Vorrichtungen und Verfahren zum zerspanenden Bearbeiten langgestreckter Werkstü- cke sind in vielfältiger Form bekannt und kommen im Einzelfall in Abhängigkeit von den Abmessungen und der Art des Werkstücks, der Bearbeitungsgeschwindigkeit, der gewünschten Oberflächenqualität der bearbeiteten Flächen sowie deren geometrischer Maßhaltigkeit und weiteren Parametern zum Einsatz.

Wesensmerkmal beispielsweise des allgemein bekannten Wirbelverfahrens, welches sich in diesem Zusammenhang anbietet, ist ein ringartiger, innenumfangsseitig mit Zerspanungswerkzeugen bestückter Werkzeugträger, der das zu bearbeitende Werk- stück während der Bearbeitung umgibt, jedoch exzentrisch zu dessen Längsachse ge- dreht wird, wobei sich gleichzeitig das Werkstück gleichsinnig oder gegensinnig zu dem Werkzeugträger dreht. Der Werkzeugträger kann hierbei in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Werkstücks oder auch unter einem Winkel zu einer solchen Ebene an- geordnet sein. Eine Bearbeitung solcher Werkstücke, die einen vergleichsweise gerin- gen Durchmesser haben und außerdem als sehr unwuchtig anzusehen sind, ist mit die- sem Verfahren jedoch nur eingeschränkt möglich bzw. macht besondere Maßnahmen zur Unterdrückung von Schwingungen erforderlich. Hinzu tritt, dass eine Bearbeitung von hochpräzisen zylindrischen Passungssitzen eine Nachbearbeitung im Anschluss an das Wirbeln durch Schleifen erforderlich machen würde.

Bei den ebenfalls bekannten Fräsverfahren bestehen im Wesentlichen vergleichbare Be- schränkungen, die durch Unwuchten bedingt sind, woraus sich Beschränkungen hin- sichtlich der Arbeitsgeschwindigkeit ergeben. Hinzu tritt, dass eine einstufige Bearbei- tung nach Maßgabe einer solchen Oberflächenqualität und geometrischer Maßhaltigkeit, die einer abschließenden Bearbeitung durch Schleifen entspricht, mit diesen bekannten Verfahren nicht erreichbar ist.

Diese bekannten Verfahren sind somit bei langgestreckten unwuchtbehafteten Werk- zeugen mit Beschränkungen hinsichtlich der Arbeitsgeschwindigkeit sowie der in einem Durchgang erreichbaren Oberflächenqualität behaftet bzw. erfordern besondere, arbeits- zeit-und kostenaufwendige Maßnahmen zur Unterdrückung von Schwingungen.

Es ist vor diesem Hintergrund die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der ein- gangs bezeichneten Art zu entwerfen, welche insbesondere zur Behandlung langge- streckter, unwuchtbehafteter Werkstücke geeignet ist, u. a. zur Bearbeitung hochpräzi- ser zylindrischer Passungsprofile, und zwar bei hoher Arbeits-bzw. Schnittgeschwin- digkeit. Gelöst ist diese Aufgabe bei einer solchen Vorrichtung durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.

Erfindungswesentlich ist hiernach, dass das Werkstück während der Bearbeitung un- verdrehbar gehalten bzw. eingespannt ist und zumindest ein Bearbeitungswerkzeug vor- gesehen ist, dessen Vorschubbewegung eine Kreisbewegung um die Achse des ringför- migen Werkzeugträgers ist. Infolge dieser Einspannung des Werkstücks ist dessen Un- wuchtigkeit nahezu ohne Bedeutung für die geometrische Maßhaltigkeit der zerspanend zu bearbeitenden Fläche im Endzustand. Die Verwendung eines ringförmigen, um seine Achse antreibbaren Werkzeugträgers, der innenumfangsseitig mit einem Bearbeitungs- werkzeug bestückst ist, bedeutet, dass bei der Bearbeitungsbaugruppe weitestgehend von Konstruktionsmerkmalen eines an sich bekannten Wirbelaggregates Gebrauch ge- macht werden kann. Dies gilt gleichermaßen auch für die beim Wirbelverfahren einge- setzten Werkzeuge einschließlich der zum Justieren deren Arbeitsposition benutzter Funktionselemente. In Abweichung von dem bekannten Wirbelverfahren hingegen steht das Werkzeug während seiner gesamten Umlaufbahn im Zerspanungseingriff mit dem Werkstück. Die Vorrichtung ist somit zur Herstellung zylindrischer Bearbeitungsflä- chen bestimmt, deren Achse mit derjenigen des Werkzeugträgers zusammenfällt.

