the axis of rotation.
- Such a surface can, depending on the component being processed and/or the receiving or processing situation, for example, have an area of less than one square millimeter up to several, in particular up to 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 and more. square centimeter.
- An oscillation or vibration that can arise in or on the component during processing can thus be absorbed by the support element via the support point(s) and transmitted and/or diverted via this to the damping device, the holder or the processing device.
- the change in position of the at least one support element due to centrifugal force or rotational movement enables constant or firm contact between the at least one support element and the component during the rotational movement of the component and is maintained in particular throughout the processing process in order to absorb vibrations of the disk and stabilize the component.
- a device for turning, in particular rotationally symmetrical, components which has a damping device as described herein.
- the component is in particular a disk, which can have different contours, for example on its inner diameter, its outer diameter and its axial sides, wherein the turning can take place on at least one of these contours.
- the component is a rotor disk or a stator disk for a turbo machine. Because the respective support element moves towards the component by means of centrifugal force when the component is rotated, whereby the support points are formed, the damping device does not have to be dimensioned or adjusted exactly to the respective component to be machined. This makes it possible to dampen a vibration that occurs during component machining, in particular in thin-walled and/or fragile areas of the component.
- the component or workpiece which is particularly rotationally symmetrical, is set in rotation, with a tool machining the component shaping the component with a feed movement.
- the component rotates around a rotation axis of the particularly driven holder and/or device, with this rotation axis usually coinciding with the symmetry axis of the component.
- the component is held or clamped in particular by means of a holder arranged on the (machining) device in order to enable rotation of the component or positioning of the component relative to the rotation axis and/or the tool.
- the holder is particularly designed to at least partially hold the component to be machined and to clamp or fix it in a fixed position relative to the holder or device and/or its rotation axis, in particular by means of movable clamping devices.
- Clamping devices can be designed to fix the component at its outer circumference for machining.
- the invention is based, among other things, on the idea of providing a receiving device for the component which uses centrifugal forces occurring during turning to provide mechanical support for the component or for components of the component.
- the support element is mounted with respect to the damping device in such a way that a radially outward relative movement can take place between the damping device and the support element and thus between the support element and the component if sufficiently high centrifugal forces act on the support element.
- the damping device is in particular set up or arranged in such a way that the at least one support element is oriented or arranged radially to the component with respect to the axis of rotation.
- the support element can be moved by means of the centrifugal force or forces acting on it over a predetermined or variable distance until it comes into contact with the component and forms a support point with it.
- a support point is designed to absorb or dampen forces, movements and/or vibrations that act on the component during processing. Since the support element or elements are moved towards the component until they come into active contact with it, different distances can be bridged. This means that a damping device can also be used for components whose intended contact surfaces have rough dimension or manufacturing tolerances.
- the damping device is designed to be arranged concentrically to the component.
- the damping device can in particular be designed to be substantially rotationally symmetrical.
- the damping device can in particular be arranged axially adjacent to the component.
- the damping device can in particular be arranged on the receptacle in such a way that they have a common axis of rotation, the axis of rotation usually being an axis of symmetry of the component arranged in the receptacle.
- the damping device is essentially ring-shaped. This allows several support points to be formed over the circumference of the damping device or over the circumference of the component in order to enable improved damping for the component.
- an outer circumference of the ring-shaped damping device can be designed to match an inner diameter of the component to be machined in order to provide stabilization of the component by means of the support elements.
- the damping device has several support elements that are evenly spaced apart from one another. This allows support points to be formed that are evenly spaced apart from one another at a predetermined radial distance from the axis of rotation in the circumferential direction of the damping device and the component in order to enable improved damping for a component and in particular for rotationally symmetrical components.
- the support elements can be designed the same, while in another embodiment, differently designed support elements can also be provided.
- At least one support element is mounted so as to be movable at an acute angle with respect to a plane of rotation of the damping device, the holder or the component.
- the support element can be mounted at an acute angle relative to the damping device in order to be movable or extendable in a straight-line movement by means of centrifugal force in order to form a support point, for example on an axial surface or an inner circumferential surface of the component. Due to the inclined direction of movement, a support point can also be formed in particular on an undercut or on a side of the component that is opposite to a machining direction in order to enable improved damping.
- the damping device can also be designed so that it can be used for different geometries or for different components.
- the support element has at least one contact surface which is substantially parallel to the plane of rotation of the damping device, the receptacle or the component.
- the contact surface can comprise plastic or be made of plastic in order to enable a reliable contact by means of a suitable elasticity of the plastic material and/or to improve a damping effect of the support element or the damping device.
- the at least one support element can be moved parallel to a plane of rotation of the damping device, the holder or the component.
- the support element can be mounted so that it can move radially in a straight line by means of centrifugal force in order to form a support point, for example on an axial surface or an inner circumferential surface of the component.
- a support point can also be formed in particular on an undercut or on a side of the component that is opposite to a machining direction in order to enable improved damping.
- the damping device can also be designed so that it can be used for different geometries or for different components.
- the at least one support element has at least one contact surface which is aligned in a radial direction at an acute angle with respect to the plane of rotation of the damping device, the holder or the component.
- the contact surface can comprise plastic or be made of plastic in order to enable a reliable contact by means of a suitable elasticity of the plastic material and/or to improve a damping effect of the support element or the damping device.
- the at least one support element is designed to be reset automatically.
- the support element is reset automatically, so that the support element moves away from its position on the component, particularly when the rotary movement subsides and the associated centrifugal force decreases, and thus releases the support point.
- This makes it easier to change components when the holder or the processing device is at a standstill, since the damping device does not have to be released manually, but rather releases the component automatically.
- This makes it easier to automate the turning process for components, since the damping device or its at least one support element can be reset depending on the centrifugal force. adjust and/or release the damping device yourself. This means that an employee does not have to intervene to release the damping device, especially when changing the work sequence.
- the at least one support element has a spring element.
- the spring element is designed, for example, as a compression or tension spring element, which counteracts the centrifugal force in order to return the support element to its starting position when the rotational movement of the holder or damping device slows down or stops.
- the spring force acts in particular in the radial direction and/or against the centrifugal force and, depending on the design, in particular at the angle to the rotational plane of the damping device at which the support element can move.
- a method for turning a component is proposed.
- a damping device and a component are accommodated in a rotatable holder of a device for turning components.
- the method has the following steps.
- a step a) the component and the damping device are rotated;
- step b) the at least one support element of the damping device is moved relative to the component by means of a centrifugal force occurring during rotation;
- step c) at least one support point between the at least one support element and the component is designed, in particular, for damping a vibration of the component occurring during component machining.
- the damping device is designed, in particular, according to an embodiment described herein.
- a further step d) the turning of the component is carried out.
- the at least one support element or elements When the damping device is rotated, the at least one support element or elements are moved radially outwards until they come into sufficient contact with the component in order to provide support for the component by means of the support point(s), in order to absorb machining-related oscillations and/or vibrations of the component by means of the at least one support element or the damping device and/or to divert them to the holder or the processing device, in particular to dampen them.
- This enables automatic fixation or stabilization for the component, in particular before the start of the turning process.
- the turning of the component takes place.
- the method has a further step e) of returning the at least one support element to its starting position.
