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Gerät zur Feinstbearbeitung von Werkstückflächen
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Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Feinstbearbeitung von Werkstückflächen,
wie Polieren, Läppen u. dgl., mit einem von einem Schwingungserzeuger hin und her
bewegten Werkzeug träger.
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Es sind bereits Läppmaschinen bekannt, durch die eine Fläche eines
eingespannten Werkstückes geglättet werden kann. Die Ausbildung dieser Fläche muß
eben oder konstant gerundet sein.
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Für Werkstückflächen mit stark und/oder unregelmäßig räumlich geformter
Oberfläche sind diese Maschinen jedoch nicht geeignet. Es sind auch schon llandgeräte
bekannt bei denen ein Schleif- oder Polierwerkzeug durch einen Schwingungserzeuger
in hin und her gehende Bewegungen in Längsrichtung des Werkzeuges versetzt wird.
Durch Auflegen dieses Werkzeuges parallel zu seiner Längsachse auf die zu bearbeitende
Fläche kann diese geglättet werden. Das Werkzeug führt dabei ständig eine parallel
zu der zu bearbeitenden Fläche gerichtete Hubbewegung aus, wobei senkrecht zu dieser
Bewegungsrichtung gegen die Fläche gedrückt wird. Die dadurch entstehenden llebelkräfte
erzeugen hohe Lagerbelastungen sowie hohe Biegebeanspruchungen im Werkzeug selbst
sowie dessen Werkzeugträger. Hoher Verschleiß am Gerät und am Werkzeug und somit
kurze Lebensdauer sind die Folge.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Gerät zur Feinstbearbeitung
von Werkstückflächen zu schaffen, das einschließlich des Werkzeuges eine hohe Lebensdauer
bei hoher Belastbarkeit aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß der Werkzeugträger
an einem Ende eines um eine Querachse schwenkbar gelagerten Schwinghebels angeordnet
ist, dessen anderes Ende mit dem Schwingungserzeuger verbunden ist.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß der Werkzeugträger durch den Schwinghebel in eine quer zu dessen Längsachse
gerichtete Schwingbewegung versetzt wird. Auf diese Weise kann das Werkzeug in axialer
Verlängerung des Schwinghebels auf die Werkstückfläche aufgesetzt und gegen diese
gedrückt werden. Die Kraftübertragungsteile,wie der Schwinghebel, der Werkzeugträger
und schließlich auch das Werkzeug selbst werden so axial, also in günstiger Weise
belastet. Durch die senkrechte oder in etwa senkrechte Haltung des Gerätes können
auch schwer zugängliche Stellen, Ecken, Kanten u. dgl. einer struktuierten Fläche
bearbeitet werden. Aber auch bei flacher oder sogar waagerechter Haltung ist die
Belastbarkeit infolge der sich günstig auswirkenden Schwinghebellagerung hoch. Durch
entsprechend ausgelegte Hebelarme sind die vom Antrieb aufzubringenden Kräfte klein,
so daß das Gerät bei geringer Antriebsleistung nahezu vibrationsfrei läuft. Die
Führung des Werkzeuges auf der Fläche ist daher ohne Nebenwirkungen sehr genau,
wobei die aufzubringenden Kräfte ausschließlich auf die zu glättende Fläche gerichtet
sind. Das Gerät nach der Erfindung ist daher vielfach zur Feinstbearbeitung von
Werkstückflächen einsetzbar, in seiner Handhabung einfach und in seiner Wirkungsweise
effektiv.
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Weitere Merlnale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung
und den Unteransprüchen offenbart.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Gerät; Fig. 2 den Querschnitt
gem. Linie II - II in Fig. 1; Fig. 3 den Querschnitt gern. Linie III - III in Fig.
1; Fig. 4 die Anordnung des Werkzeughalters; Fig. 5 die Ausbildung eines anderen
Werkzeughalters; Fig. 6 die Schnittansicht eines weiteren Werkzeughalters;
Fig.
7 eine zusätzliche Ausbildung des Werkzeughalters gern. Fig. 6.
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Fig. 8 die Schnittansicht gern. Linie VIII - VIII in Fig. 7.
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Das Gerät zur Feinstbearbeitung von Werkstückflächen ist gen, Fig.