Die Merkmale der Ansprüche 2 bis 4 sind auf die nähere Ausgestaltung der Spannein- richtung gerichtet. Diese besteht hiernach aus zwei, auf dem Maschinenbett in dessen Längsrichtung verschiebbaren und in diskreten Verschiebepositionen fixierbaren Spannstöcken, die schwingungsdämpfend angeordnet sind, wobei wenigstens ein Spannstock als selbstzentrierender Prismenspannstock ausgebildet ist. Infolge der beid- seitigen Verschiebbarkeit der Spannstöcke besteht eine optimale Anpassung auch an langgestreckte, schwingungsempfindliche Werkstücke mit sehr geringem Durchmesser.

Die Einspannlänge kann somit unter Berücksichtigung der gewünschten Schnittge- schwindigkeit und der hauptsächlich geometrisch bedingten Schwingungsneigung des Werkstücks gewählt werden.

Die Merkmale der Ansprüche 5 bis 6 sind auf die Ausgestaltung des Zerspanungswerk- zeugs gerichtet, bei welchem im wesentlichen auf bekannte Ausführungsformen zu- rückgegriffen werden kann. Insbesondere kann es sich hierbei auch um ein Drehwerk- zeug handeln. Praktisch wird das Bearbeitungswerkzeug in Abhängigkeit von Arbeits- parametern wie den werkstofflichen Eigenschaften des Werkstücks und der beabsichtig- ten Schnittgeschwindigkeit ausgewählt.

Die Merkmale der Ansprüche 7 bis 9 sind auf das Konzept der Zustellbewegungen des Bearbeitungswerkzeugs gerichtet. Ebenfalls in Anlehnung an das Bekannte System der Wirbeltechnik ist ein in Längsrichtung des Maschinenbetts verschiebbarer Schlitten vorgesehen, auf welchem ein Querschlitten aufgelagert ist, der als Träger der Bearbei- tungsbaugruppe fungiert, so dass-in einer Horizontalebene gesehen-eine zweidimen- sionale Zustellmöglichkeit des Bearbeitungswerkzeugs gegeben ist. Hinzutreten kann eine vertikale Justiermöglichkeit, so dass in jedem Fall eine präzise Ausrichtung der Achse des Werkzeugträgers einerseits relativ zu der Achse des Werkstücks bzw. des Bearbeitungsprofils andererseits möglich ist. Eine Zustellmöglichkeit in einer Horizon- talebene senkrecht zur Längsrichtung des Maschinenbetts kann auch dazu genutzt wer- den, um am Ende der Bearbeitung eines Bearbeitungsprofils durch geringfügiges seitli- ches Verschieben der Bearbeitungsbaugruppe das Werkstück der Vorrichtung entneh- men zu können, um anschließend entweder ein neues Werkstück einzuspannen oder ei- ne andere Bearbeitungsfläche des gleichen Werkstücks. Erfindungswesentlich ist ferner eine Steuerungseinrichtung, die zumindest mit den Motoren der Vorrichtung in Verbin- dung steht, die der Werkzeugbewegung und/oder dem Vorschub des Werkstücks die- nen. Die Steuerungseinrichtung steht ferner mit Messeinrichtungen in Wirkverbindung, die beispielsweise zur Erfassung von Längen, Drehwinkeln, Geschwindigkeiten und weiteren, im weitesten Sinne als Arbeitsparameter anzusehenden und zur Steuerung so- wie Überwachung des Ablaufs des Bearbeitungsprozesses dienenden Messgrößen benö- tigt werden.

