DE628418C - Zylinderfuellendes Schleifwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein zylinderfüllendes Schleifwerkzeug zum Feinbearbeiten längerer Bohrungen in Verbindung mit einer besonders gestalteten Beistellvorrichtung mit dem Ziele einer weitgehenden Selbsttätigkeit des Bearbeitungsvorganges zur Erhöhung der Leistung und der erzielten Genauigkeit sowie zur gleichzeitigen Verminderung der Gefahr des Ausschusses gegenüber den bisher bekannten Arbeitsverfahren.

Es sind Schleifwerkzeuge bekannt, bei welchen die Schleifbacken dauernd mit gleichbleibendem Druck gegen die Innenflächen der zu bearbeitenden Bohrung gedrückt werden.

Diese Werkzeuge haben gegenüber solchen mit feststehenden Backen den Vorteil größerer Leistung. Ihre Anwendung bringt jedoch gleichzeitig die Gefahr mit sich, daß Fehler und Ungleichmäßigkeiten der vorhergehenden Bearbeitung (z. B. mittels Drehstahles) nicht beseitigt und unter Umständen sogar vergröbert werden, indem das Schleifwerkzeug der vorgebohrten Bohrung genau folgt und lediglich ein Glätten derselben bewirkt. Man hat deshalb auch bereits Werkzeuge geschaffen, bei denen der Hub der dauernd unter Druck gesetzten Schleifbacken nach außen hin durch einen festen, aber in feinen Grenzen verstellbaren Anschlag begrenzt wird, so daß im Falle des Vorhandenseins erheblicher Unebenheiten die Möglichkeit besteht, das Schleifwerkzeug zunächst nur die engsten Stellen abarbeiten zu lassen, danach den begrenzenden Anschlag auf einen etwas größeren Durchmesser einzustellen usw.

Mit solchen Werkzeugen ist es also möglich, Ungleichmäßigkeiten der vorhergehenden Bearbeitung auszugleichen, jedoch setzen sie eine sehr aufmerksame Bedienung voraus.

Demgegenüber stellt der Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Verbesserung insofern dar, als er die Verbindung eines solchen Schleifwerkzeuges mit einer selbsttätigen Beistellvorrichtung enthält, welche den begrenzenden Anschlag stets in solcher Weise selbsttätig nachstellt, daß die größtmögliche Gleichmäßigkeit der fertigen Bohrung gewährleistet und trotzdem dauernd eine möglichst große Schleifarbeit geleistet wird, um die an sich langwierige und teure Schleifarbeit nicht länger als unbedingt nötig auszudehnen und um mit geringstmöglicher Bedienung und WaTrtung auszukommen.

Die beiliegende Zeichnung stellt in Abb. 1 ein mittels des neuen Schleifwerkzeuges zu bearbeitendes Werkstück in dem Zustande dar, in dem es sich vorher befindet. Abb. 2 zeigt den neuen Schleifkopf selbst mit den zur Beistellung notwendigen Teilen in ihrer gegenseitigen Anordnung.

Das Werkstück 1 ist beispielsweise durch einen Schlichtstahl mit kreisender Hauptbewegung vorgearbeitet. Die Unterschiede der Bohrungsdurchmesser sind zum leichteren Verständnis stark übertrieben dargestellt. Die gezeigten Absätze entstehen infolge des all-

mählichen Abstumpfens der Schneiden während des Schnittes in Verbindung mit dem periodischen Schärfen und Nachstellen dieser Schneiden. Unter Umständen ist auch keine Stufe vorhanden, aber dann ist die Bohrung mindestens auf ihrer ganzen Länge konisch. Das Schleifwerkzeug 2, das in bekannter Weise mit mehreren auf seinem Umfang verteilten Schleifbacken versehen ist, wird von einer Spindel 5 getragen, die in ebenfalls bekannter Weise über Zahnräder oder Schnekkengetriebe 6 zweckmäßig durch einen besonderen Motor in Drehung versetzt wird. Durch einen weiteren nicht gezeichneten Antrieb wird die Spindel zusammen mit ihrem Antrieb und allen übrigen, im folgenden noch zu beschreibenden Teilen in der Längsrichtung hin und her bewegt, um mit dem Schleifkopf die ganze Länge der Bohrung bestreichen zu können. Unter Umständen kann die Längsbewegung auch von dem Werkstück ausgeführt werden, dann braucht der Schleifspindel nur eine Drehbewegung erteilt zu werden. Für die Anwendung der vorliegenden Erfindung sind diese beiden möglichen Fälle gleichwertig. Meist ist es wegen des Einflusses der Eigengewichte (Durchhang) zweckmäßig, außer dem Schleifwerkzeug 2 auch das Werkstück umlaufen zu lassen, und zwar in entgegengesetzter Richtung; doch ist. auch dies ohne Einfluß auf die Anwendung der Erfindung.