1 im wesentlichen langgestreckt und röhrenförmig ausgebildet. Es weist einen Schwingungserzeuger
in Form eines Exzentrergetriebes 1 auf, das mit einem Lagerstück 3 in Wälzlagern
2 drehbar gehalten und antriebsseitig mit einem Anschlußstück 4 und abtriebsseitig
mit einem Exzentrerstift 5 ausgestattet ist. Die Wälzlager 2 sitzen in einem antriebsseitig
offenen Lagergehäuse 6, in das außen ein Gewinde 6 eingeschnitten ist. Auf das antriebsseitige
Ende des Lagergehäuses 6 ist eine Ubermrfmutter 7 aufgeschraubt, deren Bund am Rand
eines Rohrstückes 8 anliegt. In diesem ist eine mit dem Anschlußstück 4 verbundene
Kupplung 9 drehbar gelagert, die ihrerseits mit einem Antriebsaggregat 10, z. B.
einer von einem entfernt aufgestellten Motor angetriebenen biegsamen Welle, einem
direkt angeflanschten Motor o. dgl. verbunden ist.
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Auf das andere Ende des Gewindes 6' ist eine weitere Uberwurfmutter
11 aufgeschraubt, deren Bund am Rand 12' eines rohrförmigen Außengehäuses 12 anliegt
und letzteres axial zum Exzentergetriebe 1 festhält. Am entgegengesetzten Ende des
Außengehäuses 12 ist radial eine Querachse 13 eingesetzt, auf der ein Schwinghebel
14 drehbar gelagert ist. Dieser erstreckt sich einerseits bis dicht vor das Exzentergetriebe
1 und ist dort mit einer Quernut 15 ausgestattet, in die der vorzugsweise ballig
ausgebildete Exzenterstift 5 hineinragt.
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Quernut 15 und Querachse 13 sind parallel zueinander angeordnet. Der
Schwinghebel 14 ist mit radialem Spiel in einem rohrförmigen Innengehäuse 16 angeordnet,
das am antriebsseitigen Ende mit dem Lagergehäuse 6, vorzugsweise einteilig, verbunden
ist.
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Am abtriebsseitigen, aus dem Außengehäuse 12 herausragenden
Endstück
14 des Schwinghebels 14 ist ein Werkzeugträger 17 angeordnet. Zu diesem Zweck ist
auf das Endstück 14' ein Führungsgehäuse 18 aufgeschraubt, in dessen Axialbohrung
ein Ausgleichsbolzen 19 eingesetzt ist. Dieser weist innen einen in einer erweiterten
Bohrung 20 angeordneten Kopf 19 auf. Die Bohrung 20 und damit der axiale Stellweg
des Ausgleichsbol zens 19 ist begrenzt durch die als Anschlag wirkende Durchmesserstufe
20' am Ende der Bohrung 20 und das als GegenanscIir; irlrende Stirnende 14'' des
Endstückes 148. An das anderenends aus dem Führungsgehäuse 18 herausragende Ende
des Ausgleichsbolzens 19 ist der Werkzeugträger 17 aufgeschraubt oder entsprechend
lösbar verbunden. Dieser ist durch eine exzentrische Lagerung oder einen Stift o.
dgl. axial beweglich, aber gegen Drehung gesichert. Zwischen dem Ausgleichsbolzen
19 und dem Endstück 14' des Schwinghebels 14 ist noch eine Druckfeder 21 eingespannt,
die den Ausgleichsbolzen 19 gegen den Werkzeugträger 17, also nach außen drückt.
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Auf dem Außengehäuse 12 sitzt außen eine Handhabe 22 und/ oder ein
Anschluß für ein maschinelles Führungsstück, mit welchem das Gerät automatisch geführt
und auch das Außengehäuse 12 mit der Querachse 13 gedreht werden können, um die
Schwing richtung des lVerkzeugträgers 17 zu verändern. Um die Wirkrichtung des erkzeugträgero
17 gegenüber der Querachse 13 einstellen zu können, ist ein Arretierstift 23 vorgesehen,
der in das Führungsgehäuse 18 eingeschraubt und in Bohrungen 24 des Endstückes 14
einführbar ist. Dadurch kann der Werkzeugträger 17 in bestimmten Winkelstellungen
gegenüber der Querachse 13 eingestellt werden.
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Der Werkzeugträger 17 besteht gem. Fig. 4 aus einem Klemmteil mit
einem auf den Ausgleichsbolzen 19 aufgeschraubten Unterteil 17' und einem mittels
einer Schraube 25 gegen dieses stellbaren Oberteil 17", um ein Werkzeug 26 zum Schleifen,
Polieren o. dgl. einzuklemmen. Zweckmäßigerweise weist das Oberteil 17g eine Nut
27 auf, in die das Werkzeug 26 gegen
seitliches Verschieben gesichert
eingesetzt ist. Das Oberteil 17tut ist mit einer radial unterschiedlich angeordneten
Nut 27 ausgestattet, so daß gem. Fig. 4 ein dickes Werkzeug 26 oder gem. Fig. 5
ein dünnes Werkzeug 26' eingespannt werden kann.
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Nach Fig. 6 besteht der Werkzeugträger 17 aus einer Platte 28, die
an einem Kugelgelenk 29 des Ausgleichsbolzens 19 allseitig schwenkbar gelagert ist.
Bodenseitig in einer Schwalbenschwanzführung 30 eingeschoben ist ein Schieber 31,
an dem unten das Werkzeug 26 befestigt ist. Gesichert wird der Schieber 31 gegenüber
der Platte 28 durch eine in die eingeschraubte und gegen den Schieber 31 drückende
und/oder in den Schieber 31 eintauchende Arretierschraube 32. Die Platte 28 und
mit ihr das Werkzeug 26 kann sich so unabhängig vom Ausgleichsbolzen 19 winkel-
und drehmäßig bewegen. Soll das Werkzeug 26 in einer bestimmten Drehstellung gegenüber
dem Außengehäuse 12 bzw. der Querachse 13 gehalten werden, dann ist der Ausgleichsbolzen
19 durch einen in der Längsnut 33 gleitenden, durch das Führung gehäuse 18 geschraubten
Arretierstift 34 gegen Drehung gesichert, so daß er nur axial verschiebbar ist.
Entsprechend ist im Kugelgelenk 29 eine Querbohrung 35 vorgesehen, durch die ein
in einer Bohrung 37 in der Platte 28 eingeschraubter Stift 36 ragt und die Bewegungsmöglichkeit
um seine Achse begrenzt.
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Die Achsrichtung des Stiftes 36 liegt parallel zur Querachse 13, so
daß also jeweils Schwenkungen um zwei parallele Achsen erfolgen. Zweckmäßigerweise
ist die Querbohrung 35 als senkrecht zur Grundfläche der Platte 28 gerichtetes Langloch
ausgebildet, damit der Ausgleichsbolzen 19 und damit das gesamte Gerät auch seitlich
geneigt werden kann, ohne die Führung parallel zur Querachse 13 zu beeinträchtigen.
Das Werkzeug 26 kann quadratisch oder auch rechteckig bzw. rund ausgebildet sein.
Vielfach ist es ndtzlich, die Lage des Werkzeuges 26 gegenüber der Schwingrichtung
zu verändern, um eine gleichmäßige Abnützung und damit ein gleichmäßiges Schleifbild
zu erhalten. Zu diesem Zweck läßt sich das Führungsgehäuse 18 um eine Teilung, z.B.
um 900, drehen und durch den Arretierstift 23 in einer zugeordneten Bohrung 24 (Fig.
3) festlegen.
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Gleichzeitig muß auch die Stellschraube 36 aus der Bohrung 37 herausgezogen
und in eine andere Bohrung 37w, die parallel zur Querachse 13 angeordnet ist, gesteckt
werden. Damit schwingt das Werkzeug 26 zwar rechtwinklig versetzt, jedoch wieder
parallel zur Querachse 13.
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Natürlich können auch andere Werkzeugträger 17 mit zweckmäßig ausgebildeten
Werkzeugen 26 angebracht werden. In weiterer Ausgestaltung kann auch der Schwingungserzeuger
anders ausgebildet sein, z.B. als elektrisch betriebener Vibrator auf Magnetbasis.
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Es ist ersichtlich, daß das Gerät am Rohrstück 8 bzw. den tberwurfmuttern
7, 11 von Hand oder maschinell geführt werden kann und daß Je nach Bedarf die Schwingrichtung
durch Drehen an der Handhabe 22 geändert werden kann. Letzteres kann natürlich auch
maschinell durch entsprechende Stellvorrichtungen in vorprogrammiert er Weise geschehen.
Das Gerät eignet sich daher sowohl für Handbetrieb als auch für den maschinellen
Einsatz.
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