Die Merkmale der Ansprüche 10 bis 12 sind auf die weitere Ausgestaltung der Steue- rungseinrichtung gerichtet. Angestrebt wird eine umfassende Einstellbarkeit bzw. Re- gelbarkeit aller Arbeitsparameter und ein programmgesteuerter Arbeitsablauf, so dass weitestgehend automatisiert ablaufende Arbeitsvorgänge möglich sind. Sämtliche Ar- beitsparameter stehen insbesondere über den Monitor eines Bedienpultes visuell zur Verfügung, wobei über das genannte Eingabewerk jederzeit in den Bearbeitungsprozess eingegriffen werden kann.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung steht somit ein besonders zur Bearbeitung zy- lindrischer Hochgenauigkeitssitze an stark unwuchtigen Werkstücken geeignetes Ar- beitsmittel zur Verfügung, bei welchem das Werkstück schwingungsgedämpft einge- spannt ist, welches durch äußerst kurze Werkstückwechselzeiten gekennzeichnet ist und insbesondere bei einem Übergang auf unterschiedliche Werkstücktypen keine zusätzli- chen Umrüstmaßnahmen erforderlich macht. Die Vorrichtung ist in weiten Bereichen hinsichtlich ihrer Arbeitsparameter anpassbar und es können im Rahmen des Bearbei- tungswerkzeugs alle für die Hartbearbeitung jeweils erforderlichen Schneidstoffe einge- setzt werden. Insbesondere ist die Vorrichtung geeignet von Werkstücken aus hochver- gütetem und gehärtetem Werkstoff. Hinzutritt der Vorteil hoher Schnittgeschwindigkei- ten, wobei ohne Nachbearbeitung eine Oberflächenqualität und geometrische Maßhal- tigkeit erreicht wird, die derjenigen des Schleifens entspricht. Von besonderem Vorteil ist die Vorrichtung dann, wenn besonders hohe Anforderungen an Form-und Lagetole- ranzen bei zwei oder mehr, in einer Reihenanordnung vorgesehenen Passungssitzen ei- nes Werkstücks bestehen, welche die Bearbeitungsflächen bilden.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf das in den Zeichnungen schematisch wiedergegebene Ausführungsbeispiel näher erläuter werden.

Es zeigen : Fig. 1 : eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung Fig. 2 : eine Stirnansicht der Vorrichtung entsprechend einer Blickrichtung II der Fig. 1 ; Fig. 3 : eine Draufsicht auf die Vorrichtung entsprechend einer Blickrichtung III der Fig. 1 ; Fig. 4 : eine isolierte Darstellung des Werkzeugträgers in einer Stirnansicht ; Fig. 5 : eine Schnittdarstellung des Werkzeugträgers entsprechend einer Schnitt ebene V-V der Fig. 4.

Mit 1 ist ein auf einen Boden 2 aufstehendes Maschinenbett bezeichnet, auf welchem in dessen Längsrichtung ein Schlitten 3 in Richtung der Pfeile 4 verschiebbar gelagert ist.

Zu diesem Zweck ist eine sich in Längsrichtung des Maschinenbettes 1 erstreckende und an diesem drehbar gelagerte Gewindespindel 5 vorgesehen, die mit einer in einer Aufnahme 6 fest angeordneten, zeichnerisch nicht wiedergegebenen Spindelmutter im Eingriff steht, wobei die Aufnahme 6 mit dem Schlitten 3 in Verbindung steht. Zum Vorschub des Schlittens 3 entlang seiner Führung 7 ist ein Motor 8 vorgesehen, der an dem Maschinenbett 1 befestigt ist und mit der Gewindespindel 6 in Antriebsverbindung steht.

Mit 9 ist ein entlang der Führung 7 verschiebbar angeordneter und in wählbaren Positi- onen entlang der Führung 7 fixierbarer Spannstock bezeichnet, der vorzugsweise als selbstzentrierender Prismenspannstock ausgebildet ist. Mit 10 ist ein weiterer, ebenfalls entlang der Führung 7 verschiebbarer und in wählbaren Positionen fixierbarer Spann- stock bezeichnet. Beide Spannstöcke sind mit der Maßgabe ausgebildet, dass ein lang- gestrecktes Werkstück nach Maßgabe seiner Längsachse 11 schwingungsdämpfend einspannbar ist und währen seiner Bearbeitung bezüglich dieser Achse unverdrehbar gehalten ist. diese Achse 11 entspricht einer Einspannachse der beiden Spannstöcke 9, 10.

Mit 12 ist ein Querschlitten bezeichnet, der auf dem Schlitten 3 verschiebbar gelagert ist, und zwar in Richtung der Pfeile 12, somit in einer Horizontalebene senkrecht zu der durch die Längsorientierung des Maschinenbettes 1 definierten Richtung der Pfeile 4.