- the support element is returned in particular by means of an automatic return force, which is caused for example by a spring force which is determined in such a way that when the centrifugal force is reduced or in particular when the centrifugal force is absent or the damping device is at a standstill, the support element is moved in particular essentially radially from its support position back to its starting position closer to the axis of rotation. This allows the component to be released automatically, which enables automation of the turning process without manual intervention.
- Fig. 1 is a schematic representation of a section of an embodiment of an inventive device for turning components with a damping device according to the present disclosure
- Fig. 2 is a schematic three-dimensional representation of an embodiment of a damping device according to the invention for a device for turning components according to the present disclosure
- Fig. 3 is a schematic flow diagram of a method for turning components according to the present disclosure.
- Fig. 1 shows an exemplary representation of a section of an embodiment of a device 10 according to the invention for turning components 30 with a damping device 20 in a schematic sectional representation.
- the damping device 20 is arranged on a rotatable holder 11 of the device 10 and, in the exemplary embodiment shown, is fastened at a predetermined distance from the latter, in particular by means of a holder 12.
- the holder 11 and the damping device 20 are arranged so that they can rotate or be driven about an axis of rotation R.
- a component 30, here a disk is clamped to the device 10 for processing by means of the holder 11.
- the holder 11 has a clamping device 13 which fixes the disk 30 on an outer circumference relative to the axis of rotation R or a tool (not shown) of the device 10.
- the damping device 20 has at least one support element 21 movably mounted on it.
- the support element 21 is slidably mounted in order to come into contact with the component 30 by a centrifugal force F occurring during the rotary movement or turning machining, as shown in Fig. 1.
- the support point 31 formed in this way serves to absorb forces resulting from the component machining, whereby the occurrence of oscillations or vibrations is prevented or at least dampened.
- the centrifugal force F is an inertial force occurring during the rotary movement and directed radially outwards from the axis of rotation R, by which the at least one support element 21 is moved radially outwards.
- the damping device 20 or its support element(s) 21 are particularly designed to form one or more support points 31 in, for example, a thin-walled region of the component 30 in order to stabilize or support, in particular, component regions susceptible to vibrations and/or to dampen oscillations or vibrations.
- the support element 21 can be made of plastic at least in part in order to provide an adaptable or suitably elastically deformable contact surface for forming the support point(s) 31 and/or to improve a damping effect. Since the support element 21 is at an acute angle a to a plane of rotation D of the damping device 20 and the component 30 is arranged or mounted, a movement of the support element 21 can follow this angle a, so that a support point 31 can be formed on a side or surface opposite the processing direction of the component 30. A contact surface 23 of the support element 21 can be aligned parallel to the plane of rotation D, so that a flat support point can be formed, whereby the dissipation of resulting vibrations can be improved.
- a spring element 26 is arranged on the support element 21 in such a way that the support element 21 can be automatically reset from its support position to its starting position when no centrifugal forces F are acting.
- the spring element 26 is designed in particular as a tension spring and acts essentially against the direction of action of the centrifugal forces F arising during turning.
- the component 30 can be automatically released in order to facilitate a component change.
- Fig. 2 shows an exemplary representation of an embodiment of the damping device 20 from Fig. 1 in a perspective view.
- the damping device 20 has three support elements 21 that are rotationally symmetrical and evenly spaced from one another and are mounted on the ring-shaped damping device 20.
- the support elements 21 are shown in an initial position that the support elements 21 assume without being loaded by the centrifugal force F.
- two, four, five or more support elements 21 can also be provided, which are arranged in particular rotationally symmetrical and evenly distributed in the circumferential direction on the damping device 20.
- An odd number of support elements is advantageous.
- each support element 21 is mounted in a particularly radially movable or displaceable manner by means of a bearing element 24 that is fixedly arranged on the damping device 20.
- Fig. 3 shows a schematic flow diagram of a method 100 for turning a component 30 according to the present disclosure.
- a damping device 20 and the component 30 are accommodated in a rotatable holder 11 of a device 10 for turning components 30.
- the component 30 is rotated by means of the device 10 or its holder 11 and a damping device 20, which is designed in particular in the manner described here.
- the holder 11, the damping device 20 and the component 30 rotate about the axis of rotation R, whereby centrifugal forces F act on the damping device 20.
- the at least one support element 21 of the damping device 20 is moved relative to the component 30 by means of these centrifugal forces F.
- a step c) at least one support point 31 is formed between the support element 21 and the component 30, in particular to dampen a vibration of the component 30 that occurs during component processing.
- the turning of the component 30 can then be carried out in step d).
- the at least one support element 21 is returned to its starting position.
- the support element 21 can be moved back to its original position from the support position in which the support points 31 are formed by means of a spring force provided by a spring element 26.
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Drehbearbeitung von Bauteilen Method and device for turning components
Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung für eine Vorrichtung zur Drehbearbeitung von Bauteilen, wobei die Dämpfungseinrichtung an einer drehbaren Aufnahme zum Spannen des Bauteils der Vorrichtung anordenbar ist und die Dämpfungseinrichtung wenigstens ein an dieser bewegbar gelagertes Stützelement aufweist. Zudem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Drehbearbeitung von Bauteilen und ein Verfahren zur Drehbearbeitung von Bauteilen. The invention relates to a damping device for a device for turning components, wherein the damping device can be arranged on a rotatable holder for clamping the component of the device and the damping device has at least one support element movably mounted thereon. The invention also relates to a device for turning components and a method for turning components.
Bei einer Drehbearbeitung an Bauteilen, welche insbesondere dünnwandig ausgebildete Vorsprünge oder Abschnitte aufweisen, kann neben einer Hauptspanneinrichtung eine weitere Spanneinrichtung notwendig sein, um beim Bearbeitungsprozess auftretende Schwingungen und/ oder Vibrationen zu vermeiden, sodass eine vorgesehene Bearbeitungsgüte insbesondere auch an dünnwandigeren Bereichen erzielt werden kann. Hierzu werden, insbesondere zur Bearbeitung von scheibenförmigen Bauteilen, wie beispielsweise Rotor- oder Statorscheiben für Strömungsmaschinen, neben einer insbesondere umfangsseitigen Spannvorrichtung, Spannmittel in wenigstens einem radial weiter innen gelegenen Bereich der Scheibe verwendet, um insbesondere mittels einer Gegenspannung Bearbeitungskräfte aufzunehmen. Solche Spannmittel müssen typischerweise vor und nach einem Bearbeitungsvorgang manuell montiert bzw. demontiert werden, wodurch bei einem Wechsel der Arbeitsfolge ein manueller Eingriff notwendig ist. When turning components which have, in particular, thin-walled projections or sections, a further clamping device may be necessary in addition to a main clamping device in order to avoid oscillations and/or vibrations occurring during the machining process, so that a desired machining quality can be achieved, in particular, even in thin-walled areas. For this purpose, in particular for machining disk-shaped components such as rotor or stator disks for turbomachines, in addition to a clamping device, in particular on the circumference, clamping means are used in at least one radially inner area of the disk in order to absorb machining forces, in particular by means of a counter-clamping. Such clamping devices typically have to be manually assembled or disassembled before and after a machining process, which means that manual intervention is necessary when changing the work sequence.
