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Verfahren und Vorrichtung zum Schlichten von Oberflächen Die Erfindung
betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, mittels welcher der Oberfläche eines
Werkstückes mit zahlreichen, von einem vorhergehenden Materialentfernungsvorgang
herrührenden, kleinen Vorsprüngen und Riefen ein im wesentlichen glattes, spiegelartiges
Aussehen verliehen werden kann.
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Auf einem Werkstück werden Oberflächen von bestimmten Abmessungen
im allgemeinen durch Materialentfernungsvorgänge, z. B. durch Drehen, erzeugt. Spuren
der Werkzeugwirkung in der Form von Graten oder Auszackungen können auf diesen Flächen
leicht beobachtet werden und sind unvermeidliche Folgen der Bearbeitung. Solche
Oberflächen können durch Schleifen glatter gestaltet werden, wobei im allgemeinen
eine sich drehende Schleifscheibe zur Einwirkung auf die Oberfläche gebracht wird.
Das Schleifen ist auch ein Materialentfernungsvorgang. Die Schleifkörnchen der Schleifscheibe,
die mit der Oberfläche im wesentlichen in linearer Berührung stehen, schneiden in
die durch die vorhergehende Bearbeitung auf der Oberfläche gebildeten, groben Grate
hinein und entfernen dieselben bis zu einem gewissen Grade, und zwar in Abhängigkeit
von der Winkelstellung der Schleifscheibe zur Oberfläche. Die Schleifkörnchen
der
Schleifscheibe hinterlassen aber wiederum mehr oder weniger regelmäßige, kleinere
Kratzer in der Oberfläche, die bei den gewöhnlichen Schleifverfahren unvermeidlich
sind. Um bessere Oberflächen zu erhalten, hat man versucht, feinkörnige Schleifscheiben
bei geringerer Geschwindigkeit und unter bedeutendem Druck anzuwenden; dieser Vorgang
hat eine polierende Wirkung, indem die von der vorhergehenden Bearbeitung herrührenden
Vorsprünge zertrümmert werden und infolge der entwickelten Wärme und des Druckes
auf der Oberfläche zu Schmiermetall schmelzen, wobei charakteristische Schleifkerben
im Schmiermetall verbleiben. Für Innenschleifen wird zur Erzielung einer besseren
Oberfläche auch Honen verwendet, wobei Schleifsteine von verhältnismäßig großer
Oberfläche unter hohem Druck und mit kombinierter Dreh- und Querbewegung zur Anwendung
kommen. Hierdurch werden die ursprünglichen Vorsprünge wiederum in einen Schmiermetallüberzug
auf der Oberfläche verwandelt, und für das Honen charakteristische, kreuzlinienmusterartige
Schleifkerben verbleiben in dem Überzug. Ferner wurde der etwas abweichende Läppvorgang
verwendet, bei welchem loses Schleifmittel mit Hilfe eines porösen Trägers, wie
z. B. Gußeisen oder Leder, auf die Oberfläche gerieben wird. Dieses Verfahren ist
vor allem ein Handpoliervorgang, der von der Gewandheit des Bearbeiters abhängt;
außerdem kann die erhaltene Oberfläche Schmiermetall enthalten und weist stets zahlreiche
zufällige Kratzer auf, die durch die Schleifkörner verursacht wurden und beim Läppvorgang
unvermeidlich sind. Nur die oben beschriebenen Verfahren oder deren Abarten waren
bisher zur Erzeugung glatter Oberflächen von genauen Abmessungen bekannt. Wenn derart
bearbeitete Oberflächen praktisch in solchen Fällen verwendet werden, in denen sie
in Reibungsberührung mit anderen Oberflächen treten, z. B. in Lagern, werden die
Vorsprünge und das Schmiermetall schnell abgetragen oder abgeblättert. Dies geschieht
selbst in der Gegenwart eines Schmiermittels, ausgenommen bei sehr geringem Druck,
da die Vorsprünge den Schmiermittelfilm durchbrechen und mit der benachbarten Oberfläche
in Eingriff treten. Die sich daraus ergebende kleine Änderung der Abmessungen verursacht
eine Lockerung und die losgetrennten Metallteilchen können durch Erzeugung von neuen
Zacken und Kratzern die Oberfläche immer mehr verschlechtern.
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Der Hauptzweck der Erfindung liegt darin, die von den vorhergehenden
Bearbeitungsvorgängen herrührenden Vorsprünge ohne Erzeugung von neuen Kratzern
oder Schmiermetall zu entfernen und hierdurch die wahre glatte Oberfläche eines
Werkstückes unterhalb der Vorsprünge; d. h. die dem Boden der zwischen den anfänglichen
Vorsprüngen liegenden Riefen benachbarte, wahre glatte Fläche, zum Vorschein bringen.
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ach der Erfindung wird dieses Ziel erreicht und der Oberfläche eines
Werkstückes mit zahlreichen, von einem vorhergehenden Materialentfernungsvorgang
herrührenden kleinen Vorsprüngen und Riefen ein im wesentlichen glattes spiegelartiges
Aussehen dadurch verliehen, daß eine an sich gekannte, Schleifkörnchen enthaltende
Schleifeinrichtung unter Zwischenlegen eines Schmiermittelfilms gegen die Werkstückoberfläche
gepreßt und zwischen der Schleifeinrichtung und der Oberfläche eine Relativbewegung
herbeigeführt wird, deren Richtung und Geschwindigkeit sich stetig ändert, wobei
der Anpreßdruck, die Viskosität des Schmiermittels und die Geschwindigkeit der Relativbewegung
derart gewählt und einander angepaßt sind, daß die Schleifkörnchen der Schleifeinrichtung
anfangs den Schmiermittelfilm unterbrechen und mit den Vorsprüngen der Oberfläche
in Berührung treten, um diese in allen Richtungen im wesentlichen gleichmäßig abzutragen,
daß aber nach einem vorher bestimmten Maß des Abtragens der Schmiermittelfilm kontinuierlich
wird und ununterbrochen ist und Berührung der Schleifkörnchen mit der Oberfläche
verhindert, so daß kein weiterer Werkstoff entfernt wird.
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Die auf der Oberfläche nach der Entfernung der Vorsprünge gegebenenfalls
noch vorhandenen Marken sind nur die Überreste von wenigen, im ursprünglichen oder
vorhergehenden Oberflächenbearbeitungsvorgang erzeugten, besonders tiefen Riefen.
Diese Marken befinden sich unterhalb der glatten Hauptfläche und sind infolgedessen
bei der Anwendung der Oberfläche für gewerbliche Zwecke, z. B. in Lagern, völlig
unschädlich. Vorzugsweise ist die berührende relative Bewegung zwischen dem Schleifelement
und der Oberfläche eine Resultierende von mindestens zwei in verschiedenen Richtungen
erfolgenden Einzelbewegungen, wobei die Geschwindigkeit der Bewegung mindestens
einer dieser Einzelbewegungen zyklisch verändert wird. Auch die Größe des Druckes
zwischen dem Schleifelement und der Oberfläche kann zyklisch verändert werden. Die
relative Bewegung zwischen dem Schleifelement und der Oberfläche erfolgt vorzugsweise
mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit und ergibt eine scheuernde Wirkung
auf die Oberfläche in Gegenwart eines schmierenden Kühlmittels, ohne daß die Oberfläche
bis zum bildsamen Zustand erhitzt wird.
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Die relative Bewegung der Werkstückoberfläche und des Schleifelements
ist vorzugsweise eine Resultierende von zwei oder mehreren Komponenten der relativen
Bewegung des Werkstückes und des Schleifelements. Diese Einzelbewegungen können
aus einer Drehbewegung einer zylindrischen Außen-oder Innenfläche und einer kurzen
stoßweisen, hin und her gehenden Bewegung des Schleifelements in der Richtung der
Drehachse des Werkstückes bestehen, oder aus einer drehenden und hin und her gehenden
Bewegung des Schleifelements relativ zum Werkstück oder des Werkstückes relativ
zum Schleifelement. Dieser Bewegungsfaktor des Verfahrens verhindert ein wiederholtes
Bestreichen derselben Flächenteile des Werkstückes durch örtliche, Teile des Schleifmaterials
und erzeugt eine scheuernde Wirkung auf das Werkstück. Wenn
das
zu bearbeitende Werkstück länger ist als das Schleifelement, kann dasselbe längs
des Werkstückes bewegt werden, während es sich in Berührung mit demselben hin und
her bewegt.
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Zwecks Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden ein Werkstück
mit einer zu schlichtenden Oberfläche und ein aus Naturstein oder zusammengepreßten
Sandteilchen entsprechender Körnung bestehendes Schleifelement so angeordnet, daß
sie in Berührung miteinander relative Schleifbewegungen ausführen. Wenn zylindrische
Oberflächen eines Werkstückes zu bearbeiten sind, werden dieselben vorzugsweise
in drehende Bewegung versetzt, während das Schleifelement relativ zum Werkstück
eine hin und her gehende Bewegung in der Richtung seiner Drehachse ausführt. Beim
Schlichten von ebenen oder Endflächen kann das Werkstück um eine diese Fläche schneidende
Achse in Drehung versetzt werden, während das Schleifelement in radialer Richtung
zu dieser Achse hin und her bewegt wird. Zylindrische Innenflächen können durch
gleichzeitige drehende und hin und her gehende Bewegung des Schleifelements geschlichtet
werden, während dasselbe nachgiebig in Schleifberührung mit denselben gehalten wird.
Verschiedene Arten und Richtungen der Einzelbewegungen können angewendet werden,
um eine gewünschte resultierende, relative Bewegung zwischen Werkstück und Schleifelement
abzuleiten.
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Der Druck, mit welchem die Schleifelemente gegen die zu schlichtende
Werkstückoberfläche angepreßt werden und die Geschwindigkeit der resultierenden
Bewegung zwischen dem Werkstück und dem Schleifelement werden auf geringen Werten
gehalten im Vergleich zu den Drücken und Geschwindigkeiten der relativen Bewegung,
die beim Schleifen, Zerspannen, Abziehen, Drehen und anderen üblichen Arbeitsverfahren
angewendet werden, durch welche beträchtliche Materialmengen vom Werkstück entfernt
werden. Beim Schlichten der Oberflächen von Werkstücken aus Gußeisen, Stahl oder
Aluminium werden beispielsweise vorzugsweise Anpreßdrücke von 2,67 bis 2,85 kg/cm2
angewendet, wobei Drücke von 3,57 kg/cm2 oder weniger befriedigende Ergebnisse liefern.
Die relative Drehbewegung eines solchen Werkstückes und des Schleifelements erfolgt
vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von Io bis I5 m/min, wobei eine Geschwindigkeit
von I5 m/min oder weniger befriedigende Ergebnisse liefert. Die Geschwindigkeit
der relativen hin und her gehenden Bewegung des Werkstückes und des Schleifelements
beträgt vorzugsweise 4,5 bis 7,6 m/min, wobei befriedigende Ergebnisse bei einer
Geschwindigkeit von I5 m/min erzielt werden können. Solche Schlichtverfahren werden
mit Schleifelementen oder Steinen aus 5oo Maschensieb-Sand (= I6 Mikron) ausgeführt
in Gegenwart eines Öls mit einer Viskosität nach Saybolt von 46o Sekunden bei einer
Temperatur von 38° C.
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Die Geschwindigkeit der resultierenden Relativbewegung zwischen dem
Werkstück und dem Schleifelement und der Druck, mit welchem das letztere gegen das
Werkstück angepreßt wird, sind genügend niedrig, um eine Erhitzung der Haut des
Werkstoffes an der zu bearbeitenden Oberfläche bis zu einem Zustand verformbarer
Bildsamkeit zu verhindern. Es wurde gefunden, daß bei Anwendung übermäßig hoher
Drücke und Geschwindigkeiten ein plötzlicher Temperaturanstieg des bearbeiteten
Flächenteilchens erfolgt, in manchen Fällen auf Temperaturen von 3I5 bis 37o° C,
wodurch dieselben durch die Sandteilchen des Schleifelements zerkratzt werden.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird dieselbe nunmehr unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Fig. I ist eine vergrößerte schematische Schnittansicht eines Werkstückes
mit einer zu schlichtenden Oberfläche; Fig. 2 ist eine Fig. I ähnliche Ansicht des
Werkstückes, nachdem es dem erfindungsgemäßen Schlichtvorgang unterworfen wurde;
Fig. 3 zeigt in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eine Ausführungsform der Schlichtvorrichtung
gemäß der Erfindung, mittels welcher der erfindungsgemäße Schlichtvorgang auf das
Schlichten der Oberflächen von Walzen angewendet werden kann; Fig. 4 ist ein Querschnitt
nach der Linie 4-4 der Fig. 3 ; Fig. 4A ist ein Querschnitt nach der Linie 4A-4A
der Fig.3; Fig. 5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Werkzeuges der in den Fig.
3 und 4 dargestellten Vorrichtung, größtenteils im Längsschnitt nach der Linie 5-5
der Fig. 3, welcher die mit dem Werkzeug vereinigte Druckausübungsvorrichtung zeigt;
Fig. 6 ist eine teilweise; Fig. 5 ähnliche Ansicht einer abgeänderten Ausführungsform
der Vorrichtung; Fig. 7 ist ein Vertikalschnitt durch eine Walzmaschine, die mit
einer Walzenschlichtvorrichtung gemäß der Erfindung ausgerüstet ist und mit welcher
der erfindungsgemäße Schlichtvorgang ausgeführt werden kann; Fig.8 ist die Seitenansicht
einer Vorrichtung, durch welche die Arbeitsgeschwindigkeit der Antriebsmotoren der
Vorrichtung zyklisch verändert werden kann; Fig. 8a ist ein Schnitt nach der Linie
8a-8a der Fig. 4A; Fig. 9 zeigt in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eine andere
Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung, mittels welcher der erfindungsgemäße
Schlichtvorgang auf das Schlichten der Oberflächen der Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine
angewendet werden kann; Fig. io ist eine Seitenansicht des in Fig. 9 dargestellten
Schleifwerkzeuges; Fig. i i ist eine vergrößerte, teilweise Ansicht des oberen Teiles
des in Fig. io dargestellten Werkzeuges im Vertikalschnitt nach der Linie i i-i
i der Fig. io; Fig. 12 ist eine vergrößerte Ansicht des mittleren Teiles des in
Fig. io dargestellten Werkzeuges im Vertikalschnitt nach der Linie 12-12 der Fig.
io;
Fig. I3 ist eine vergrößerte Ansicht des unteren Teiles des
in Fig. Io dargestellten Werkzeuges im Vertikalschnitt nach der Linie I3-I3 der
Fig. Io; Fig. I4 ist ein waagerechter Querschnitt nach der Linie I4-I4 der Fig.
I3; Fig. I5 ist ein waagerechter Querschnitt nach der Linie I5-I5 der Fig. I2; Fig.I6
zeigt schematisch im Vertikalschnitt einen Schieber zur entsprechenden Steuerung
des auf das in den Fig. 9 bis I5 dargestellte Schleifwerkzeug ausgeübten Flüssigkeitsdruckes;
Fig. I7 ist ein Vertikalschnitt des in Fig. I6 dargestellten Schiebers, der schematisch
eine elektrische Antriebsvorrichtung und eine Schaltung für dieselbe zeigt; Fig.I8
zeigt im Vertikalschnitt den Schalter dieser elektrischen Antriebsvorrichtung; Fig.
I9 zeigt in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eine andere Ausführungsform der
Oberflächenschlichtvorrichtung gemäß der Erfindung, die eine besondere Einrichtung
zur Kühlung der geschlichteten Oberfläche aufweist; Fig. 2o ist eine Fig. I9 ähnliche
Ansicht einer abgeänderten Ausführungsform der Vorrichtung; Fig. 2I ist ein Vertikalschnitt
nach der Linie 2I-2I der Fig. 2o.
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Im wesentlichen besteht der Schlichtvorgang gemäß der vorliegenden
Erfindung in der Entfernung aller Unebenheiten, die über eine vorher bestimmte Grundlinie
I2 Hervorragen, wie es Fig. I zeigt, ohne dabei durch Entfernung eines Teiles des
unterhalb der Grundlinie I2 befindlichen Materials zusätzliche Unebenheiten zu erzeugen.
Wenn das Schleifelement in Eingriff mit der zu schlichtenden Oberfläche gebracht
wird, erfaßt es zuerst die Spitzen der Graste Io. Da das Schleifelement mit der
zu schlichtenden Oberfläche unter einem vorher bestimmten Druck im Eingriff gehalten
wird, ist der spezifische Druck zwischen den Spitzen der Grate und dem Schleifelement
sehr hoch und infolgedessen ist auch die Geschwindigkeit hoch, mit welcher die Spitzen
der Grate durch Querbewegung des Schleifelements entfernt werden. Wenn die Spitzen
der Grate entfernt sind, tritt das Schleifelement mit Teilen der Grate von allmählich
zunehmender Fläche in Eingriff, was eine Verringerung des spezifischen Druckes zwischen
denselben und infolgedessen eine verringerte Schnittgeschwindigkeit oder Materialwegnahme
verursacht, die jedoch bei Annäherung an die Linie I2 erwünscht ist. Die Fläche
des mit dein Schleifelement im Eingriff stehenden Materials, das infolgedessen entfernt
wird, nimmt bei Annäherung an die Linie I2 immer mehr zu, und der spezifische Druck
zwischen den relativ zueinander beweglichen Oberflächen nimmt dementsprechend ab.
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Wenn Öl auf eine Oberfläche aufgebracht wird, bildet es auf derselben
bekanntlich einen Ölfilm, der bewirkt, daß eine andere mit ihr im Eingriff stehende
Oberfläche auf derselben leicht gleiten kann, vorausgesetzt, daß der spezifische
Druck zwischen den beiden nicht genügend groß ist, um diesen Ölfilm zu zerreißen,
in welchem Fall sich die beiden Oberflächen unter Erzeugung von Reibung in direktem
Eingriff miteinander befinden. Die Stärke des Ölfilms ändert sich mit der Viskosität
des Öls und mit der Temperatur desselben.
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Um diese Tatsache auszunutzen, wird auf die zu schlichtende Oberfläche
Öl aufgebracht. Das verwcndete Öl weist eine solche Viskositit auf, daß der spezifische
Druck zwischen dem Schleifelement und der Oberfläche genügend groß ist. um den Ölfilm
zu zerreißen, wenn das Schleifelement die Spitzen und später die mittleren Teile
der Grate Io erfaßt, die jedoch nicht genügend groß ist, um den Ölfilm zu zerreißen,
wenn die Grundlinie I2 erreicht ist, so daß das Schleifelement veranlaßt wird, die
Vorsprünge zu erfassen und ihre Höhe zu verringern, bis der allmählich abnehmende
spezifische Druck nicht mehr genügt, den Ölfilm zu zerreißen, worauf das Schleifelement
leicht über denselben hinweggleitet.
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Offenbar muß der auf das Schleifelement ausgeübte Druck in einem solchen
Verhältnis zur Berührungsfläche desselben und zur Viskosität des verwendeten Öls
stehen, daß der Ölfilm durch das Schleifelement so lang zerrissen wird, bis die
erwünschte Glätte der Oberfläche erreicht ist, worauf der Ölfilm eine ununterbrochene
Oberfläche bildet, über welche das Schleifelement leicht hinweggleitet, ohne weiteres
Material zu entfernen. Außerdem muß die Unebenheit der Berührungsfläche des Schleifelements
bei Bestimmung des auf dieselbe ausgeübten Druckes in Betracht gezogen werden, um
den spezifischen Druck im richtigen Verhältnis zur Stärke des Ölfilms zu erhalten.
Wenn der spezifische Druck im Verhältnis zur Viskosität des Öls zu hoch ist, so
daß der Ölfilm beim geringsten spezifischen Druck zerrissen wird, nimmt das Schleifelement
weiter Material weg, nachdem die Grundlinie I2 erreicht ist, was jedoch unerwünscht
ist, und wenn der spezifische Druck im Verhältnis zur Viskosität des Öls zu gering
ist, werden nur die Spitzen der Grate entfernt, und es ergibt sich eine schlecht
geschlichtete Oberfläche.
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Bei sehr genauen Schlichtvorgängen ist es erwünscht, das Öl, das zur
Vermeidung örtlicher Erhitzung auch als Kühlmittel dient, auf einer gleichmäßigen
vorher bestimmten Temperatur zu erhalten, wobei die Stärke des Ölfilms abnimmt,
wenn die Temperatur des Öls zunimmt.
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Bei genauer Überwachung des spezifischen Druckes und der Stärke des
Ölfilms kann der Feinheitsgrad der Schlichtung in beträchtlichen Grenzen verändert
werden.
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Obwohl oben erwähnt wurde, daß Öl verwendet wird, um zu verhindern,
daß die zu schlichtende Oberfläche über das gewünschte Maß hinaus abgeschliffen
wird, kann zu diesem Zweck offenbar auch irgendein anderes Material verwendet werden,
das einen Schutzfilm oder Überzug bildet und leicht wieder bildet, der innerhalb
praktischer Grenzen dem Zerreißen widersteht und jenseits dieser Grenzen des Zerreißens
und die direkte Berührung zwischen dem Schleifelement und der zu schlichtenden Oberfläche
erlaubt.
Obwohl zahlreiche Arten ven relativen Schleifbewegungen
des Werkstückes und des Schleifelements angewendet werden können, ist die erwähnte
Kombination einer drehenden Bewegung und einer oder mehrerer hin und her gehender
Bewegungen vorzuziehen. Die Geschwindigkeiten jeder oder aller einzelnen Bewegungen
können zyklisch verändert werden, und wenn eine Vorwärtsbewegung des das Schleifelement
tragenden Werkzeuges ausgeführt wird, kann während des Schlichtvorganges auch die
Geschwindigkeit dieser Bewegung zyklisch verändert werden. Da die Richtung der resultierenden
relativen Bewegungen des Schleifelements und des Werkstückes von den Geschwindigkeiten
der entsprechenden einzelnen Bewegungen abhängt, bewirkt eine zyklische Veränderung
der Geschwindigkeiten der einzelnen Bewegungen Änderungen der Richtungen der resultierenden
Bewegungen, so daß alle Teile der Oberfläche des Werkstückes von relativen Bewegungen
in mehreren Richtungen bestrichen werden. Die zyklische Veränderung einer oder mehrerer
einzelner Bewegungen kann derart erfolgen, daß die Richtung der während wechselweise
aufeinanderfolgenden Halbperioden der relativen hin und her gehenden Bewegungen
auftretenden aufeinanderfolgenden resultierenden Bewegungen geändert wird.
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Die in den Fig. 3 bis 8 dargestellte Schlichtvorrichtung ist besonders
geeignet für das Schlichten zylindrischer Oberflächen von breiten Walzen I4, wie
sie beispielsweise beim Walzen von Metall und in den Farben und Papier erzeugenden
Industrien Verwendung finden. Selbstverständlich kann eine Vorrichtung von im wesentlichen
derselben Bauart und von verschiedenen Abmessungen auch zum Polieren der äußeren
Oberflächen von Lagern, Achszapfen und verschiedenen Gegenständen und unterschiedlicher
Größe verwendet werden.
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Die in den Fig. 3 bis 8 dargestellte Schlichtvorrichtung weist ein
Rahmengestell auf, das aus einem Paar senkrecht stehender Stiftzen I5 und I6 besteht,
zwischen welchen ein Paar hydraulischer Hebevorrichtungen I7 angeordnet ist. Jede.
Hebevorrichtung I7 besteht aus einem Kolbenteil I8 und einem nach außen ragenden
Kolbenstangenteil I9, auf welchem bei 2o zwei im Abstand voneinander angeordnete
Rollenpaare 2I drehbar befestigt sind. Wie Fig. 3 zeigt, sind die Rollen 2I so angeordnet,
daß sie an den entgegengesetzten Enden der Walze I4 vorgesehene Lagerteile 22 aufnehmen.
Die hydraulischen Hebevorrichtungen I7 können in üblicher Weise betätigt werden,
um die Achse der Walze I4 in die gewünschte Höhe und Höhenlage zu bringen. Die Walze
I4 kann während des Poliervorganges durch die Hebevorrichtungen I7 frei getragen
werden oder sie kann gewünschtenfalls um an den senkrecht stechenden Stützen I5
bzw. I6 vorgesehene Spitzen 23 und 24 drehbar befestigt werden.
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Die Walze I4 kann durch einen Antriebsteil 25 in Drehung versetzt
werden, der in einer Lagerplatte 26 drehbar ist, welche gemäß Fig. 3 an der linken
Seite der Stütze I6 befestigt ist. Am rechten Ende des Antriebsteiles 25 ist gemäß
Fig. 3 ein Klemmfutter 27 vorgesehen, welches entweder das normale Lager 22 der
Walze I4 oder einen nach außen ragenden Teil 28 derselben aufnimmt. Das Klemmfutter
27 kann den Fortsatz 28 der Walze fest umfassen, um dieselbe in Drehung zu versetzen.
Das linke Ende des Antriebsteiles 25 ist mit einem Schneckenrad 29 versehen, das
innerhalb des an der Stütze I6 befestigten Getriebegehäusen 3o angeordnet ist. Dieses
Schneckenrad steht mit einer Schnecke 3I im Eingriff, die innerhalb des Getriebegehäuses
30 zwischen im Abstand voneinander angeordneten Lagern 32 befestigt ist. Eine Antriebswelle
33 ist mit der Schnecke verkeilt, und ihr unteres Ende ist durch eine Kupplung 35
mit der Welle 36 einer aus einem Motor und einem Übersetzungsgetriebe bestehenden
Einheit verbunden, die in Fig.4A mit 37 bezeichnet ist. Die Übertragungsvorrichtung
38 der Einheit 37 besteht vorzugsweise aus einem Exzentergetriebe, durch welches
die Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle 36 und des Antriebsteiles 25 innerhalb vorher
bestimmter Grenzen zyklisch verändert wird. Eine zyklische Veränderung der Umdrehungsgeschwindigkeit
der Walze I4 kann in der erwähnten Weise. erzielt werden oder ohne Verwendung eines
Exzentergetriebes durch Einschaltung einer nicht dargestellten Stromsteuervorrichtung
in den Stromkreis 39 des Elektromotors.
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Die oberen Enden der Stützen I5 und I6 sind mit waagerechten Sitzen
4o versehen zur Aufnahme eines Paares längs laufender Führungsschienen 4I, die an
ihren entgegengesetzten Enden durch Querschienen 42 verbunden sind. An den Querschienen
42 sind aufrecht stehende Ösen 43 befestigt, mittels welcher die Führungsschienen
von dem Sitzen 40 abgehoben werden können mit Hilfe von Kranen, wie sie in Betrieben,
welches Walzen der bei I4 dargestellten Art gebrauchen, gewöhnlich verwendet werden.
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Auf den Führungsschienen 4I ist ein Werkzeugwagen verschiebbar befestigt,
der in Fig. 3 mit 44 bezeichnet ist. Dieser Werkzeugwagen besteht aus einem Rahmend
45 mit einander gegenüberliegenden Seitenflanschen 46, an welchen ein Rollenpaar
47 drehbar befestigt ist, das mit der Unterkante einer Schiene 4I in Eingriff tritt,
und eine zwischen den Rollen 47 liegende Rolle 48, welche mit der Oberkante einer
Schiene 4I in Eingriff tritt. Der Wagen 44 kann über einer Walze I4 in der Längsrichtung
hin und her bewegt werden durch ein Paar Gewindespindeln 49, die in Ausnehmungen
eingeschraubt sind, welche in den, einander gegenüberliegenden Flanschen46 des Wagens
ausgebildet sind. Die hinteren Enden der Gewindespindeln .49 sind in einer Ausnehmung
gelagert, die in einem Querteil 5o ausgebildet ist, der sich zwischen den Führungsschienen
.41 erstreckt und an denselben befestigt ist. Die rechts liegenden Enden dieser
Gewindespindeln sind in Ausnehmungen gelagert, die im Querteil 52 vorgesehen sind,
der ebenfalls
zwischen den Schienen 4I liegt. Eine der Gew indespindeln
49 kann von der Welle eines von den Schienen 4I getragenen Reiversiermotors 53 angetrieben
werden, und die andere Gewindespindel 49 ist mit der ersten durch ein nicht dargestelltes
Kettengetriebe verbunden, so daß sie übereinstimmend angetrieben wird. Der Reiversiermotor
53 kann mit konstanter Drehzahl laufen oder seine Drehzahl, und dementsprechend
auch die Drehzahl der Gewindespindeln 49, kann zyklisch verändert werden, indem
man in den elektrischen Stromkreis 54 desselben eine Stromsteuervorrichtung einschaltet,
die Stromstärke oder Spannung des Stromkreises 54 zyklisch verändert. Der Reversiermotor
53 kann also dazu verwendet werden, den Werkzeugwagen 44 über der Oberfläche der
zu bearbeitenden Walze I4 vorwärts und rückwärts zu bewegen.
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Im Rahmen 45 sind mehrere bogenförmgig angeordnete Lager 55, 56 und
57 vorgesehen, in welchen Polierwerkzeuge 58, 59 und 6o verschiebbar gelagert sind.
Die Lager 55, 56 und 57 sind vorzugsweise so ausgebildet und angeordnet, daß sie
die Verschiebebewegung der Werkzeuge 58, 59 und 6o auf solche Richtungen beschränken,
die im wesentlichen in der Achse 6I der Walze I4 zusammenlaufen.
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Das Werkzeug 58 besteht aus einem Gehäuse 62 von rechteckigem Querschnitt,
in welchem ein Paar Schwinghebel 63 auf einem gemeinsamen Zapfen 64 drehbar befestigt
ist, der in den einander gegenüberliegenden Wänden des Gehäuses 62 gelagert ist.
Das obere Ende jedes Hebels 63 ist mit einem verbreiterten Kopf 65 versehen, der
einen Schlitz 66 aufweist, welcher sich im wesentlichen parallel zur Achse des Drehzapfens
64 erstreckt. Am oberen Ende des Gehäuses 62 ist ein Block 67 befestigt und mit
einer mittleren Ausnehmung versehen, durch welche hindurch sich die Antriebswelle
68 einer aus Motor und Übersetzungsgetriebe bestehenden Einheit 69 erstreckt. Das
Übersetzungsgetriebe dieser Einheit kann aus einem Exzentergetriebe bestehen, durch
welches die Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle 68 zyklisch verändert werden kann.
Gewünschtenfalls kann die Welle 68 die Welle eines Elektromotors sein in dessen
Stromkreis eine Vorrichtung zur Änderung von Spannung oder Stromstärke eingeschaltet
ist, durch welche die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors direkt zyklisch verändert
werden kann. An dem innerhalb des Gehäuses 62 liegenden Ende der Antriebswelle 68
ist ein Getrieberad 7o befestigt. Dieses kämmt an diametral gegenüberliegenden Stellen
mit Ritzeln 7I, die sich nach oben erstreckende Nabenteile 72 aufweisen, welche
in im Block 67 ausgebildeten Ausnehmungen gelagert sind. Jedes Ritzel 7I ist mit
einer nach unten ragenden, exzentrisch angeordneten Rolle 73 versehen, die in den
Schlitz 66 der Schwinghebel 63 eingreifen.
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Das untere Ende jedes Schwinghebels 63 ist mit einem Schleifelementhalter
74 versehen, in welchem Schleifelemente 75 befestigt sind, die aus Naturstein oder
aus zusammengepreßten Sandkörnern bestehen. Diese Schleifelemente bestehen aus Materialien,
wie sie in üblicher Weise für Schleifzwecke verwendet werden. Die Schleifelementhalter
74 sind mit einem Paar nach oben gerichteter Flansche 94 versehen, zwischen welche
die unteren Enden der Hebel 63 eingreifen und mit welchen die letzteren durch einen
Zapfen 95 drehbar verbunden sind, der sich quer zur Drehachse der Rolle I4 erstreckt.
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Die Schleifelemente 75 können die Oberfläche der Walze I4 oder eines
anderen zu schlichtenden Werkstückes bearbeiten, und dieselben werden durch eine
Flüssigkeitsdruckvorrichtung vorzugsweise nachgiebig gegen die Werkstückoberfläche
angepreßt. Diese Vorrichtung besteht aus einem am Rahmen 45 des Werkzeugwagens befestigten
Zylinder 76, in welchem ein Kolben 78 verschiebbar ist mit einer Kolbenstange 79,
die am Gehäuse der Motoreinheit 69 befestigt ist. Der Kolben 78 und das Werkzeug,
mit dem er verbunden ist, werden gewöhnlich durch eine Feder 78' im Zylinder 76
vom Werkstück abgedrängt. Eine biegsame Leitung oder ein Schlauch 79 steht am einen
Ende mit dem oberen Teil des Zylinders 76 in Verbindung und am anderen Ende mit
einem Zylinder 8o, der mit einem Tauchkolben 83 versehen ist, welcher eine nach
außen ragende Kolbenstange 82 aufweist. Im Zylinder 8o ist ein Kolben 8I verschiebbar
angeordnet, der gewöhnlich, wie Fig. 5 zeigt, durch eine Feder 84 nach oben gedrückt
wird, die zwischen dem Kolben 8I und dem Tauchkolben 83 gelagert ist. Das Innere
der Flüssigkeitsdruckvorrichtung ist vom Kolben 78 des Zylinders 76 bis zum Kolben
8I des Zylinders 8o mit einer Flüssigkeitssäule gefüllt, auf welche die Ausdehnungskraft
der Feder 84 wirkt. Die Wirkung der Feder 84. kann gewünschtenfalls auf einem gewählten
konstanten Wert gehalten oder sie kann durch einstellbare Verstellung des Tauchkolbens
83 verändert werden. Eine zyklische Veränderung der Zusammendrückung der Feder 84
und eine dementsprechende Veränderung des Druckes, mit welchem die Elemente 75 durch
die Flüssigkeitssäule im Schlauch 79 gegen das Werkstück angepreßt werden, kann
erzielt werden, indem man eine Daumenscheibe 85 auf die Tauchkolbenstange 82 einwirken
läßt (Fig.5). Die Daumenscheibe 85 kann auf der Welle 86 eines Motors 87 oder einer
anderen Antriebsvorrichtung nicht drehbar befestigt sein.
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Die Ritzel 71, durch welche die Schwinghebel 63 betätigt werden, können
gleich groß sein, oder eines dieser Ritzel kann einen größeren Durchmesser aufweisen
als das andere, wie in der Zeichnung veranschaulicht. Eine Verschiedenheit der Größe
der Ritzel 71 wird eine entsprechende Verschiedenheit der Schwingungsgeschwindigkeit
der Hebel 63 bewirken. Der Grad der Exzentrizität der auf den Ritzeln 71 angeordneten
Exzenter 73 kann verschieden sein, um Schwingungsstöße von derselben oder von verschiedener
vorherbestimmter Länge zu erzeugen, während die Schwingungszahl je Zeiteinheit
beider
Hebel durch die Größe der Ritzel 7I wahlweise vorher bestimmt werden kann. Bei der
vorliegenden Ausführungsform ist ein Schlichtwerkzeug vorgesehen, das ein Paar unabhängig
voneinander hin und her beweglicher Elemente 75 aufweist, die sowohl dieselbe oder
eine verschiedene Anzahl Stöße je Zeiteinheit ausführen können als auch Stöße von
derselben oder von verschiedener Länge.
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Das Werkzeug 6o ist im wesentlichen mit dem Werkzeug 58 identisch
und ist mit einer Flüssigkeitsdruckvorrichtung derselben Art versehen, wie sie das
Werkzeug 58 aufweist, um dessen Schleifelemente gegen das Werkstück anzupressen.
Das Werkzeug 59 ist von ähnlicher Bauart wie die Werkzeuge 58 und 6o, jedoch ist
im Werkzeug 59 nur ein einziger Schwinghebel 88 vorgesehen.
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Einer der Schwinghebel 63 oder beide Schwinghebel der Werkzeuge 58
und 6o können die in Fig. 6 mit 89 bezeichnete Konstruktion aufweisen. Gemäß Fig.6
weist einer dieser Schwinghebel ineinander verschiebbare Teile 9o und 9I auf, zwischen
welchen eine Feder 92 angeordnet ist, um den Anpreßdruck der Elemente 75 der Werkzeuge
auf das Werkstück vorher bestimmen zu können.
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Wenn nur einer der beiden Schwinghebel eines Werkzeuges, z. B. des
Werkzeuges 58, ineinander verschiebbare Teile aufweist, zwischen welchen gemäß Fig.
6 eine Feder angeordnet ist, dann können die Drücke, mit welchen die entsprechenden
Schwinghebel gegen das Werkstück angepreßt werden, verschiedene Werte aufweisen,
und die verschiedenen Werte dieser Drücke werden trotz der erwähnten zyklischen
Veränderung derselben aufrechterhalten.
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Schmiermittel wird auf die Oberfläche des Werkstückes durch auf dem
Wagen 44 befestigte Düsen 97 aufgebracht, die von einer nicht dargestellten
Quelle durch entsprechende Leitungen 98 mit Schmiermittel gespeist werden.
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Um ein besonderes Beispiel der Länge der Stöße und der Geschwindigkeit
der hin und her gehenden Bewegung zu geben, die vorteilhaft beim erfindungsgemäßen
Schlichten der Oberfläche einer Walze angewendet werden, wurden die Schleifelemente
in Fig. 4 mit römischen Ziffern I bis V bezeichnet. Die Länge der Stöße der Elemente
I,II, III, IV und V kann 3,2 bzw. 4,8 bzw. 6,4 bzw. 9,6 bzw. I2,8 mm betragen, und
diese Schleifelemente können 5oo-, 4oo-, 3oo-, 25o- bzw. 200mal je Minute hin und
her bewegt werden. Die Geschwindigkeiten der hin und her gehenden Bewegung der Schleifelemente
jedes der Werkzeuge 58, 59 und 6o sowie die Umdrehungsgeschwindigkeit des Werkstückes
können auf konstanten Werten gehalten oder in der oben angegebenen Weise zyklisch
verändert werden. Es kann zyklische Veränderung der Umdrehungsgeschwindigkeit des
Werkstückes stattfinden, während die Geschwindigkeit der hin und her gehenden Bewegung
der Schleifelemente ebenfalls zyklisch verändert wird, oder es wird bloß eine dieser
zyklischen Veränderungen durchgeführt. Gemäß Fig. 7 ist die Schlichtvorrichtung
gemäß der Erfindung als zugehöriger Teil einer Walzmaschine Ioo dargestellt, die
aus einer Grundplatte IoI und senkrecht stehenden Seitenrahmenteilen Io2 besteht,
zwischen welchen ein Paar Walzen Io3 und Io4 gelagert ist. Auf der Grundplatte der
Walzmaschine sind nahe den in der Längsrichtung einander gegenüberliegenden Enden
ein Paar senkrecht stehende Säulen Io5 befestigt, von welchen in Fig. 7 nur eine
dargestellt ist. Auf jeder der Säulen Io5 sind Arme Io6 senkrecht verschiebbar,
welche sich gegen die Walzen Io3 und Io4 hin erstrecken. Jeder Arm Io6 ist mit einer
Schiene Io7 versehen, zwischen welchen ein Schlichtwerkzeugwagen Io8 zwecks hin
und her gehender Bewegung in der Längsrichtung der Walzen Io3 und Io4 befestigt
ist.
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Der Schlichtwerkzeugwagen Io8 ist von ähnlicher Bauart wie der in
den Fig.3 und 4 dargestellte Schlichtwerkzeugwagen 44 und ist mit Schlichtwerkzeugen
58, 59 und 6o versehen, die mit den entsprechenden, in den Fig. 3 und 4 dargestellten
Schlichtwerkzeugen im wesentlichen identisch sind. Die Schlichtwerkzeuge der in
Fig. 7 dargestellten Vorrichtung sind mit einer in Fig. 7 nicht dargestellten Flüssigkeitsdruckvorrichtung
versehen, die im wesentlichen mit der in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellten identisch
ist, und diese Werkzeuge können in genau derselben Weise betätigt werden, wie es
für die Ausführungsform der Erfindung gemäß den Fig. I bis 6 beschrieben wurde.
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Der Wagen Io8 ist mit Rollen Io9 versehen, welche auf den Schienen
107 aufsitzen, um die glatte hin und her gehende Bewegung des Wagens und
der Schlichtwerkzeuge längs der Walzen Io3 und 104 zu erleichtern. Diese hin und
her gehende Bewegung wird durch eine Gewindespindel IIo bewirkt, die in eine am
Rahmen des Wagens Io8 vorgesehene Ausnehmung III eingeschraubt ist. Die Gewindespindel
III kann in derselben Weise angetrieben werden wie die Getriebespindeln q:9 der
in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung.
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Der Werkzeugwagen io8 und die auf ihm angeordneten Werkzeuge sind
in vertikaler Richtung einstellbar gelagert, so daß die Schleifelemente der Werkzeuge
wahlweise entweder mit der Walze 103
oder mit der Walze io4 in Eingriff gebracht
werden können. Während der normalen Tätigkeit der Walzen können die Werkzeuge in
eine Stellung oberhalb der oberen Walze 103 gebracht werden, um die Zugänglichkeit
der Walzen nicht zu beeinträchtigen. Diese Einstellung des Werkzeugwagens io8 und
der auf ihm angeordneten Werkzeuge kann durch die Drehung von Gewindespindeln 112
bewirkt werden, die sich längs je einer Säule io5 erstrecken und in Ausnehmungen
113 eingeschraubt sind, die in den Armen io6 vorgesehen sind.
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Eine zyklische Veränderung der Drehzahl eines der Motoren, die zum
Antrieb des Werkstückes oder der Werkzeuge dienen, kann mittels der in Fig.8 dargestellten
Vorrichtung bewirkt werden,
die aus einem Widerstand 12o besteht,
welcher mehrere feste Kontaktelemente I2I und ein bei I23 drehbar gelagertes Kontaktelement
I22 aufweist. Das obere Ende des Hebels I22 ist durch einen Lenker I23' mit einem
Betätigungshebel I24 verbunden, der bei I25 auf einem Träger I26 drehbar gelagert
ist. Auf dem Träger I26 ist ferner ein Schneckenrad I27 drehbar befestigt, auf welchem
eine Daumenscheibe I28 nicht drehbar angeordnet ist, die mit dem Hebel I24 im Eingriff
steht, der gewöhnlich durch eine Feder I35 um seine Drehachse I25 in Gegenuhrzeigersinn
gegen die Daumenscheibe I28 angepreßt wird (Fig.8). Das Schneckenrad I27 kann durch
einen Motor I29 mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben werden. Auf der Welle
des Motors sitzt eine Schnecke I30, die in die Zähne des Schneckenrades I27 eingreift.
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Diese Vorrichtung ist besonders für die Speisung von Gleichstrommotoren
geeignet, die gewöhnlich in Vorrichtungen dieser Art verwendet werden. Der Widerstand
I20 ist in einen Stromkreis mit Speiseleitungen I3I geschaltet, von denen die eine
durch eine Leitung I32 mit dem beweglichen Kontakt I22 und durch eine Leitung I33
mit den festen Kontakten I2I des Widerstandes verbunden ist, zwischen welchen mehrere
Widerstandselemente I34 in Reihe geschaltet sind. Die Leitung I33 und eine der Speiseleitungen
I3I können zur Speisung des Motors mit Strom verwendet werden, um die Geschwindigkeit
desselben und des von ihm angetriebenen Teiles der Vorrichtung zyklisch zu verändern.
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Beim erfindungsgemäßen Schlichten von Oberflächen wird die auf das
über die Grundlinie I2 hinausragende Material des Werkstückes ausgeübte Schleifwirkung
so gesteuert, daß der Druck, mit welchem die Schleifelemente gegen das Werkstück
angepreßt werden, die Viskosität des Schmiermittelfilms auf der Oberfläche des Werkstückes,
die Geschwindigkeit der relativen Bewegung des Werkstückes und des Schleifelements
sowie die Art der Körnung des letzteren so aufeinander abgestimmt sind, daß die
auf das Werkstück ausgeübte Schneidwirkung unterbrochen wird, wenn die hervorstehenden
Teile bis auf die Grundlinie I2 entfernt sind, wie Fig.2 zeigt. Die Viskosität des
Schmiermittelfilms auf der Werkstückoberfläche verhindert, daß die Körner des Schleifelements
unter dem auf der Grundlinie I2 herrschenden spezifischen Druck in den Film eindringen,
wodurch die Bildung von Kratzern beim Schlichten vermieden wird.
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Während der Entfernung der Grate Io dient das Schmiermittel zur Entfernung
der abgeschliffenen Materialteilchen des Werkstückes, die von den Schleifelementen
durch Umkehr ihrer Bewegungsrichtung während der hin und her gehenden Bewegung kräftig
abgeschüttelt werden, so daß die Schneidfähigkeit der Schleifelemente wirksam aufrechterhalten
wird für den Fall, daß eine Schleifwirkung erwünscht ist.
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Die verhältnismäßig geringe Geschwindigkeit der relativen Bewegung
zwischen dem Werkstück und dem Schleifelement gewährleistet, daß die Temperatur
der bearbeiteten Oberfläche im wesentlichen der Raumtemperatur entspricht und weit
unter den augenblicklichen Temperaturen liegt, die bei den üblichen spanabhebenden
Metallbearbeitungsverfahren auftreten, während welcher das Metall bis zum Zustand
verformbarer Bildsamkeit erhitzt wird. Eine solche Überwachung der Temperatur der
Werkstückoberfläche verhindert auch eine Verringerung der Viskosität des Ölfilms
auf derselben. Die Kürze des Stoßes der hin und her gehenden Bewegung schaltet jede
Möglichkeit der Bildung von Kratzern von wesentlicher Länge sogar während der Anfangsstadien
des Schlichtverfahrens aus, wenn der spezifische Druck der Anpressurig des Schleifelements
den höchsten Wert besitzt.
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Die Schleiffaktoren können so vorher bestimmt werden, daß die Schleifwirkung
unterbrochen wird, bevor die Grate bis zu der in Fig. 2 mit I2 bezeichneten Grundlinie
entfernt sind, und zwar in jenen Fällen, in denen den an die Oberfläche gestellten
Anforderungen durch den Zustand der Oberfläche, in dem sich dieselbe vor Erreichung
der Grundlinie befindet, entsprochen wird. Die sich ergebende Oberfläche ist jedoch
frei von während des Schlichtens gebildeten Kratzern, wenn sie auch noch zurückbleibende
Teile der Kerben II enthalten kann. Infolge der besonderen Tiefe solcher voneinander
entfernter isolierter Kerben können einzelne zurückbleibende Kerbenteile übrigbleiben,
nachdem die Grate bis zur Grundlinie I2 entfernt wurden. Auf jeden Fall aber bilden
die zurückbleibenden Kerben nur einen unbedeutenden Teil der glatten, geschlichteten
Oberfläche und dienen als Schmiermittelbehälter, wenn die Oberfläche im Gebrauch
geschmiert wird. Die an der Grundlinie I2 entstehende, im wesentlichen ununterbrochene
Oberfläche unterscheidet sich von Oberflächen. die unter Verwendung von bisher üblichen
Verfahren und Vorrichtungen geschlichtet wurden, da bei diesen die vom Werkzeug
gebildeten Grate entweder in ähnliche Grate von geringerer Höhe und kleinerem Zwischenraum
umgewandelt, also durch kleinere Grate ersetzt werden, oder an ihren Seitenflächen
poliert werden, so daß sie ein lichtreflektierendes Aussehen von Glätte erhalten.
Alle Unregelmäßigkeiten, wie z. B. die in Fig. 2 dargestellten, nach dem Schlichtvorgang
zurückbleibenden Kerbenteile, erstrecken sich eher von der Grundlinie 12 nach innen
in den Körper des Werkstückes, als von der Grundlinie nach außen. Solche geschlichteten
Oberflächen sind daher frei von den hervorstehenden Teilchen, die insbesondere bei
Lagern und Achszapfen das Bestreben haben, den Ölfilm zu zerreißen und die Teile
abzunutzen, mit denen sie wirksam verbunden sind. Diese Eigenschaft von erfindungsgemäß
geschlichteten Oberflächen ergibt eine längere Lebensdauer sowohl der geschlichteten
Teile einer Konstruktion als auch der mit ihnen in wirksamer Berührung stehenden
Teile. Durch die Entfernung der Grate ergeben sich keine merklichen Veränderungen
der
Abmessungen, da die Höhe der Grate so gering ist und die Schneidwirkung
aufhört, wenn dieselben bis auf die Grundlinie entfernt sind.
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Die zyklische Veränderung einer oder mehrerer Einzelbewegungen, die
zur resultierenden Schleifbewegung des Werkstückes und der Schleifelemente beitragen,
bewirkt, daß aufeinanderfolgende resultierende Bewegungen in verschiedenen Richtungen
ausgeführt werden und gewährleistet eine Verschiedenheit der richtungsmäßigen Anwendung
des Schleifelements auf alle Teile der zu schlichtenden Oberfläche. Die zyklische
Veränderung des Druckes, unter welchem das Schleifelement auf das Werkstück zur
Anwendung kommt und der in solchen Grenzen gehalten wird, daß das Schieifen in der
obenerwähnten Weise aufhört, unterwirft in ähnlicher Weise alle Teile der behandelten
Oberfläche verschiedenen spezifischen Drücken. Diese Veränderungen der Schleiffunktionen
erzeugen eine scheuernde Wirkung der Schleifelemente auf das Werkstück, durch welche
ein Wiederfinden derselben Spur auf dem Werkstück durch örtliche große oder harte
Sandkörner des Schleifelements wirksam verhütet wird.
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Durch Zusammenfassung mehrerer Schleifelemente in einem Werkzeug unter
derartiger Anordnung derselben, daß sie nacheinander im wesentlichen auf dieselben
Flächenteilchen des sich drehenden Werkstückes in abwechselnder Weise einwirken
und durch Aufrechterhaltung verschiedener Werte der Schleifwirkungen der einzelnen
Elemente, wird kein Teil des Werkstückes fortlaufend der Wirkung irgendeines Schleifelements
unterworfen, so daß der behandelten Werkstückoberfläche nicht die Merkmale irgendeines
Schleifelements oder seiner Arbeitsweise aufgedrückt werden.
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Die in den Fig. 9 bis I8 dargestellte Vorrichtung ist besonders geeignet
zum Schlichten der Oberflächen der Zylinder von Verbrennungskraftmaschinen. Sie
besteht aus einem Maschinenbett 2Io mit einem waagerechten Tisch 2II zum Tragen
des Kurbelgehäuses 2I2 einer Verbrennungskraftmaschine, das zu schleifende Zylinder
2I3 aufweist. Der Werktisch 2II ist mit Klemmorganen 2I4 versehen, um das Werkstück
während des erfindungsgemäßen Schlichtvorganges in der richtigen Lage zu halten.
Das Maschinenbett 2Io ist mit senkrecht stehenden Stützen 215 versehen, an welchen
ein in vertikaler Richtung hin und her beweglicher Wagen 2I6 befestigt ist. Um das
Werkzeug auf das Werkstück einwirken zu lassen oder es von demselben zu entfernen,
kann der Wagen 2I6 in vertikaler Richtung hin und her bewegt werden durch einen
Flüssigkeitsdruckzylinder 2I7 mit einem Kolben, der mit einer Kolbenstange 2I8 versehen
ist. Diese ist an einem Fortsatz 2I9 des Wagens 2I6 befestigt, der sich gemäß Fig.
9 vom Wagen nach rechts erstreckt durch einen Schlitz 220, welcher in der senkrechten
Stütze 2I5 des Maschinenbettes ausgebildet ist.
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Wie Fig.9 zeigt, ist auf der linken Seite des Wagens 2I6 ein Gehäuse
22I befestigt mit in vertikaler Richtung ausgerichteten Lagern 222 in seinen gegenüberliegenden
Wänden. In diesen Lagern ist eine Werkzeugspindel 223 hin und her beweglich angeordnet
und drehbar gelagert. Die Werkzeugspindel 223 weist einen mit Keilen versehenen
Teil 224 auf, der innerhalb des Gehäuses 22I angeordnet ist und auf welchem ein
Schneckenrad 225 befestigt ist, das mit einer Schnecke 226 im Eingriff steht, die
von der Welle eines Elektromotors 227 getragen wird, welcher ebenfalls auf dem Wagen
2I6 befestigt ist. Das obere Ende der Spindel 223 ist in einem Lagerteil 228 drehbar
befestigt, der einen Bund 229 mit diametral einander gegenüberliegenden Achszapfen
23 aufweist. Die Achszapfen 230 sind in Lagern 23I einer Verbindungsstange 232 drehbar
angeordnet, die an ihrem oberen Ende mit einer Öffnung versehen ist, in welcher
ein Exzenter 233 gelagert ist. Der Exzenter 233 sitzt auf der Welle 234 eines Elektromotors
234, der ebenfalls auf dem Wagen 2I6 befestigt ist.
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Während der Tätigkeit der Vorrichtung setzt der Motor 227 die Werkzeugspindel
233 um ihre Längsachse in drehende Bewegung, und gleichzeitig erteilt der Motor
234 mittels des Exzenters 233 und der Verbindungsstange 232 der Spindel eine hin
und her gehende Bewegung in der Richtung der Längsachse derselben, so daß dieselbe
vorzugsweise verhältnismäßig kurze Stöße, und zwar in schwingender Bewegung ausführt.
Gewünschtenfalls kann der Spindel 223 ein zweites Stadium der hin und her gehenden
Bewegung erteilt werden durch selbsttätige Steuerung des Ein- und Auslasses der
Druckflüssigkeit durch die Leitungen 235 bzw. 236, die zu den einander entgegengesetzten
Enden des Zylinders 2I7 führen.
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Die Werkzeugspindel 223 besteht aus einem oberen rohrförmigen Teil
237 mit einer konischen Muffe 238 am unteren Ende zur Aufnahme des konischen Schaftteiles
239 eines Schlichtwerkzeuges 24o. Dieses besteht aus mehreren, durchgehend drehbar
miteinander verbundenen Teilen. Der obere dieser Teile trägt den Schaft 239 und
ist mit einem zylindrischen, schalenförmigen unteren Ende 241 versehen, auf dessen
äußeren Umfang 242 ein zweiteiliger Stellring 243 aufgeschraubt ist. Der Stellring
243 ist mit einem nach innen reichenden Flansch 244 versehen, der in einer am äußeren
Umfang des rohrförmigen Teiles 237 der Spindel ausgebildeten Nut 245 drehbar gelagert
ist. Der Ring 243 sichert das Werkzeug 240 gegen Loslösen von der Spindel
223 und dient bei Drehung in entgegengesetzten Richtungen auch dazu, entweder
den Schaft 239 in die Muffe 238 einzuführen oder ihn aus derselben herauszuziehen.
Am unteren Ende des Teiles 241 des oberen Teiles des Werkzeuges sind ein Paar diametral
gegenüberliegende Ösen 246 vorgesehen, die Öffnungen 247 aufweisen, in denen Zapfen
24-8 eines Ringes 249 drehbar gelagert sind. Der Ring 249 ist ebenfalls mit einem
Paar diametral gegenüberliegender Ösen 2'51 versehen, die von einer rohrförmigen
Hülse 252 getragen werden, welche zusammen mit einer ausziehbaren
rohrförmigen
Hülse 253 den zweiten Teil des Werkzeuges bildet. Die Hülsen 252 und 253 können
verschweißt oder auf andere Weise miteinander verbunden sein, z. B. gemäß Fig. I2
durch Zapfen 254.
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Wie Fig. I3 zeigt, sind mit dem unteren Ende der Hülse 253 ein Paar
Ösen 255 fest verbunden, von denen jede eine Ausnehmung zur Aufnahme der Zapfen
256 eines Ringes 257 ist, ferner mit einem Paar diametral gegenüberliegender Zapfen
258 wersehen, die gegenüber den Zapfen 256 um 9o° versetzt angeordnet sind. Jeder
Zapfen 258 ist in einer Ausnehmung 26o einer Öse 26I drehbar gelagert, die vom Werkzeugkörper
262 nach oben ragt. Die Zapfen 248 und 25o ermöglichen eine begrenzte allgemeine
Drehbewegung zwischen dem oberen Teil und dem zweiten Teil des Werkzeuges, und die
Zapfen 256 und 258 ermöglichen eine begrenzte allgemeine Drehbewegung zwischen dem
zweiten Teil und dem Werkzeugkörper 262. Der Werkzeugkörper 262 besteht aus einem
verhältnismäßig dickwandigen, rohrförmigen Bauteil mit mehreren gleichmäßig verteilten,
sich in radialer Richtung erstreckenden Schlitzen 263.
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Bei der in Fig. I4 dargestellten Ausführungsform sind schon solche
radialen Schlitze vorgesehen, in denen abwechselnd Blöcke 264 bzw. 265 verschiebbar
befestigt sind. Die äußeren Enden der Blöcke 264 und 265 sind mit Nuten 266 bzw.
267 versehen, in welchen Schleifelemente 268 und 269 befestigt sind. Gemäß einem
Merkmal der Erfindung können die Elemente 268 feine Schleifelemente und die Elemente
269 verhältnismäßig gröbere Schleifelemente sein.
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Es wurde gefunden, daß wesentliche Vorteile erzielt werden können
sowohl hinsichtlich der erforderlichen Zeit als auch der Glätte der Schlichtung
durch gleichzeitige Anwendung von groben und feinen Schleifelementen auf die Werkstückoberfläche,
die derart bearbeitet wird, daß im wesentlichen dieselben Flächenteilchen der Werkstückoberfläche
abwechselnd zuerst dem einen Oder dann dem anderen Schleifelement von verschiedenen
Feinheitsgraden unterworfen werden. Wenn beispielsweise in der obenerwähnten Weise
Schleifelemente von o,oo25 mm Korngröße gleichzeitig mit Schleifelementen von o,oo5
mm Korngröße auf das Werkstück zur Wirkung kommen, können wesentlich bessere Resultate
erzielt werden in der Hälfte der Zeit, die für das Schlichten erforderlich ist,
wenn man auf das Werkstück ein grobes Schleifelement und ein viel feineres Schleifelement
als das feinste der beiden in dem verbesserten Schlichtvorgang verwendeten Schleifelemente
einzeln zur Anwendung bringt.
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Die Schleifelemente 268 und 269 sitzen in Blechhaltern 27o, welche
in die Nuten 266 und 267 eingepreßt, mit denselben verschweißt oder in anderer Weise
entsprechend befestigt sind. Die nutenförmigen Halter 27o haben vorstehende Endteile,
die bei 27I wulstförmig ausgebildet sind, wie Fig.I3 zeigt, und welche ein ununterbrochenes
Federband 276 aufnehmen, durch welches die verschiebbaren Blöcke und die von denselben
getragenen Schleifelemente nachgiebig nach innen gedrückt werden. Die Schleifelemente
können aus natürlichen oder künstlichen zusammengepreßten Steinen oder einem anderen
geeigneten Schleif-oder Poliermaterial bestehen. In den Streifen zwischen den Schlitzen
263 sind Nuten 263' ausgebildet, in welchen Blöcke aus Fasermaterial 264' sitzen,
welche den vom Werkzeug bearbeiteten Oberflächenteil berühren.
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Im Werkzeugkörper 262 sind ein Paar konzentrische Daumenteile 277
und 278 zentrisch angeordnet, welche auf die inneren Enden der Blöcke 264 bzw. 265
einwirken, um dieselben wahlweise einzeln oder gleichzeitig nach außen gegen die
Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstückes anzupressen. Der Daumenteil 278 ist
mit im Abstand voneinander angeordneten Daumenflächen 279 und 28o versehen, gegen
welche sich nach innen erstreckende konische Flächenteile 28I des Tragblockes 265
anlegen. Der Daumenteil 277 ist rohrförmig und mit Schlitzen 282 versehen, um durch
dieselben die konischen Enden des Blockes 265 in Eingriff mit dem Daumenteil 278
bringen zu können. Dieser rohrförmige Daumenteil 277 weist Daumenflächen 283 und
284 auf, gegen welche sich im Abstand voneinander angeordnete innere Flächenteile
285 der Blöcke 264 anlegen. Wie Fig. I3 zeigt, werden durch eine gleichzeitige axiale
Abwärtsbewegung der Daumenteile 277 und 278 alle Blöcke 264 und 265 gegen die Wirkung
der Feder 276 nach außen gedrückt, durch welche der Druck, mit welchem beide Elemente
268 und 269 gegen das Werkstück angedrückt werden, veränderlich vorher bestimmt
werden kann. Entweder der Daumenteil 277 oder der Daumenteil 278 können unabhängig
voneinander axial nach unten verschoben werden, um die Elemente 268 bzw. 269 wahlweise
oder abwechselnd einzeln gegen die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstückes anzupressen.
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Es ist eine Vorrichtung vorgesehen, um die beiden Daumenteile 277
und 278 während der Tätigkeit der Schlichtvorrichtung entweder gleichzeitig oder
einzeln in einer vorher bestimmten Reihenfolge selbsttätig einzustellen. Diese Vorrichtung
bestellt aus einem Paar koaxialer Zylinder 286 und 287, die auf dem Bund 229 aufliegen
und in welchen Kolben 288 und 289 angeordnet sind. Wie Fig. II zeigt, wird der Kolben
289 durch eine Feder 29o und der Kolben 288 durch eine Feder 29I nachgiebig nach
oben gedrückt. Der Kolben 288 ist mit einer rohrförmigen Kolbenstange 292 versehen,
die einen verjüngten oberen Endteil aufweist, der mit dem Kolben 288 durch eine
Mutter 293 verbunden ist, und einen verbreiterten unteren Endteil, der mit einem
mittleren rohrförmigen Kolbenstangenteil 294 durch ein Kugellager 295 drehbar verbunden
ist. Das Kugellager 295 ermöglicht eine relative Drehung des oberen Kolbenstangenteiles
292 und des mittleren Kolbenstangenteiles 294, verhindert jedoch eine relative Axialbewegung
dieser `feile. Der obere Endteil des mittleren
Kolbenstangenteiles
294 ist in der verhältnismäßig engen Paßbohrung 296 verschiebbar geführt, die am
oberen Ende der Werkzeugspindel 223 ausgebildet ist. Dieser obere Endteil des mittleren
Kolbenstangenteiles erstreckt sich auch durch die Bohrung 297, die im konischen
Schaft 239 des Schlichtwerkzeuges 24o vorgesehen ist. Der mittlere Kolbenstangenteil
294 weist einen verbreiterten, außen mit Gewinde versehenen unteren Endteil 298
auf, der innerhalb der Hülse 252 des Schlichtwerkzeuges 24o angeordnet und mit einem
rohrförmigen unteren Kolbenstangenteil 299 verschraubt ist, welcher in die Hülse
253 des Schlichtwerkzeuges 24o hineinreicht. Das untere Ende des unteren Kolbenstangenteiles
299 ist mit einem Universalgelenkteil 3oo durch Schweißen oder in anderer geeigneter
Weise starr verbunden. Der Teil 3oo weist ein Paar diametral gegenüberliegende Ösen
3oI auf, die durch Zapfen 302 mit einem Ring 303 drehbar verbunden
sind, der seinerseits durch Zapfen 305
mit einem Paar diametral gegenüberliegender
Ösen 3o4 drehbar verbunden ist, welche mit dem oberen Ende des rohrförmigen Daumenteiles
277 aus einem Stück bestehen und gegenüber den Zapfen 3o2 um 9o° versetzt angeordnet
sind. Diese Konstruktion bildet ein Universalgelenk zwischen dem unteren Kolbenstangenteil
299 und dem rohrförmigen Daumenteil 277, welches eine beschränkte Universalbewegung
zwischen dem unteren Ende der Kolbenstange und dem Daumen 277 ermöglicht. Die hin
und her gehende Bewegung des Kolbens 288 wird durch die Stangenteile 292, 294 und
299 auf den Daumenteil 277 übertragen.
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Der Kolben 289 ist mit einem oberen Kolbenstangenteil 3o6 versehen,
der an einem mittleren Kolbenstangenteil 3o7 durch einen Kugellagerteil 3o8 befestigt
ist, der eine Drehung des mittleren Kolbenstangenteiles 3o7 relativ zum Kolbenstangenteil
3o6 ermöglicht, jedoch eine Axialbewegung dieser Teile verhindert. Das untere Ende
des mittleren Kolbenstangenteiles 3o7 ist bei 3o9 mit einem unteren Kolbenstangenteil
3Io verschraubt, der am unteren Ende einen verjüngten Endteil 3II aufweist, welcher
in einer am oberen Ende des Daumenteiles 278 ausgebildeten Hülse 3I2 sitzt. Der
verjüngte Endteil 3II ist am Daumen 278 durch eine Zapfen- und Schlitzverbindung
befestigt, die aus einem Zapfen 3I3 und einem Schlitz 3I4 be steht. Die hin und
her gehende Bewegung des Kolbens 289 wird durch die aus den Teilen 3o6, 3o7 und
3Io bestehende Kolbenstange auf den Daumen 278 übertragen.
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Für diese besondere Vorherbestimmung der Stoßlängen und der Grenzstellungen
der Daumen 277 und 278 sind Vorkehrungen getroffen. Die Vorrichtung, mittels welcher
die Stoßlänge und die Grenzstellungen des Daumens 277 vorherbestimmt werden, ist
am unteren Ende der Fig. I2 dargestellt. Diese Vorrichtung besteht aus einer Büchse
3I5, die sich durch einen Schlitz 3I6 im mittleren Kolbenstangentei1 3Io und durch
in der Hülse 253 des Werkzeuges 24o ausgebildete Schlitze 3I7 hindurch erstreckt.
Die Büchse 3I5 sitzt in dicht passenden Ausnehmungen 3I8 des unteren Kolbenstangenteiles
299 und kann sich mit demselben relativ zum Schlichtwerkzeug bewegen. Ein Zapfen
3I9 geht durch die Büchse 3I5 hindurch und weist gegenüberliegende Endteile auf,
die in Ausnehmungen 32o eines Ringes 32I gelagert sind, welcher am Ende der Hülse
253 des Schlichtwerkzeuges konzentrisch befestigt ist. Der Ring 32I ist einstellbar
und in seiner Axialbewegung durch mit ihm zusammenwirkende Stellringe 322 und 323
begrenzt. Der Stellring 322 ist bei 324 auf den äußeren Umfang der Hülse 253 aufgeschraubt
und der Stellring 323 und 325 auf den äußeren Umfang des Stellringes 322. Der Stellring
323 erstreckt sich nach unten bis über den Ring 32I und ist mit einer Anschlagfläche
326 versehen, die mit dem unteren Ende des Ringes 321 zwecks Begrenzung der Abwärtsbewegung
desselben in Eingriff treten kann. Der Stellring 322 ist mit einem unteren Ende
327 versehen, das mit dem oberen Ende des Ringes 32I zwecks Begrenzung der Aufwärtsbewegung
desselben in Eingriff treten kann. Die Stellringe 322 und 323 können in einer eingestellten
Lage durch eine Stellschraube 328 lösbar befestigt werden, deren inneres Ende als
Stift ausgebildet ist, welcher in an der Außenseite des Stellringes 322 ausgebildete
Schlitze 329 eingreift. Der Ring 32I ist mit einer federbelasteten Kugel 33o versehen,
welche in eine entsprechende Nut des Stellringes 323 eingreift, um den Ring nachgiebig
in seiner oberen Grenzstellung zu halten. Wenn die Stellschraube 328 entfernt ist
und der Stellring 322 verdreht wird, indem man ihn auf dem Gewinde 324 nach oben
schraubt, wird die obere Grenzstellung des Ringes 32I gehoben, um den Daumen 277
entsprechend einzustellen. Wenn man den Stellring 323 relativ zum Stellring 322
in entgegengesetzten Richtungen verdreht, wird die Anschlagfläche 326 gehoben bzw.
gesenkt, um die untere Grenzstellung des Ringes 321 zu verändern. Der in Fig. 12
dargestellte Zwischenraum zwischen der Anschlagfläche 326 und dem unteren Ende des
Ringes 321 veranschaulicht die Größe der Bewegung; die bei dem dargestellten Sitz
der Stellringe möglich ist.
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Dieser Zwischenraum kann durch die an den Enden desselben vorgesehenen
Begrenzungen vergrößert oder verringert werden, oder gewünschtenfalls können beide
Grenzstellungen gehoben oder gesenkt werden. Durch diese Konstruktion kann der Daumen
277 eingestellt werden, um die äußersten und innersten Grenzstellungen der Blöcke
264 vorherzubestimmen, mit welchen er zusammenwirkt.
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Ähnliche Stellringe 322' und 323' sind an der Hülse 253 des Werkzeuges
vorgesehen, um die Stoßlänge und die Grenzen der Bewegung des unteren Kolbenstangenteiles
310 vorherzubestimmen, welcher den Daumen 278 betätigt. Diese Vorrichtung ist in
Fig.13 dargestellt und ist im wesentlichen mit der oben beschriebenen Einstellvorrichtung
identisch. Jene Teile der Einstellvorrichtung des inneren Daumens, welche den Teilen
der in Fig. 12 dargestellten Einstellvorrichtung des äußeren Daumens entsprechen,
wurden mit denselben
Bezugsziffern versehen. Der Zapfen 3I9' der
Einstellvorrichtung des inneren Daumens und die Büchse 3I5' derselben liegen in
einer Ausnehmung, die in einer Verbreiterung 33I des unteren Kolbenstangenteiles
3Io vorgesehen ist, und die Enden der Büchse 3I5' sind gemäß Fig. I3 in Schlitzen
332 verschiebbar geführt, welche in der Hülse 253 des Schlichtwerkzeuges 24o ausgebildet
sind. Die Stellringe 322' und 323' können relativ zueinander und relativ zur Hülse
253 eingestellt werden, um sowohl die Stoßlänge der Kolbenstange 3Io und des an
derselben befestigten Daumens 278 als auch die Stellen, wo der Stoß der Kolbenstange
3Io endigt, vorherzubestimmen.
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Die Kolben 288 und 289 werden gewöhnlich in ihren entsprechenden Zylindern
durch Federn 29o und 29I in ihre obersten Stellungen gedrückt. Es ist eine Vorrichtung
vorgesehen. die in den Fig. I6 bis I8 dargestellt ist, um den Zylindern 286 und
z87 durch Einlaßöffnungen 333 und 334 selbsttätig Flüssigkeit zuzuführen. Diese
Vorrichtung besteht aus einem Schieber 335, welcher ein Gehäuse 336 aufweist, in
welchem ein Schieberkörper 337 drehbar befestigt ist. Der Schieberkörper 337 ist
mit einem Flüssigkeitseinlaß 338 versehen, welcher mit einer im Schieberkörper ausgebildeten
Leitung 339 in Verbindung steht. Das Gehäuse 336 weist einen Flüssigkeitsauslaß
34o auf, welcher durch eine biegsame Leitung 34I mit dem Einlaß 334 des Zylinders
287 verbunden ist, der eine Zapföffnung 342 aufweist. Am Schiebergehäuse 336 ist
ein weiterer Flüssigkeitsauslaß 343 vorgesehen und durch eine biegsame Leitung 347
mit dein Einlaß 333 des Zylinders 286 verbunden, der ebenfalls mit einer Zapföffnung
348 versehen ist. Die Flüssigkeitsauslässe 34o und 343 und die Leitung 339 des Schieber-Körpers
337 sind so konstruiert und angeordnet, daß bei der in Fig. I6 dargestellten Stellung
des Schieberkörpers die Flüssigkeitszufuhr zu den Auslässen 34o und 343 abgeschnitten
ist und die Kolben 288 und 289 durch die Federn 29o und 29I in ihren obersten Stellungen
gehalten werden. Unter diesen Umständen sind beide Schleifelemente 268 und 269 zurückgezogen,
und das Werkzeug kann in die Bohrung eines Werkstückes eingeführt werden. Durch
Drehung des Schieberkörpers mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch eine nachstehend
beschriebene Vorrichtung wird zuerst dem Auslaß 34o Druckflüssigkeit zugeführt,
während der Auslaß 343 noch verschlossen ist. Dadurch wird der Kolben 287 gegen
die Wirkung der Feder 29o nach unten gedrückt, und die Schleifelemente 269 werden
nach außen gegen das Werkstück gepreßt, während sich die Schleifelemente 268 noch
in ihrer zurückgezogenen Stellung befinden. Nach Betätigung des Werkzeuges mit diesem
Satz Schleifelemente während eines vorherbestimmten Zeitraumes wird der Auslaß 343
des Schiebergehäuses geöffnet, so daß die Auslässe 34o und 343 gleichzeitig mit
Druckflüssigkeit gespeist werden, um gleichzeitig beide Kolben 288 und 289 und beide
Daumenteile 277 und 278 nach unten zu bewegen, so daß beide Sätze Schleifelemente
gleichzeitig gegen das Werkstück angepreßt werden. Durch weitere Drehung des Schieberkörpers
337 wird die Druckflüssigkeitszufuhr zum Auslaß 34o unterbrochen, während der Auslaß
343 weiter mit Druckflüssigkeit gespeist wird, so daß die Schleifelemente 269 außer
Eingriff mit dem Werkstück gebracht werden können und nur die Schleifelemente 268
gegen dasselbe angepreßt werden. Schließlich wird durch fortgesetzte Drehung des
Schieberkörpers 337 auch die Verhindung der Leitung 339 mit dem Auslaß 343 unterbrochen,
so daß beide Auslässe von der Flüssig-Keitszufuhr abgeschnitten sind und die Feder
276 alle Schleifelemente in ihrer zurückgezogenen Stellung halten kann, wodurch
die Herausnahme des Werkzeuges aus der zylindrischen Bohrung des Werkstückes erleichtert
wird.
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Die Tätigkeit dieser Schiebervorrichtung kann in einem vorher bestimmten
Zeitraum selbsttätig gesteuert werden durch Antrieb des Schieberkörpers 337 mittels
eines selbsttätig gesteuerten Motors 344, der gemäß Fig. I7 eine Welle 345 aufweist,
auf welcher eine Schnecke 346 sitzt, die mit einem Schneckenrad 347 kämmt, welches
von einer Welle 348 getragen wird, auf welcher der Schieberkörper 337 drehbar angeordnet
ist. Der Motor 344 kann daher den Schieberkörper mit einer bestimmten Geschwindigkeit
antreiben und wird durch einen in Fig. I7 dargestellten Stromkreis mit Strom gespeist.
Eine Leitung 349 führt von einer der Stromspeiseleitungen 35o zu einer Klemme des
Motors. Die andere Klemme des Motors 344 ist durch eine Leitung 35I mit einem festen
Kontakt 352 eines Schalters 353 verbunden. Der Schalter 353 weist einen beweglichen
Kontakt 354 auf, der durch eine Leitung 355 mit der anderen Stromspeiseleitung verbunden
ist. Der bewegliche Kontakt 354 wird in zeitlicher Abhängigkeit von der Drehbewegung
des Schieberkörpers 337 durch einen Daumen 356 betätigt, welcher so konstruiert
und angeordnet ist, daß er den Stromkreis des daumenbetätigten Schalters öffnet,
wenn der Schieberkörper 337 die in Fig. 16 dargestellte Lage erreicht. Auf diese
Weise werden alle Schleifelemente in ihrer zurückgezogenen Stellung gehalten, während
das Werkzeug vom Werkstück entfernt wird und bis der Motor 3.i:1. in der nachstehend
beschriebenen Weise wieder angelassen wird, um die Drehung des Schieberkörpers auszulösen
und den Daumen 356 in eine solche Lage zu bringen, daß er den Haltestromkreis durch
die Schalterkontakte 352 und 354 vervollständigt.
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Während des Beginnens jeder Tätigkeit der Vorrichtung wird der Motor
344 vorübergehend erregt, um den obigen Zweck durch einen Schalter 357 zu erfüllen,
der zur Steuerung der hin und her gehenden Bewegung des Wagens :216 an den senkrecht
stehenden Stützen 215 des Maschinenbettes dient. Dieser Schalter enthält ein Paar
Kontakte 358, die über die Leitungen 351 und 355 durch Leitungen 359 verbunden sind.
Die Klemmen 358 können leitend verbunden sein, um die Schaltkontakte 35-2 und 354
durch einen Kolben 36o zu verbinden, der am :Maschinenbett drehbar befestigt
ist
und gewöhnlich durch eine Feder 36I nachgiebig außer Berührung mit den Kontakten
358 gehalten wird. Die Stange des Kolbens weist ein abgeschrägtes Ende 362 auf,
das in der Bahn eines Winkelhebels 363 angeordnet ist, welcher bei 364 am Wagen
2I6 drehbar befestigt ist. Der Winkelhebel 363 wird gewöhnlich durch eine Feder
365 in der in Fig. I8 dargestellten Lage gehalten. Eine Drehung des Hebels 363 im
Gegenuhrzeigersinn aus der in Fig. I8 dargestellten Lage wird durch Anschlag des
Hebels gegen eine Fläche des Wagens verhindert, und so wird während eines kleinen
Teiles der Abwärtsbewegung des Wagens, nachdem das Werkzeug in das Werkstück eingeführt
wurde, der Kolben 36o gemäß Fig. I8 nach rechts bewegt, um den Motorstromkreis über
die Klemmen 358 zu schließen. Die weitere Abwärtsbewegung des Wagens bringt den
Winkelhebel 363 außer Eingriff mit dem Ende 362 des Schalterkolbens 36o, und zu
dieser Zeit hat der Daumen 356 den die Kontakte 352 und 354 umfassenden Schalter
geschlossen, und die erwähnte Kreisbewegung der Schaltervorrichtung beginnt. Während
sich der Wagen 2I6 zwecks Herausnehme des Werkzeuges aus dem Werkstück nach oben
bewegt, dreht sich der Winkelhebel 363 frei um seine Drehachse 364, um die Rückkehr
des Wagens in seine Ausgangslage ohne Betätigung des Schalterkolbens 36o zu ermöglichen.
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Die erwähnte Reihenfolge der Anwendung der Schleifelemente 268 und
269 kann gewünschtenfalls abgeändert werden durch entsprechende Steurung der Betätigung
der Kolben 288 und 289. Dies kann gewünschtenfalls durch Handsteuerung erzielt werden,
indem man die Zufuhr von Druckflüssigkeit zu den Zylindern 287 und 286 nur durch
eine nicht dargestellte entsprechende, von Hand steuerbare Schiebeeinrichtung steuert.
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Wenn man zur Ausführung des erfindungsgemäßen Schlichtverfahrens die
Vorrichtung gemäß den Fig.9 und weiter bis I8 verwendet, kann das schmierende Kühlmittel
durch eine Leitung 2oo zugeführt werden.
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Die Schlicht- oder Schleifelemente eines erfindungsgemäßen Werkzeuges
der erwähnten Art, wie es unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und weiter bis I8 beschrieben
wurde, können zurückgezogen werden, um die Einführung des Werkzeuges in eine Bohrung
eines Werkstückes zu ermöglichen, sodann in Eingriff mit der zu bearbeitenden Oberfläche
gebracht und schließlich wieder zurückgezogen werden, um die Herausnehme des Werkzeuges
aus dem Werkstück zu erleichtern, trotzdem das Werkzeug entweder eine drehende oder
eine hin und her gehende Bewegung oder gleichzeitig in der erwähnten Weise eine
drehende und eine hin und her gehende Bewegung ausführt. Obwohl die Körnung der
Schleifelemente in einem sehr weiten Bereich abgeändert werden kann, wurde gefunden,
daß ein Werkzeug der obenerwähnten Art, das abwechselnd mit Steinen von o,oo25 mm
und o,oo5 mm Korngröße versehen ist, ungefähr in der Hälfte der Zeit bessere Ergebnisse
sowie glattere und vollkommenere Oberflächen liefert, als mit besonders feinkörnigen
Steinen, beispielsweise von o,oI mm Korngröße, erzielt werden können.
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Die Vorrichtung gemäß den Fig. I9 bis 2I stellt eine besondere Einrichtung
zur Kühlung der Werkstückoberfläche während des Schlichtvorganges dar. Gemäß den
Fig. I9 bis 2I besteht die in denselben dargestellte Vorrichtung aus einem Maschinenbett
4Io auf dem ein Wagen 4II hin und her beweglich angeordnet ist. Der Wagen 4II ist
zwischen entsprechenden Führungsteilen 4I2 angeordnet, welche seine Bewegung auf
eine im wesentlichen geradlinige Bahn in der Längsrichtung des Maschinenbettes 4Io
beschränken. Auf dem Wagen 4II sind bewegliche und unbewegliche Spindeln 4I3 und
4I4 angeordnet, zwischen welchen ein Werkstück 4I5 befestigt ist, das gemäß Fig.
I9 beispielsweise ein Zylinder ist. Die bewegliche Spindel 4I3 kann an einem Ende
des Zylinders 4I5 in der üblichen Weise nicht drehbar befestigt werden und ist mit
einem Getrieberad 4I6 versehen, das mit einem Ritzel 4I7 kämmt, welches auf der
Welle eines Motors 4I8 sitzt, durch welchen das Werkstück während der Tätigkeit
der Vorrichtung angetrieben wird. Der Wagen 4II kann relativ zum Maschinenbett 4Io
durch eine Kurbel 4I9 und Verbindungsstange 42o hin und her bewegt werden, die vom
Motor 42I durch einen Riemen 422 angetrieben werden. Ein Ende der Verbindungsstange
42o ist an einer nach unten ragenden Öse 423 befestigt, die am Wagen 4II sitzt und
durch einen Schlitz 424 der oberen Fläche des Maschinenbettes 4Io reicht. Das andere
Ende der Verbindungsstange 42o ist bei 425 an einem Zapfen der Kurbel 4I9 gelagert.
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Am Maschinenbett 4Io ist ein Werkzeugträger 426 befestigt, der ein
Schleifwerkzeug 427 trägt, das aus einem Motor 428 mit einer Welle 429 und einem
Element 43o besteht. Der Werkzeugträger 426 besteht ferner aus einem senkrecht stehenden
Ständer 43I und einem zwischen den Enden desselben bei 433 drehbar befestigten Hebel
432. Der Werkzeugträger 426 ist in Fig. 2I in Seitenansicht dargestellt, welche
zeigt, daß das Werkzeug 427 am linken Ende des Hebels 432 befestigt ist und durch
ein einstellbares Gegengewicht 434 teilweise oder ganz im Gleichgewicht gehalten
wird. Das linke Ende des Hebels 432 ist jochförmig ausgebildet, und zwischen den
Armen desselben sitzt eine Hülse 435 mit einer zentralen Bohrung, durch welche hindurch
ein verlängertes Motorwellenlager 436 gelagert und gemäß F'ig. i9 an ihrem unteren
Ende mit einem exzentrisch angeordneten, nach unten reichenden Antriebszapfen 437
versehen ist. In einer am unteren Ende der Hülse 435 ausgebildeten Nut 438 ist ein
Gleitblock 439 hin und her beweglich angeordnet, der nach unten reichende Flansche
440 zur Aufnahme eines Schleifelementhalters 441 aufweist. Der Gleitblock 439 ist
durch die Nut 438 auf eine parallel zu oder im allgemeinen in der Richtung der Drehachse
des Werkstückes 415 verlaufende, hin und her gehende Bewegung beschränkt. Der Halter
441 weist eine
senkrecht stehende, mit einer Ausnehmung versehene
Öse 442 auf, die gemäß Fig. 2I zwischen den Flanschen 44o des Gleitblockes 439 sitzt
und welche an den Flanschen 44o durch einen heraüsziehbaren Zapfen 443 drehbar befestigt
ist. Der Zapfen 443 erstreckt sich quer zur Bahn der hin und her gehenden Bewegung
des Blockes 439 und erlaubt eine Drehbewegung des an demselben befestigten Schleifelements
43o beim Anpassen desselben an die Oberfläche des Werkstückes. Der Gleitblock 439,
der Halter 44I und das Schleifelement 43o können relativ zur Hülse 435 durch den
Exzenterzapfen 437 in hin und her gehende Bewegung versetzt werden, welcher in einen
im Gleitblock 439 ausgebildeten, in der Querrichtung verlängerten Schlitz hineinreicht.
Das Schleifelement 43o wird vorzugsweise mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit
und verhältnismäßig kurzen Stößen hin und her bewegt im Vergleich zur verhältnismäßig
langsameren und längeren hin und her gehenden Bewegung des Wagens 4II relativ zum
Maschinenbett 4Io. In diesem Falle sind zwei Stufen der hin und her gehenden Bewegung
zwischen dem Werkstück und dem Schleifelement vorgesehen unter gleichzeitiger Drehung
des Werkstückes. Das Schleifelement kann gegen das Werkstück durch eine Feder 445
nachgiebig angepreßt werden, die am einen Ende am Ständer 431 und am anderen Ende
am Hebel 432 des Werkzeugträgers 426 befestigt ist. Diese Feder kann dazu dienen,
unabhängig die Kraft vorher zu bestimmen, mit welcher das Schleifelement gegen das
Werkstück angepreßt wird, indem durch entsprechende Einstellung des Gewichtes 432
das kombinierte Moment des Schleifwerkzeuges 427 und des linken Endteiles des Hebels
432 um ihre Drehachse 433 vergrößert oder verringert wird. Gewünschtenfalls kann
die Einstellung des Gewichtes am rechten Ende des Hebels 432 vorgenommen werden.
Das Werkstück kann in einem wärmeisolierten Behälter vorgekühlt werden. Dieser Behälter
kann durch eine Schlange künstlich gekühlt werden, der das Kühlmittel zugeführt
wird, oder er kann auf eine entsprechende, niedrige Temperatur gekühlt werden, indem
man in das Innere desselben Trokkeneis einbringt. Nachdem das Werkstück auf eine
Temperatur zwischen Io und -23° gekühlt wurde, kann es herausgenommen und zwischen
den Spindeln 4I3 und 4I4 der in Fig. I9 dargestellten Vorrichtung befestigt werden.
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Außergewöhnlich rasches Ansteigen der Temperatur des Werkstückes kann
verhindert werden, indem man auf dasselbe ein Kühlmittel aufbringt, das aus Flüssigkeiten
der gewöhnlich für diesen Zweck verwendeten Art besteht und welches auf eine entsprechend
niedrige Temperatur zwischen Io und - 23° gekühlt wurde. Die Abkühlung des Kühlmittels
kann durch Anordnung eines mechanischen Kühlsystems erzielt werden, das aus einem
Kompressor 45o mit einer Druckauslaßöffnung besteht, die durch eine Leitung 45I
mit einem Verdichter 452 verbunden ist, aus welchem gasförmiges Medium einer Expansionsschlange
453 durch ein Expansionsventil 456 zugeführt wird. Die Expansionsschlange 453 ist
in einem Kühlbehälter 457 angeordnet, und ihr Rücklaufende 458 ist mit der Saugseite
des Kompressors 45o verbünden.
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Das Kühlmittelumlaufsystem besteht aus einer Pumpe 459, die vom Motor
42I durch einen Riemen 46o angetrieben werden kann, und der Einlaß der Pumpe 459
besteht mit einem Auslaß 46I des Behälters 457 in Verbindung, während mit dem Auslaß
der Pumpe eine Leitung 462 verbunden ist, deren Auslaßöffnung 463 in unmittelbarer
Nähe der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstückes 4I5 angeordnet ist und gekühltes
Kühlmittel auf dieselbe aufbringen kann. Das auf diese Weise auf das Werkstück aufgebrachte
gekühlte Kühlmittel kann dazu verwendet werden, eine übermäßige Zunahme der Temperatur
der Oberfläche des vorgekühlten Werkstückes während des Schlichtvorganges zu verhindern.
Gewünschtenfalls kann ein Werkstück ohne Vorkühlung auf einer entsprechend niedrigen
Temperatur gehalten werden, indem man nur einen Strom gekühlten Kühlmittels auf
dasselbe aufbringt. Die Kühlung der Oberfläche von Werkstücken, insbesondere von
Werkstücken von verhältnismäßig geringen Abmessungen, kann auf diese Weise erfolgreich
durchgeführt werden. Jedenfalls wird das durch die Auslaßöffnung 463 der Leitung
462 aufgebrachte Kühlmittel in einem trogförmigen Behälter 464 gekühlt, der einen
Auslaß 465 aufweist, welcher durch einen biegsamen Schlauch 466 mit einem Einlaß
467 des Kühlbehälters 457 verbunden ist.
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Wie oben erwähnt, ergeben am Werkstück ausgeführte Arbeitsverfahren,
wie Zerspanen oder Schleifen, durch welche erhebliche Metallmengen von der Oberfläche
des Werkstücks entfernt werden, Grate und Unregelmäßigkeiten der Oberfläche. Infolge
des durch diese Arbeitsverfahren verursachten hohen Temperaturanstieges an der Oberfläche
des Werkstückes wird angenommen, daß diese Grate und Unregelmäßigkeiten von Metall
gebildet werden, das verhältnismäßig weich und von amorphem Gefüge der Oberfläche
des das Werkstück bildenden Hauptkörpers aus kristallinischem Metall übergelagert
ist. Es wird angenommen, daß das Schlichtverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
das ganze amorphe Metall entfernt und das darunterliegende kristallinische Metall
bloßlegt, da dieses Schlichtverfahren derart ausgeführt wird, daß es nicht mit einer
Temperaturzunahme verbunden ist, .die genügt, um mehr amorphes Metall zu erzeugen
oder das darunterliegende kristallinische Metall bildsam und zerkratzbar zu machen.
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Selbstverständlich können verschiedene Abänderungen der beschriebenen
Vorrichtungen getroffen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.