Der Querschlitten 12 steht hierzu in Antriebsverbindung mit einem Motor 13.

Der Querschlitten 12 trägt eine Bearbeitungsbaugruppe 14, die u. a. einen im Folgenden noch näher zu erläuternden ringartigen Werkzeugträger 15 umfasst. Der untere, dem Querschlitten 12 benachbarte Teil der Bearbeitungsbaugruppe 14 ist global ringartig ausgeführt, und erstreckt sich während der Bearbeitung eines Werkstücks koaxial zu der Achse 11.

Mit 16 ist ein Motor bezeichnet, der in Antriebsverbindung mit dem, an bzw. in der Be- arbeitungsbaugruppe 14 drehbar gelagerten Werkzeugträger 15 steht. Insbesondere die Motoren 8,13, 16 stehen mit einer übergeordneten Steuerungseinrichtung in Verbin- dung, die in einem Schaltschrank 17 angeordnet ist.

Mit 18 ist ein Bedienpult bezeichnet, welches einen Monitor und ein Eingabewerk um- fasst und beispielsweise über einen Schwenkarm 19 an dem Maschinenbett befestigt ist.

Zeichnerisch nicht wiedergegeben sind Funktionselemente, die im weitesten Sinne der Erfassung von Messwerten wie Wegstrecken, Werkstückabmessungen usw. dienen und die z. B. Vorschubwege, Drehwinkel, Werkzeug-und Werkstückpositionen usw. be- schreiben. Auf dem Monitor des Bedienpultes 18 stehen für den jeweiligen Bediener der Vorrichtung jedenfalls sämtliche wesentlichen Bearbeitungs-und Werkstückparameter visuell zur Verfügung.

Der Werkzeugträger 15 ist von seinem prinzipiellen Aufbau her in den Fig. 4 und 5 ge- zeigt, wobei auf eine zeichnerische Wiedergabe von Antriebselementen, mittels wel- chem dieser um seine Achse 11'drehbar ist, verzichtet worden ist. Der Werkzeugträger 15 ist als rotationssymmetrischer Körper eingerichtet, der in der Bearbeitungsbaugruppe 14 gelagert ist und während der Bearbeitung das Werkstück 20 umgibt.

Mit 21 ist ein Bearbeitungswerkzeug bezeichnet, welches aus der Innenumfangsseite des Werkzeugträgers 15 herausragt und sich innerhalb dessen Ebene erstreckt. Es ist im Übrigen radial, somit in Richtung der Pfeile 22 innerhalb der Struktur des Werkzeugträ- gers 15 justierbar angeordnet, und zwar nach Maßgabe der gewünschten Bearbeitung des Werkstücks 20.

Das Bearbeitungswerkzeug 21 kann grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein. Beispiels- weise kann es sich um ein herkömmliches Drehwerkzeug handeln. In Betracht kommt jedoch auch ein Bearbeitungswerkzeug mit einem auswechselbaren, beispielsweise aus Hartmetall bestehenden Schneidkörper in der Form einer Wendeschneidplatte.

Während der Bearbeitung ist-wie bereits erwähnt-das Werkstück 20 in den Spann- stöcken 9,10 unverdrehbar gehalten, wobei sich die Bearbeitungsgruppe 14 in einer solchen Position relativ zu den zu bearbeitenden Abschnitt des Werkstücks 20 befindet, dass sich die Achse 11'des Werkzeugträgers 15 koaxial zur Achse des zu bearbeitenden Abschnitts des Werkstücks erstreckt. Die zerspanende Bearbeitung der Oberfläche des Werkstücks erfolgt unter Rotation des Werkzeugträgers 15 und gleichzeitigem Vor- schub in Längsrichtung des Werkstückes 20, der durch entsprechende Ansteuerung des Schlittens 3 bewirkt wird.

Vorzugsweise, jedoch nicht ausschließlich ist die Vorrichtung zur Bearbeitung zylindri- scher Hochgenauigkeitssitze an solchen Werkstücken 20 bestimmt, die als äußerst un- wuchtig anzusehen sind. Die Vorrichtung ermöglicht bei hohen Schnittgeschwindigkei- ten von beispielsweise > 100 m/min einer Bearbeitung nach Maßgabe einer für ein Pas- sungsprofil ausreichenden Genauigkeit sowie mit einer Oberflächenqualität, die derje- nigen des Schleifens gleichwertig ist.