Die Schleifbacken des Schleifwerkzeuges 2, deren Zusammensetzung sich nach dem zu bearbeitenden Werkstoff richtet, werden mittels eines Hebel- oder Keilgetriebes durch die Zug- und Druckstange 4 radial bewegt, die in der Spindel 5 längs verschiebbar gelagert ist. Die Stange 4 wird durch einen hydraulischen Kolben 7 oder eine gleichwertige Einrichtung mit dauernd wirkendem, regelbarem Druck über Hebel 8 o« dgl. bewegt. Da die Stange 4 sich mit der Spindel 5 aber im Gegensatz zu dem hydraulischen Kolben 7 und dem Gestänge 8 dreht, ist ein Druckkugellager 10 an der Verbindungsstelle zwi* sehen Gestänge und Stange 4 vorgesehen. Die Regelbarkeit des durch den hydraulischen Kolben 7 o. dgl. erzeugten Druckes gestattet, die 'Schleifbacken mit dem jeweils günstigsten Arbeitsdruck gegen die Innenfläche des Werkstückes zu drücken. Wesentlich ist, daß dieser Druck während der Arbeit in gleicher Stärke erhalten wird. Begegnen die Schleifbacken einer Verengung der Bohrung, so können sie dieser ausweichen, wobei das ganze Gestänge einschließlich des hydraulischen Kolbens 7 an der Rückwärtsbewegung teilnimmt. Ebenso. ■ verstellt sich das ganze Gestänge einschließlich des Zylinderkolbens, wenn die Schleifbacken in eine etwa vorhandene Erweiterung der Bohrung eintreten, und zwar so weit, bis dies durch die weiter unten beschriebenen Einrichtungen verhindert wird.

Soweit bisher beschrieben, weicht die Maschine nicht wesentlich von bekannten Ausführungen ab. Sie ist daher zum Fertigbearbeiten (Glätten und Polieren) langer Bohrungen geeignet. Aber sie würde in dieser Form keine Gewähr dafür bieten, daß mit ihr etwaige Fehler der vorhergehenden Bearbeitung in bezug auf Rundheit oder gleichmäßige Durchmesser ausgeglichen würden, da ja, wie bereits gesagt, die Schleif backen einfach der bereits vorhandenen Oberfläche folgen und mit gleichbleibendem Druck über dieselbe schleifen, also engere wie weitere Stellen gleichermaßen erweitern. Außerdem würde sie auch weichere Stellen schneller erweitern als härtere. Eine solche Maschine setzt also die bereits in der Einleitung erwähnte genaue Vorbearbeitung mittels eines Schlichtstahles voraus und giestattet auch nur ■ein© geringe Werkstoffabnahme, um die einmal erreichte Genauigkeit nicht wieder zu zerstören.

Erfindungsgemäß wird nun die Maschine mit weiteren Einrichtungen versehen, welche bewirken, daß die Schleifbacken stets nur an den- jeweils engsten Stellen der Bohrung arbeiten, solange Überhaupt noch solche vorhanden sind, und erst dann die ganze Innenfläche der Bohrung angreifen, wenn überall ein gleichmäßiger Durchmesser vorhanden ist. Diese im folgenden beschriebene Einrichtung gestattet daher, von einer vorgearbeiteten Bohrung auszugehen, die nicht einwandfrei rund und von gleichmäßigem Durchmesser zu sein braucht, und Schleifbacken von großer Schleifwirkung zu verwenden, wobei dann selbsttätig die vorhandenen Fehler beseitigt und die Bohrung auf ein bestimmtes Maß fertig bearbeitet wird.