Hiervon ausgehend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Dämpfungseinrichtung für eine Vorrichtung zur Drehbearbeitung von Bauteilen vorzuschlagen, mittels welcher eine Bauteilabstützung bzw. Schwingungsdämpfung für ein Bauteil während der Bearbeitung verbessert werden kann. Ferner soll eine verbesserte Vorrichtung zur Drehbearbeitung von Bauteilen und ein verbessertes Verfahren zur Drehbearbeitung von Bauteilen zur Verfügung gestellt werden. Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Based on this, it is an object of the present invention to propose an improved damping device for a device for turning components, by means of which component support or vibration damping for a component can be improved during processing. Furthermore, an improved device for turning components and an improved method for turning components are to be made available. This is achieved according to the invention by the teaching of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Dämpfungseinrichtung für eine Vorrichtung zur Drehbearbeitung von Bauteilen vorgeschlagen, wobei die Dämpfungseinrichtung an einer drehbaren Aufnahme zum Aufnehmen des Bauteils an der Vorrichtung anordenbar ist. Dabei weist die Dämpfungseinrichtung wenigstens ein an dieser bewegbar gelagertes Stützelement auf, welches durch eine bei der Drehbearbeitung auftretende Fliehkraft mit dem Bauteil in Anlage kommt, wodurch wenigstens eine Stützstelle für das Bauteil ausbildbar ist. To solve the problem, a damping device for a device for turning components is proposed, wherein the damping device can be arranged on a rotatable holder for receiving the component on the device. the damping device has at least one support element which is movably mounted thereon and which comes into contact with the component by a centrifugal force occurring during turning, whereby at least one support point for the component can be formed.
Dadurch, dass sich das wenigstens eine Stützelement bzw. die Stützelemente, bedingt durch die Drehung bzw. die hierdurch bedingte Fliehkraft, nach radial außen bewegen und dadurch eine Abstützung für das Bauteil in axialer Richtung bilden, können bearbeitungsbedingte Schwingungen und/ oder Vibrationen des Bauteils mittels der Stützelemente bzw. der Dämpfungseinrichtung aufgenommen und an die Aufnahme bzw. die Bearbeitungsvorrichtung abgeleitet werden. Hierdurch wird eine selbsttätige Fixierung bzw. Stabilisierung für das Bauteil bewirkt. Fliehkräfte werden über eine geringe Schiefstellung der Stützelemente axial an das zu bearbeitende Bauteil übertragen wodurch die Kraftwirkung in axialer Richtung minimiert wird und Deformationen des Bauteils vermieden bis gänzlich ausgeschlossen werden. Dadurch kann insgesamt eine maßhaltige Bearbeitung des Bauteils ermöglicht werden. Because the at least one support element or elements move radially outwards due to the rotation or the centrifugal force caused by this, thereby forming a support for the component in the axial direction, machining-related oscillations and/or vibrations of the component can be absorbed by the support elements or the damping device and diverted to the holder or the machining device. This results in automatic fixation or stabilization of the component. Centrifugal forces are transmitted axially to the component to be machined via a slight inclination of the support elements, which minimizes the force effect in the axial direction and avoids or completely eliminates deformations of the component. This enables dimensionally accurate machining of the component overall.
Typischerweise wird beim Drehbearbeiten zunächst das Bauteil mittels und/ oder mitsamt seiner Halterung, hier insbesondere Aufnahme und Dämpfungseinrichtung, auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit beschleunigt, bevor eine Bearbeitung mit einem Werkzeug beginnt bzw. durchgeführt wird. Durch diese Drehbewegung bzw. Rotation wirkt eine Fliehkraft, Fliehkräfte bzw. Zentrifugalkraft auf die drehenden Elemente, wie beispielsweise die Dämpfungseinrichtung bzw. deren Stützelement(e). Die bei der Drehung auftretende Fliehkraft ist von der Rotationsachse weg radial nach außen gerichtet. Hierdurch kann das Stützelement aus seiner insbesondere rotationsachsennäheren Ausgangsposition radial wenigstens soweit nach außen bewegt werden, bis dieses an wenigstens einer Stelle oder an wenigstens einer seiner Oberfläche(n) mit wenigstens einer sich relativ zu dem Stützelement radial außen befindenden Stelle oder Oberfläche des Bauteils in Anlage bzw. Kontakt kommt. Hierdurch wird eine wenigstens einteilige Stützstelle ausgebildet, wobei eine Stützstelle insbesondere einen eher punktförmigen bis hin zu einem eine größere Erstreckung aufweisenden - auch mehrteiligen - Flächenabschnitt darstellen kann, an welchem sich ein Kontakt zwischen dem Stützelement und dem Bauteil ausbildet, der zur Aufnahme bzw. Übertragung von Kräften und/ oder Momenten dient. Eine solche Fläche kann abhängig vom bearbeiteten Bauteil und/ oder der Aufnahme- oder Bearbeitungssituation beispielsweise eine Fläche von weniger als einem Quadratmillimeter bis hin zu mehreren, insbesondere bis zu 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, oder 10 und mehr Quadratzentimetem aufweisen. Eine Schwingung bzw. Vibration, welche während der Bearbeitung in bzw. an dem Bauteil entstehen kann, kann somit über die Stützstelle(n) von dem Stützelement aufgenommen und über dieses an die Dämpfungseinrichtung, die Aufnahme bzw. die Bearbeitungsvorrichtung übertragen und/ oder abgeleitet werden. Durch die fliehkraft- bzw. drehbewegungsbedingte Positionsänderung des wenigstens einen Stützelements wird während der Drehbewegung des Bauteils ein stetiger bzw. fester Kontakt des wenigstens einen Stützelements mit dem Bauteil ermöglicht und insbesondere über den Bearbeitungsprozess erhalten, um Schwingungen der Scheibe aufzunehmen und das Bauteil zu stabilisieren. Typically, during turning, the component is first accelerated to a predetermined speed by means of and/or together with its holder, here in particular the holder and damping device, before machining with a tool begins or is carried out. This rotary movement or rotation causes a centrifugal force, centrifugal forces or centrifugal force to act on the rotating elements, such as the damping device or its support element(s). The centrifugal force occurring during rotation is directed radially outwards away from the axis of rotation. This allows the support element to be moved radially outwards from its starting position, in particular closer to the axis of rotation, at least far enough until it comes into contact with or at least one point or at least one of its surface(s) with at least one point or surface of the component that is radially outward relative to the support element. This forms an at least one-part support point, whereby a support point can in particular represent a rather point-like surface section up to a larger extension - even multi-part - at which a contact is formed between the support element and the component, which serves to absorb or transmit forces and/or moments. Such a surface can, depending on the component being processed and/or the receiving or processing situation, for example, have an area of less than one square millimeter up to several, in particular up to 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 and more. square centimeter. An oscillation or vibration that can arise in or on the component during processing can thus be absorbed by the support element via the support point(s) and transmitted and/or diverted via this to the damping device, the holder or the processing device. The change in position of the at least one support element due to centrifugal force or rotational movement enables constant or firm contact between the at least one support element and the component during the rotational movement of the component and is maintained in particular throughout the processing process in order to absorb vibrations of the disk and stabilize the component.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zur Drehbearbeitung von, insbesondere rotationssymmetrischen, Bauteilen vorgeschlagen, die eine hierin beschriebene Dämpfungseinrichtung aufweist. Das Bauteil ist dabei insbesondere eine Scheibe, welche beispielsweise an ihrem inneren Durchmesser, ihrem äußeren Durchmesser und ihren Axialseiten unterschiedliche Konturen aufweisen kann, wobei die Drehbearbeitung an wenigstens einer dieser Konturen stattfinden kann. Insbesondere ist das Bauteil eine Rotorscheibe oder eine Statorscheibe für eine Strömungsmaschine. Dadurch, dass sich das jeweilige Stützelement beim Drehen des Bauteils mittels der Fliehkraft auf das Bauteil zu bewegt, wobei die Stützstellen ausgebildet werden, muss die Dämpfungseinrichtung nicht exakt auf das jeweilige zu bearbeitende Bauteil angepasst dimensioniert sein oder eingestellt werden. Hierdurch kann eine Dämpfung einer bei der Bauteilbearbeitung auftretenden Schwingung insbesondere an dünnwandig und/ oder fragil ausgebildeten Bereichen des Bauteils ermöglicht werden. According to a further aspect, a device for turning, in particular rotationally symmetrical, components is proposed, which has a damping device as described herein. The component is in particular a disk, which can have different contours, for example on its inner diameter, its outer diameter and its axial sides, wherein the turning can take place on at least one of these contours. In particular, the component is a rotor disk or a stator disk for a turbo machine. Because the respective support element moves towards the component by means of centrifugal force when the component is rotated, whereby the support points are formed, the damping device does not have to be dimensioned or adjusted exactly to the respective component to be machined. This makes it possible to dampen a vibration that occurs during component machining, in particular in thin-walled and/or fragile areas of the component.
Bei einer Drehbearbeitung ist das insbesondere rotationssymmetrische Bauteil bzw. Werkstück in Rotation versetzt, wobei ein das Bauteil bearbeitendes Werkzeugmit einer Vorschubbewegung eine Formgebung des Bauteils bewirkt. Dabei dreht das Bauteil um eine Rotationsachse der insbesondere angetriebenen Aufnahme und/ oder Vorrichtung, wobei diese Rotationsachse üblicherweise mit der Symmetrieachse des Bauteils zusammenfällt. Das Bauteil wird insbesondere mittels einer an der (Bearbeitungs-) Vorrichtung angeordneten Aufnahme gehalten bzw. gespannt, um eine Rotation des Bauteils bzw. eine Positionierung des Bauteils relativ zu der Rotationsachse und/ oder dem Werkzeug zu ermöglichen. Hierbei ist die Aufnahme insbesondere eingerichtet, das zu bearbeitende Bauteil wenigstens teilweise aufzunehmen und dieses, insbesondere mittels bewegbarer Spanneinrichtungen relativ zu der Aufnahme bzw. Vorrichtung und/ oder deren Drehachse lagefest zu spannen bzw. zu fixieren. Die Spanneinrichtungen können dabei eingerichtet sein, das Bauteil an dessen äußeren Umfang für die Bearbeitung festzulegen. During turning, the component or workpiece, which is particularly rotationally symmetrical, is set in rotation, with a tool machining the component shaping the component with a feed movement. The component rotates around a rotation axis of the particularly driven holder and/or device, with this rotation axis usually coinciding with the symmetry axis of the component. The component is held or clamped in particular by means of a holder arranged on the (machining) device in order to enable rotation of the component or positioning of the component relative to the rotation axis and/or the tool. In this case, the holder is particularly designed to at least partially hold the component to be machined and to clamp or fix it in a fixed position relative to the holder or device and/or its rotation axis, in particular by means of movable clamping devices. Clamping devices can be designed to fix the component at its outer circumference for machining.
Die Erfindung beruht unter anderem auf der Idee, eine Aufnahme einrichtung für das Bauteil vorzusehen, welches bei der Drehbearbeitung auftretende Zentrifugalkräfte nutzt, um eine mechanische Abstützung für das Bauteil bzw. für Komponenten des Bauteils bereitzustellen. Hierfür ist das Stützelement bezüglich der Dämpfungseinrichtung derart gelagert, dass eine radial nach außen gerichtete Relativbewegung zwischen der Dämpfungseinrichtung und dem Stützelement und somit zwischen dem Stützelement und dem Bauteil erfolgen kann, wenn ausreichend hohe Fliehkräfte auf das Stützelement wirken. Die Dämpfungseinrichtung ist hierbei insbesondere derart eingerichtet bzw. angeordnet, dass das wenigstens eine Stützelement in Bezug auf die Drehachse radial zu dem Bauteil orientiert bzw. angeordnet ist. Hierdurch kann eine mittels einer bei der Drehbewegung der Dämpfungseinrichtung auftretende Fliehkraft in eine Bewegungsrichtung des Stützelements wirken und dabei eine radial nach außen gerichtete Bewegung des Stützelements bewirken. The invention is based, among other things, on the idea of providing a receiving device for the component which uses centrifugal forces occurring during turning to provide mechanical support for the component or for components of the component. For this purpose, the support element is mounted with respect to the damping device in such a way that a radially outward relative movement can take place between the damping device and the support element and thus between the support element and the component if sufficiently high centrifugal forces act on the support element. The damping device is in particular set up or arranged in such a way that the at least one support element is oriented or arranged radially to the component with respect to the axis of rotation. As a result, a centrifugal force occurring during the rotary movement of the damping device can act in a direction of movement of the support element and in doing so cause a radially outward movement of the support element.
Dabei kann das Stützelement mittels der einwirkenden Fliehkraft bzw. Fliehkräfte über eine vorbestimmte oder variable Distanz bewegt werden, bis es mit dem Bauteil in Berührung kommt und mit diesem eine Stützstelle ausbildet. Eine solche Stützstelle ist ausgebildet, Kräfte, Bewegungen und/ oder Schwingungen, die bei der Bearbeitung auf das Bauteil wirken, aufzunehmen bzw. zu dämpfen. Da das Stützelement bzw. die Stützelemente soweit auf das Bauteil zu bewegt werden, bis sie mit diesem in Wirkkontakt kommen, können unterschiedliche Distanzen überbrückt werden. Hierdurch kann eine Dämpfungseinrichtung auch für Bauteile eingesetzt werden, deren vorgesehene Kontaktflächen Rohmaß- bzw. Fertigungstoleranzen aufweisen. The support element can be moved by means of the centrifugal force or forces acting on it over a predetermined or variable distance until it comes into contact with the component and forms a support point with it. Such a support point is designed to absorb or dampen forces, movements and/or vibrations that act on the component during processing. Since the support element or elements are moved towards the component until they come into active contact with it, different distances can be bridged. This means that a damping device can also be used for components whose intended contact surfaces have rough dimension or manufacturing tolerances.
Bei einer Ausführungsform ist die Dämpfungseinrichtung konzentrisch zu dem Bauteil anordenbar ausgebildet. Dabei kann die Dämpfungseinrichtung insbesondere im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Um eine geeignete Dämpfung an einem Bauteil bereitstellen zu können, ist die Dämpfungseinrichtung insbesondere axial benachbart zum Bauteil anordenbar. Dabei ist die Dämpfungseinrichtung an der Aufnahme insbesondere derart anordenbar, dass diese eine gemeinsame Drehachse aufweisen, wobei die Drehachse üblicherweise eine Symmetrieachse des in der Aufnahme angeordneten Bauteils ist. Bei einer Ausführungsform ist die Dämpfungseinrichtung im Wesentlichen ringförmig ausgebildet. Hierdurch können über den Umfang der Dämpfungseinrichtung bzw. über dem Umfang des Bauteils mehrere Stützstellen ausgebildet werden, um eine verbesserte Dämpfung für das Bauteil zu ermöglichen. Durch die so ermöglichte Dämpfung kann insbesondere ein Gegenspannen des Bauteils entfallen, wodurch spannungsbedingte Bauteilverzüge vermieden oder verhindert werden können. Bei einigen Ausführungsformen kann ein äußerer Umfang der ringförmigen Dämpfungseinrichtung an einen inneren Durchmesser des zu bearbeitenden Bauteils angepasst ausgebildet sein, um eine Stabilisierung des Bauteils mittels der Stützelemente bereitzustellen. In one embodiment, the damping device is designed to be arranged concentrically to the component. The damping device can in particular be designed to be substantially rotationally symmetrical. In order to be able to provide suitable damping on a component, the damping device can in particular be arranged axially adjacent to the component. The damping device can in particular be arranged on the receptacle in such a way that they have a common axis of rotation, the axis of rotation usually being an axis of symmetry of the component arranged in the receptacle. In one embodiment, the damping device is essentially ring-shaped. This allows several support points to be formed over the circumference of the damping device or over the circumference of the component in order to enable improved damping for the component. The damping made possible in this way means that counter-tensioning of the component is no longer necessary, which means that tension-related distortions of the component can be avoided or prevented. In some embodiments, an outer circumference of the ring-shaped damping device can be designed to match an inner diameter of the component to be machined in order to provide stabilization of the component by means of the support elements.
Bei einer Ausführungsform weist die Dämpfungseinrichtung mehrere gleichmäßig voneinander beabstandete Stützelemente auf. Hierdurch können in einem vorgesehenen radialen Abstand von der Drehachse in Umfangsrichtung von Dämpfungseinrichtung und Bauteil gleichmäßig beabstandet angeordnete Stützstellen ausgebildet werden, um eine verbesserte Dämpfung für ein Bauteil und insbesondere für rotationssymmetrische Bauteile zu ermöglichen. Bei einer Ausführungsform können die Stützelemente gleich ausgebildet, bei einer anderen Ausführungsform können auch unterschiedlich ausgebildete Stützelemente vorgesehen sein. In one embodiment, the damping device has several support elements that are evenly spaced apart from one another. This allows support points to be formed that are evenly spaced apart from one another at a predetermined radial distance from the axis of rotation in the circumferential direction of the damping device and the component in order to enable improved damping for a component and in particular for rotationally symmetrical components. In one embodiment, the support elements can be designed the same, while in another embodiment, differently designed support elements can also be provided.
Bei einer Ausführungsform ist wenigstens ein Stützelement in einem spitzen Winkel bezüglich einer Drehebene des Dämpfungseinrichtung, der Aufnahme bzw. des Bauteils bewegbar gelagert. Hierbei kann das Stützelement relativ zu der Dämpfungseinrichtung in einem spitzen Winkel gelagert sein, um in einer geradlinigen Bewegung mittels der Fliehkraft bewegbar bzw. ausfahrbar zu sein, um eine Stützstelle beispielsweise an einer Axialfläche oder einer inneren Umfangsfläche des Bauteils auszubilden. Durch die geneigte Bewegungsrichtung kann eine Stützstelle insbesondere auch an einem Hinterschnitt bzw. an einer in Bezug auf eine Bearbeitungsrichtung entgegengesetzten Seite des Bauteils ausgebildet werden, um eine verbesserte Dämpfung zu ermöglichen. Hierbei kann die Dämpfungseinrichtung auch so ausgebildet sein, dass diese für verschiedene Geometrien bzw. für unterschiedliche Bauteile einsetzbar ist. In one embodiment, at least one support element is mounted so as to be movable at an acute angle with respect to a plane of rotation of the damping device, the holder or the component. The support element can be mounted at an acute angle relative to the damping device in order to be movable or extendable in a straight-line movement by means of centrifugal force in order to form a support point, for example on an axial surface or an inner circumferential surface of the component. Due to the inclined direction of movement, a support point can also be formed in particular on an undercut or on a side of the component that is opposite to a machining direction in order to enable improved damping. The damping device can also be designed so that it can be used for different geometries or for different components.
Bei einer Ausführungsform weist das Stützelement wenigstens eine Anlagefläche auf, die im Wesentlichen parallel zu der Drehebene der Dämpfungseinrichtung, der Aufnahme bzw. des Bauteils ausgerichtet ist. Die Anlage fläche kann hierbei Kunststoff aufweisen oder aus Kunststoff gefertigt sein, um mittels einer geeigneten Elastizität des Kunststoffmaterials eine zuverlässige Anlage zu ermöglichen und/ oder eine Dämpfungs Wirkung des Stützelements bzw. der Dämpfungseinrichtung zu verbessern. In one embodiment, the support element has at least one contact surface which is substantially parallel to the plane of rotation of the damping device, the receptacle or the component. The contact surface can comprise plastic or be made of plastic in order to enable a reliable contact by means of a suitable elasticity of the plastic material and/or to improve a damping effect of the support element or the damping device.
Bei einer Ausführungsform ist das wenigstens eine Stützelement parallel bezüglich einer Drehebene der Dämpfungseinrichtung, der Aufnahme bzw. des Bauteils bewegbar. Hierbei kann das Stützelement mittels der Fliehkraft in einer geradlinigen Bewegung radial bewegbar gelagert sein, um eine Stützstelle beispielsweise an einer Axialfläche oder einer inneren Umfangsfläche des Bauteils auszubilden. Abhängig von der Gestaltung des Stützelements kann eine Stützstelle insbesondere auch an einem Hinterschnitt bzw. an einer in Bezug auf eine Bearbeitungsrichtung entgegengesetzten Seite des Bauteils ausgebildet werden, um eine verbesserte Dämpfung zu ermöglichen. Hierbei kann die Dämpfungseinrichtung auch so ausgebildet sein, dass diese für verschiedene Geometrien bzw. für unterschiedliche Bauteile einsetzbar ist. In one embodiment, the at least one support element can be moved parallel to a plane of rotation of the damping device, the holder or the component. The support element can be mounted so that it can move radially in a straight line by means of centrifugal force in order to form a support point, for example on an axial surface or an inner circumferential surface of the component. Depending on the design of the support element, a support point can also be formed in particular on an undercut or on a side of the component that is opposite to a machining direction in order to enable improved damping. The damping device can also be designed so that it can be used for different geometries or for different components.
Bei einer Ausführungsform weist das wenigstens eine Stützelement wenigstens eine Anlagefläche auf, welche in einer radialen Richtung in einem spitzen Winkel bezüglich der Drehebene der Dämpfungseinrichtung, der Aufnahme bzw. des Bauteils ausgerichtet ist. Die Anlagefläche kann hierbei Kunststoff aufweisen oder aus Kunststoff gefertigt sein, um mittels einer geeigneten Elastizität des Kunststoffmaterials eine zuverlässige Anlage zu ermöglichen und/ oder eine Dämpfungs Wirkung des Stützelements bzw. der Dämpfungseinrichtung zu verbessern. In one embodiment, the at least one support element has at least one contact surface which is aligned in a radial direction at an acute angle with respect to the plane of rotation of the damping device, the holder or the component. The contact surface can comprise plastic or be made of plastic in order to enable a reliable contact by means of a suitable elasticity of the plastic material and/or to improve a damping effect of the support element or the damping device.
Bei einer Ausführungsform ist das wenigstens eine Stützelement insbesondere selbsttätig rückstellbar ausgebildet. Hierbei ist das Stützelement insbesondere automatisiert rückstellbar, sodass sich das Stützelement insbesondere bei abklingender Drehbewegung und damit verbunden sich verringernder Fliehkraft von seiner Anlageposition an dem Bauteil weg bewegt und so die Stützstelle löst. Hierdurch kann ein Bauteilwechsel bei einem Stillstand der Aufnahme bzw. der Bearbeitungsvorrichtung erleichtert erfolgen, da die Dämpfungseinrichtung nicht manuell gelöst werden muss, sondern das Bauteil selbsttätig freigibt. So kann eine Automatisierung des Drehbearbeitungsprozesses für Bauteile vereinfacht werden, da sich die Dämpfungseinrichtung bzw. deren wenigstens ein Stützelement in Abhängigkeit der Fliehkraft selbst justieren und/ oder selbst lösen. Somit kann ein Eingreifen eines Mitarbeiters zum Lösen einer Dämpfungseinrichtung, insbesondere bei einem Wechsel der Arbeitsfolge, entfallen. In one embodiment, the at least one support element is designed to be reset automatically. In this case, the support element is reset automatically, so that the support element moves away from its position on the component, particularly when the rotary movement subsides and the associated centrifugal force decreases, and thus releases the support point. This makes it easier to change components when the holder or the processing device is at a standstill, since the damping device does not have to be released manually, but rather releases the component automatically. This makes it easier to automate the turning process for components, since the damping device or its at least one support element can be reset depending on the centrifugal force. adjust and/or release the damping device yourself. This means that an employee does not have to intervene to release the damping device, especially when changing the work sequence.
Bei einer Ausführungsform weist das wenigstens eine Stützelement ein Federelement auf. Hierbei ist das Federelement beispielsweise als Druck- oder Zugfederelement ausgebildet, welches der Zentrifugalkraft entgegen wirkt, um bei einer Verlangsamung oder einem Anhalten der Drehbewegung der Aufnahme bzw. Dämpfungseinrichtung das Stützelement zurück in seine Ausgangsposition zu bringen. Hierbei wirkt die Federkraft insbesondere in radialer Richtung und/ oder entgegen der Zentrifugalkraft und abhängig von der Ausführung insbesondere in dem Winkel zu der Drehebene der Dämpfungseinrichtung, in welcher eine Bewegung des Stützelements erfolgen kann. In one embodiment, the at least one support element has a spring element. The spring element is designed, for example, as a compression or tension spring element, which counteracts the centrifugal force in order to return the support element to its starting position when the rotational movement of the holder or damping device slows down or stops. The spring force acts in particular in the radial direction and/or against the centrifugal force and, depending on the design, in particular at the angle to the rotational plane of the damping device at which the support element can move.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Drehbearbeiten eines Bauteils vorgeschlagen, Dabei sind eine Dämpfungseinrichtung und ein Bauteil in einer drehbaren Aufnahme einer Vorrichtung zur Drehbearbeitung von Bauteilen aufgenommen. Das Verfahren weist folgende Schritte auf. In einem Schritt a) werden das Bauteil und die Dämpfungseinrichtung gedreht; im Schritt b) das wenigstens eine Stützelement der Dämpfungseinrichtung relativ zu dem Bauteil mittels einer beim Drehen auftretenden Fliehkraft bewegt; und im Schritt c) wenigstens einer Stützstelle zwischen dem wenigstens einem Stützelement und dem Bauteil, insbesondere zum Dämpfen einer bei einer Bauteilbearbeitung auftretenden Schwingung des Bauteils ausgebildet. Die Dämpfungseinrichtung ist dabei insbesondere gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform ausgebildet. In einem weiteren Schritt d) wird die Drehbearbeitung des Bauteils durchgeführt. According to a further aspect, a method for turning a component is proposed. A damping device and a component are accommodated in a rotatable holder of a device for turning components. The method has the following steps. In a step a), the component and the damping device are rotated; in step b), the at least one support element of the damping device is moved relative to the component by means of a centrifugal force occurring during rotation; and in step c), at least one support point between the at least one support element and the component is designed, in particular, for damping a vibration of the component occurring during component machining. The damping device is designed, in particular, according to an embodiment described herein. In a further step d), the turning of the component is carried out.
Beim Drehen der Dämpfungseinrichtung wird somit das wenigstens eine Stützelement bzw. die Stützelemente soweit nach radial außen bewegt, bis diese(s) in ausreichendem Kontakt mit dem Bauteil gelangt, um mittels der Stützstelle(n) eine Abstützung für das Bauteil zu bewirken, um bearbeitungsbedingte Schwingungen und/ oder Vibrationen des Bauteils mittels de s wenigstens einen Stützelements bzw. der Dämpfungseinrichtung aufzunehmen und/ oder an die Aufnahme bzw. die Bearbeitungsvorrichtung abzuleiten, insbesondere zu dämpfen. Hierdurch wird eine selbsttätige Fixierung bzw. Stabilisierung für das Bauteil, insbesondere zeitlich vor dem Beginn der Drehbearbeitung, ermöglicht. Im Anschluss an das Ausbilden der Stützstellen erfolgt die Drehbearbeitung des Bauteils. Bei einer Ausführungsform weist das Verfahren einen weiteren Schritt e) des Rückführens des wenigstens einen Stützelements in seine Ausgangsposition auf. Dabei erfolgt das Rückführen des Stützelements insbesondere mittels einer selbsttägigen Rückholkraft, die beispielsweise durch eine Federkraft bewirkt wird, die derart be stimmt ist, dass bei einer Reduktion der Fliehkraft oder insbesondere bei einem Ausbleiben der Fliehkraft bzw. einem Stillstand der Dämpfungseinrichtung, das Stützelement insbesondere im Wesentlichen radial aus seiner Stützposition zurück in seine rotationsachsennähere Ausgangsposition bewegt wird. Hierdurch kann das Bauteil selbsttätig freigegeben werden, wodurch eine Automatisierung der Drehbearbeitung ohne ein manuelles Eingreifen ermöglicht wird. When the damping device is rotated, the at least one support element or elements are moved radially outwards until they come into sufficient contact with the component in order to provide support for the component by means of the support point(s), in order to absorb machining-related oscillations and/or vibrations of the component by means of the at least one support element or the damping device and/or to divert them to the holder or the processing device, in particular to dampen them. This enables automatic fixation or stabilization for the component, in particular before the start of the turning process. After the support points have been formed, the turning of the component takes place. In one embodiment, the method has a further step e) of returning the at least one support element to its starting position. The support element is returned in particular by means of an automatic return force, which is caused for example by a spring force which is determined in such a way that when the centrifugal force is reduced or in particular when the centrifugal force is absent or the damping device is at a standstill, the support element is moved in particular essentially radially from its support position back to its starting position closer to the axis of rotation. This allows the component to be released automatically, which enables automation of the turning process without manual intervention.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Im Allgemeinen gilt, dass Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen beispielhaften Aspekte und/oder Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern dies im Zusammenhang mit der Offenbarung nicht eindeutig ausgeschlossen ist. Further features, advantages and possible applications of the invention emerge from the following description in conjunction with the figures. In general, features of the various exemplary aspects and/or embodiments described herein can be combined with one another, unless this is clearly excluded in connection with the disclosure.
Im folgenden Teil der Beschreibung wird auf die Figuren Bezug genommen, die zur Veranschaulichung spezifischer Aspekte und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt sind. Es versteht sich, dass andere Aspekte verwendet werden können und strukturelle oder logische Änderungen der illustrierten Ausführungsformen möglich sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die folgende Beschreibung der Figuren ist daher nicht einschränkend zu verstehen. Es zeigt In the following part of the description, reference is made to the figures which are shown to illustrate specific aspects and embodiments of the present invention. It is understood that other aspects may be utilized and structural or logical changes to the illustrated embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. The following description of the figures is therefore not to be understood as limiting. It shows
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts aus einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Drehbearbeitung von Bauteilen mit einer Dämpfungseinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung; Fig. 1 is a schematic representation of a section of an embodiment of an inventive device for turning components with a damping device according to the present disclosure;
Fig. 2 eine schematische dreidimensionale Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung für eine Vorrichtung zur Drehbearbeitung von Bauteilen gemäß der vorliegenden Offenbarung; und Fig 3 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Drehbearbeiten von Bauteilen gemäß der vorliegenden Offenbarung. Fig. 2 is a schematic three-dimensional representation of an embodiment of a damping device according to the invention for a device for turning components according to the present disclosure; and Fig. 3 is a schematic flow diagram of a method for turning components according to the present disclosure.
Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Ausschnitts aus einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Drehbearbeitung von Bauteilen 30 mit einer Dämpfungseinrichtung 20 in einer schematischen Schnittdarstellung. Fig. 1 shows an exemplary representation of a section of an embodiment of a device 10 according to the invention for turning components 30 with a damping device 20 in a schematic sectional representation.
Die Dämpfungseinrichtung 20 ist an einer drehbaren Aufnahme 11 der Vorrichtung 10 angeordnet und in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in einem vorbestimmten Abstand zu dieser insbesondere mittels Aufnahmemittel 12 befestigt. Die Aufnahme 11 sowie die Dämpfungseinrichtung 20 sind um eine Rotationsachse R drehbar bzw. antreibbar angeordnet. Mittels der Aufnahme 11 ist ein Bauteil 30, hier eine Scheibe, zur Bearbeitung an der Vorrichtung 10 gespannt. Hierzu weist die Aufnahme 11 eine Spannvorrichtung 13 auf, welche die Scheibe 30 an einem äußeren Umfang relativ zu der Drehachse R bzw. einem (nicht dargestellten) Werkzeug der Vorrichtung 10 fixiert. The damping device 20 is arranged on a rotatable holder 11 of the device 10 and, in the exemplary embodiment shown, is fastened at a predetermined distance from the latter, in particular by means of a holder 12. The holder 11 and the damping device 20 are arranged so that they can rotate or be driven about an axis of rotation R. A component 30, here a disk, is clamped to the device 10 for processing by means of the holder 11. For this purpose, the holder 11 has a clamping device 13 which fixes the disk 30 on an outer circumference relative to the axis of rotation R or a tool (not shown) of the device 10.
Die Dämpfungseinrichtung 20 weist wenigstens ein bewegbar an dieser gelagertes Stützelement 21 auf. Dabei ist das Stützelement 21 gleitend gelagert, um durch eine bei der Drehbewegung bzw. Drehbearbeitung auftretende Fliehkraft F mit dem Bauteil 30 in Anlage zu kommen, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Die dadurch ausgebildete Stützstelle 31 dient zur Aufnahme von aus der Bauteilbearbeitung resultierenden Kräften, wodurch ein Entstehen von Schwingungen oder Vibrationen verhindert bzw. zumindest gedämpft wird. Die Fliehkraft F ist hierbei eine bei der Drehbewegung auftretende und radial von der Rotationsachse R nach außen gerichtete Trägheitskraft, durch weiche das wenigstens eine Stützelement 21 nach radial außen bewegt wird. Dabei ist die Dämpfungseinrichtung 20 bzw. deren Stützelement(e) 21 insbesondere ausgebildet, eine oder mehrere Stützstellen 31 in einem beispielsweise dünnwandigeren Bereich Bauteils 30 auszubilden, um insbesondere schwingungsanfällige Bauteilbereich zu stabilisieren bzw. stützen und/ oder Schwingungen bzw. Vibrationen zu dämpfen. The damping device 20 has at least one support element 21 movably mounted on it. The support element 21 is slidably mounted in order to come into contact with the component 30 by a centrifugal force F occurring during the rotary movement or turning machining, as shown in Fig. 1. The support point 31 formed in this way serves to absorb forces resulting from the component machining, whereby the occurrence of oscillations or vibrations is prevented or at least dampened. The centrifugal force F is an inertial force occurring during the rotary movement and directed radially outwards from the axis of rotation R, by which the at least one support element 21 is moved radially outwards. In this case, the damping device 20 or its support element(s) 21 are particularly designed to form one or more support points 31 in, for example, a thin-walled region of the component 30 in order to stabilize or support, in particular, component regions susceptible to vibrations and/or to dampen oscillations or vibrations.
Das Stützelement 21 kann zumindest bereichsweise aus Kunststoff ausgebildet sein, um eine anpassungsfähige bzw. in geeignetem Maß elastisch verformbare Anlagefläche zum Ausbilden der Stützstelle (n) 31 zu bieten und/ oder eine Dämpfungswirkung zu verbessern. Da das Stützelement 21 in einem spitzen Winkel a zu einer Drehebene D der Dämpfungseinrichtung 20 und des Bauteils 30 angeordnet bzw. gelagert ist, kann eine Bewegung des Stützelements 21 diesem Winkel a folgen, sodass eine Stützstelle 31 an einer Bearbeitungsrichtung des Bauteils 30 entgegengesetzten Seite bzw. Oberfläche ausgebildet werden kann. Dabei kann eine Anlagefläche 23 des Stützelements 21 parallel zu der Drehebene D ausgerichtet sein, sodass eine flächige Stützstelle ausbildbar ist, wodurch ein Ableiten von entstehenden Schwingungen verbessert werden kann. Mit anderen Worten: dadurch, dass die Fliehkräfte über eine geringe Schiefstellung, Winkel a, der Stützelemente axial an das zu bearbeitende Bauteil übertragen werden, wird die Kraftwirkung in axialer Richtung minimiert, es erfolgt keine Deformation des Bauteils, wodurch eine maßhaltige Bearbeitung des Bauteils ermöglicht wird. The support element 21 can be made of plastic at least in part in order to provide an adaptable or suitably elastically deformable contact surface for forming the support point(s) 31 and/or to improve a damping effect. Since the support element 21 is at an acute angle a to a plane of rotation D of the damping device 20 and the component 30 is arranged or mounted, a movement of the support element 21 can follow this angle a, so that a support point 31 can be formed on a side or surface opposite the processing direction of the component 30. A contact surface 23 of the support element 21 can be aligned parallel to the plane of rotation D, so that a flat support point can be formed, whereby the dissipation of resulting vibrations can be improved. In other words: because the centrifugal forces are transmitted axially to the component to be processed via a slight inclination, angle a, of the support elements, the force effect in the axial direction is minimized, there is no deformation of the component, which enables dimensionally accurate processing of the component.
Ein Federelement 26 ist an dem Stützelement 21 derart angeordnet, dass das Stützelement 21, wenn keine Fliehkräfte F wirken, von seiner Stützposition in seine Ausgangsposition selbsttätig rückstellbar ist. Bei der dargestellten beispielhaften Ausführungsform ist das Federelement 26 insbesondere als Zugfeder ausgebildet und wirkt im Wesentlichen entgegen der Wirkrichtung der bei der Drehbearbeitung entstehenden Fliehkräfte F. Somit kann, insbesondere bei einem Stillstand der Dämpfungseinrichtung 20 bzw. der Vorrichtung 10, das Bauteil 30 selbsttätig freigegeben werden, um so einen Bauteilwechsel zu erleichtern. A spring element 26 is arranged on the support element 21 in such a way that the support element 21 can be automatically reset from its support position to its starting position when no centrifugal forces F are acting. In the exemplary embodiment shown, the spring element 26 is designed in particular as a tension spring and acts essentially against the direction of action of the centrifugal forces F arising during turning. Thus, in particular when the damping device 20 or the device 10 is at a standstill, the component 30 can be automatically released in order to facilitate a component change.
Fig. 2 zeigt beispielhafte Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Dämpfungseinrichtung 20 aus Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht. Fig. 2 shows an exemplary representation of an embodiment of the damping device 20 from Fig. 1 in a perspective view.
Die Dämpfungseinrichtung 20 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei rotationssymmetrisch und gleichmäßig voneinander beabstandete Stützelemente 21 auf, die an der ringförmig ausgebildeten Dämpfungseinrichtung 20 gelagert sind. Hierbei sind die Stützelemente 21 in einer Ausgangsposition dargestellt, welche die Stützelemente 21 ohne Belastung durch die Fliehkraft F einnehmen. In anderen Ausführungsbeispielen können auch zwei, vier, fünf oder mehr Stützelemente 21 vorgesehen sein, die insbesondere rotationssymmetrisch angeordnet und in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt an der Dämpfungseinrichtung 20 angeordnet sind. Dabei ist eine ungerade Zahl von Stützelementen vorteilhaft. Bei der beispielhaften Dämpfungseinrichtung 20 ist jedes Stützelement 21 mittels eines fest an der Dämpfungseinrichtung 20 angeordneten Lagerelements 24 insbesondere radial bewegbar bzw. verschiebbar gelagert. Fig. 3 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zum Drehbearbeiten eines Bauteils 30 gemäß der vorliegenden Offenbarung. In the exemplary embodiment shown, the damping device 20 has three support elements 21 that are rotationally symmetrical and evenly spaced from one another and are mounted on the ring-shaped damping device 20. The support elements 21 are shown in an initial position that the support elements 21 assume without being loaded by the centrifugal force F. In other exemplary embodiments, two, four, five or more support elements 21 can also be provided, which are arranged in particular rotationally symmetrical and evenly distributed in the circumferential direction on the damping device 20. An odd number of support elements is advantageous. In the exemplary damping device 20, each support element 21 is mounted in a particularly radially movable or displaceable manner by means of a bearing element 24 that is fixedly arranged on the damping device 20. Fig. 3 shows a schematic flow diagram of a method 100 for turning a component 30 according to the present disclosure.
Hierbei ist eine Dämpfungseinrichtung 20 und das Bauteil 30 in einer drehbaren Aufnahme 11 einer Vorrichtung 10 zur Drehbearbeitung von Bauteilen 30 aufgenommen. In einem Schritt a) wird das Bauteil 30 mittels der Vorrichtung 10 bzw. deren Aufnahme 11 und eine Dämpfungseinrichtung 20, die insbesondere auf die hierin beschriebene Weise ausgebildet ist, gedreht. Hierbei rotieren die Aufnahme 11, die Dämpfungseinrichtung 20 und das Bauteil 30 um die Rotationsachse R, wodurch Fliehkräfte F auf die Dämpfungseinrichtung 20 wirken. In einem Schritt b) wird das wenigstens eine Stützelement 21 der Dämpfungseinrichtung 20 mittels dieser Fliehkräfte F relativ zu dem Bauteil 30 bewegt. Here, a damping device 20 and the component 30 are accommodated in a rotatable holder 11 of a device 10 for turning components 30. In a step a), the component 30 is rotated by means of the device 10 or its holder 11 and a damping device 20, which is designed in particular in the manner described here. Here, the holder 11, the damping device 20 and the component 30 rotate about the axis of rotation R, whereby centrifugal forces F act on the damping device 20. In a step b), the at least one support element 21 of the damping device 20 is moved relative to the component 30 by means of these centrifugal forces F.
In einem Schritt c) wird wenigstens eine Stützstelle 31 zwischen dem Stützelement 21 und dem Bauteil 30 ausgebildet, um insbesondere eine bei der Bauteilbearbeitung auftretende Schwingung des Bauteils 30 zu dämpfen. Hierauf kann im Schritt d) die Drehbearbeitung des Bauteils 30 durchgeführt werden. In einem optionalen Schritt e) wird, insbesondere im Anschluss an den Bearbeitungsvorgang, das wenigstens eine Stützelement 21 in seine Ausgangsposition rückgeführt. Hierzu kann das Stützelement 21 mittels einer von einem Federelement 26 bereitgestellten Federkraft aus der Stützposition, in welcher die Stützstellen 31 ausgebildet sind, in seine ursprüngliche Lage zurückbewegt werden. In a step c), at least one support point 31 is formed between the support element 21 and the component 30, in particular to dampen a vibration of the component 30 that occurs during component processing. The turning of the component 30 can then be carried out in step d). In an optional step e), in particular following the processing process, the at least one support element 21 is returned to its starting position. For this purpose, the support element 21 can be moved back to its original position from the support position in which the support points 31 are formed by means of a spring force provided by a spring element 26.
BEZUGSZEICHENLISTE LIST OF REFERENCE SYMBOLS
10 Vorrichtung 10 Device
11 Aufnahme 11 Recording
12 Aufnahmemittel 12 Recording equipment
13 Spanneinrichtung 13 Clamping device
20 Dämpfungseinrichtung20 Damping device
21 Stützelement 21 Support element
23 Auflagefläche 23 Support surface
24 Lagerelement 24 Bearing element
26 Federelement 26 Spring element
30 Bauteil 30 Component
31 Stützstelle 31 Support point
100 Verfahren 100 procedures
D Drehebene D Rotation plane
F Fliehkraft F centrifugal force
R Dreh- bzw. Rotationsachse a Winkel R axis of rotation a angle
Claims
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