Die Bewegung der Anstellvorrichtung für die Schleifbacken, welche, wie bereits beschrieben, der Wandung des Werkstückes folgen, wird durch ein Hebelgestänge, zweckmäßig mit Übersetzung (Vergrößerung des Weges), auf eine Anschlagstange 19 übertragen, welche bei nach außen gehenden Schleifbacken nach rechts bewegt wird. Von der Anschlagstange 19 wird durch Zahnrad-Übertragung ein Zeiger 12 angetrieben, der die. Bewegungen der Schleif backen auf einem Zifferblatt zweckmäßig mit so starker Vergrößerung anzeigt, daß sie auch von weitem deutlich zu erkennen sind. Auf dem Zifferblatt ist" ein verstellbarer Endkontakt 17 angebracht; dieser dient zum selbsttätigen Stillsetzen der ganzen Maschine, wenn die Schleifbacken um ein vorher bestimmtes Maß nach außen gegangen sind. Die Anschlägstange 19

trifft bei ihrer Bewegung nach rechts auf ein verstellbares, sonst festes Widerlager ii, das als Gewindespindel ausgebildet ist und entweder von Hand durch das gezeichnete Handrad oder durch einen kleinen Elektromotor 20, der über ein geeignetes Getriebe die Mutter der Spindel dreht, axial verstellt werden kann.
An einer beliebigen Stelle des an die Zug- und Druckstange 4 angeschlossenen, zum Kolben 7 führenden Gestänges ist ein elektrischer Kontakt 14 angebracht, welcher auf Druck anspricht, d. h. beispielsweise im drucklosen Zustande eine Stromleitung schließt und im gedrückten Zustande öffnet. Dieser Kontakt 14 setzt, ein verstellbares Zeitrelais in Tätigkeit, welches zu laufen beginnt, sobald der Kontakt 14 Strom gibt. Wird der Strom am Kontakt 14 aber unterbrochen, bevor das Zeit-

ao relais abgelaufen ist, so springt dieses wieder in seine Ausgangsstellung zurück und fängt bei einer neuen Stromschließung wieder von vorn an zu laufen. Das Zeitrelais schaltet den Motor 20 ein, und zwar erst dann, wenn es ganz abgelaufen ist, d. h. also, wenn während der ganzen Laufzeit der Kontakt 14 geschlossen bleibt, oder mit anderen Worten: unter Druck steht. Nach der angegebenen Anordnung des Kontaktes 14 ist dies dann der Fall, wenn durch das Gestänge zwischen Kolben 7 und Schleifbacken kein Druck übertragen wird, nämlich wenn die Anschlagstange 19 am Widerlager 11 anliegt. Dann sind die Schleifbacken außer Wirkstellung.

Der» durch das Zeitrelais eingeschaltete Motor 20 zieht nun das Widerlager 11 nach rechts zurück, und zwar um ein vorher eingestelltes geringes Maß, worauf er durch einen in geeigneter Weise angeordneten Kontakt wieder ausgeschaltet wird. Die Anschlagstange 19 kann dann um das gleiche Maß nachfolgen, und die Schleifbacken können sich entsprechend weiter nach außen verstellen. Die Einstellung xmd die Über-Setzungen werden so gewählt, daß das Maß, um welches die Schleifbacken bei dieser selbsttätigen Beistellung nach außen gehen, von geringerer Größenordnung ist als die zu beseitigenden Durchmesserunterschiede in der Bohrung des Werkstückes. Da die Hauptbewegung, der Maschine (gegenläufiges Umlaufen von Schleifkopf und Werkstück, Hinundherbewegung des Schleifkopfes in der Bohrung) während der geschilderten Vorgänge ununterbrochen weitergeht, kommen die Schleifbacken nach dem Beistellen des Widerlagers 11 wieder mit den engsten Stellen des Werkstückes in Berührung und beginnen, diese abzuschleifen. Die Stellen größeren Durchmessers des Werkstückes können nicht geschliffen werden, weil das Widerlager 11 nur ganz \venig zurückgezogen wurde. Infolgedessen stellt sich ein unter-. brochener Schleifvorgang ein, und das Antriebsgestänge für die Schleifbacken wird abwechselnd unter Druck stehen oder drucklos sein. Bei jedem Druckloswerden wird nun wieder, wie oben geschildert, das Zeitrelais in Gang gesetzt. Die Laufzeit des Zeitrelais wird nun so eingestellt, daß sie einem vollen Hinundhergang des Schleifkopfes entspricht. Solange nun noch engere Stellen in der Bohrung vorhanden sind, als der jeweiligen Einstellung des Anschlags 11 entspricht, kann der Kontakt 14 bei leiniem vollen Hinundhergang nicht dauernd geschlossen sein, weil an den engen Stellen die Schleifbacken mit dem Werkstück in Berührung kommen und durch den Kolben 7 mit gleichbleibendem Druck an dasselbe gepreßt werden. Infolgedessen kann das Zeitrelais auch noch nicht ganz ablaufen, und der Motor 20 wird nicht eingeschaltet. Erst wenn die engen Stellen beseitigt sind und auf der ganzen Länge des Werkstückes kein Schleifen mehr stattfindet, läuft das Zeitrelais ab, der Motor 20 wird eingeschaltet und stellt das Widerlager 11 erneut um ein Stückchen nach rechts, wie oben geschildert. In dieser neuen Stellung beginnt dasselbe Spiel, d. h. die Schleifbacken greifen stets nur an den Stellen das Werkstück an, wo der Durchmesser kleiner ist, als der neuen Stellung des Widerlagers 11 entspricht. Auf diese Weise werden die engen Stellen zwangsläufig beseitigt, und bei dem fortgesetzen Beistellen wird schließlieh ein Zustand eintreten, in welchem alle Durchmesserabweichungen über der als zulässig betrachteten Grenze verschwunden sind. Von da an werden die Schleifbacken auf der ganzen Länge des Werkstückes ununterbrachen schneiden und den Durchmesser der Bohrung allmählich gleichmäßig vergrößern.

Der Anschlag 17 wird vorher auf das gewünschte Endmaß eingestellt, und wenn der Zeiger 12 den Anschlag 17 erreicht, wird die ganze Maschine stillgesetzt. Dabei ist natürlich zu berücksichtigen, daß die Schleif backen sich ebenfalls abnutzen, und zwar weit mehr als das Werkstück selbst. Durch Versuche kann man ein gewisses Verhältnis zwischen der Menge des abzunehmenden Werkstoffes und der Abnutzung der Schleifbacken feststellen. Dieser Schleifbackenverschleiß muß beim Einstellen des Anschlages 17 in Rechnung gestellt werden. Die übrigen geschilderten Vorgänge werden aber dadurch nicht berührt, weil die Steuerung der Beistellbewegung lediglich davon abhängig ist, ob die Bohrung verhältnismäßig engere oder weitere Stellen aufweist.

Nachdem in der beschriebenen Weise das genaue Endmaß der Bohrung erreicht ist,

kann der. Schleifkopf noch durch einen Polierkopf ersetzt werden, mit welchem die Oberfläche der Bohrung auf höchsten Glanz gebracht werden kann. Auch bei diesem Vorgang ist der durch den Kolben 7 erzeugte gleichbleibende Druck auf die Polierbacken wertvoll.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   ι .,Zylinderfüllendes Schleifwerkzeug für die Feinbearbeitung längerer Bohrungen mit radial beistellbaren und bei der Bearbeitung unter einem dauernden Druck stehenden Schleifbacken, deren Beistellung unterbrochen wird, sobald sich ein durch die Andruckvorrichtung verschobener Anschlag gegen ein verstellbares, sonst festes Widerlager legt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Andruckvorrichtung (7)

   so und das den Druck auf die Schleifbacken (3) weiterleitende Gestänge (4) eine elektrische Kontaktvorrichtung (14) geschaltet wird, die bei Drucklosigkeit im Gestänge (4) einen Stromkreis zu einem Zeitrelais schließt, das einen elektrischen Motor (20) in Tätigkeit setzt, der über ein Getriebe (16) das Widerlager (11) um ein einstellbares Maß verstellt, falls der Stromkreis zum Zeitrelais eine einem vollen Hinundhiergang des Werkzeuges in der Längsrichtung der Bohrung entsprechende Zeit geschlossen bleibt.
2. 2. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der durch die Andruckvorrichtung (7) verschobene Anschlag (19) bei seiner Verschiebung eine Anzeigevorrichtung (12) für die jeweilige Schleifbackenlage vers'tellt, wobei beim Erreichen eines durch Anschlag (17) einstellbaren Maßes durch den Zeiger das Werkzeug stillgelegt wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen