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Die Erfindung betrifft eine Poliermaschine, bestehend aus einem Bett mit einem Spindelstock, an dessen Spindel ein Spannfutter für das zu bearbeitende Werkstück befestigt ist, und aus einem in der verlängerten Spindelachse angeordneten, unter dem Einfluss einer Feder stehenden, gegenüber dem
Spannfutter von einem Motor axial hin-und herbewegten Werkzeughalter, in den das Polierwerkzeug eingesetzt ist.
Bohrungen in nach einem Pulvermetallurgie-Verfahren hergestellten Werkstücken aus Hartmetallen od. dgl. müssen auf eine besondere Glätte bearbeitet werden, um die Funktion des Werkstückes sicherzustellen. Solche Werkstücke sind z. B. die zum Fliesspressen und Ziehen dienenden Werkzeuge, bei denen das Läppen der Bohrungen unerlässlich ist, da nur dadurch eine einwandfreie Qualität des mit dem
Werkzeug hergestellten Werkstückes erreicht werden kann. Bei Fliesspress- und Ziehwerkzeugen machen daher die an die Oberflächenbeschaffenheit des gepressten oder gezogenen Werkstückes gestellten
Qualitätsforderungen eine einwandfreie Glätte der Werkzeugoberfläche notwendig.
Aus den erwähnten Gründen muss die Oberflächenrauhigkeit des Werkzeuges unter 0, 08 p liegen.
Da Hartmetalle zu den am schwersten zu bearbeitenden Materialien gehören, stellt das Polieren von deren Oberflächen eine schwierige Aufgabe dar. Zahlreiche Maschinen wurden zum Polieren von Bohrungen in derartigen Werkstoffen bereits vorgeschlagen, aber keine von ihnen war imstande, das Polieren mit einer befriedigenden Wirtschaftlichkeit und Qualität durchzuführen.
Bei der Mehrzahl der bekannten Poliermaschinen wird sowohl das Werkstück, wie auch der Polierdorn gedreht, wobei der Dorn gleichzeitig eine axiale, hin-und hergehende, geradlinige Bewegung durchführt.
Die aus der Drehbewegung des Werkstückes und des Polierdorns resultierende relative Umfangsgeschwin- digkeit ist etwa um eine Grössenordnung höher, als diejenige der geradlinigen Bewegung des Polierdorns ; infolgedessen entstehen bei der Berührung zwischen der Bohrung des Werkstückes und der Mantelfläche des Polierdorns an der Oberfläche der Bohrung wendelförmige mit geringer Steigung verlaufende
Schleifspuren bzw. Rillen. An den Enden der Bohrungen, wo der Polierdorn lange mit der Oberfläche der
Bohrung in Berührung steht und die Oberfläche der Bohrung längere Zeit geschliffen wird, entsteht eine wahrnehmbare Ringrille.
Bei im Fliesspressverfahren hergestellten Werkstücken und bei gezogenen Hülsen wird die Arbeitsbewegung durch die in der Bohrung vorhandenen, quer zur Bewegungsrichtung liegenden ringförmigen Rillen gehemmt, wobei die Oberfläche des hergestellten Werkstückes beeinträchtigt und das Ausstossen des fertigen Werkstückes erschwert wird.
Der Nachteil der bekannten Poliermaschinen liegt nicht nur darin, dass die Geschwindigkeit der geradlinigen Bewegung des Polierdorns viel niedriger ist, als die Umfangsgeschwindigkeit des Polierdorns bzw. des Werkstückes, sondern, dass die geradlinige Hin-und Herbewegung im allgemeinen mechanisch erzeugt wird. Dies ruft ein lautes Geräusch hervor, das die in der Umgebung arbeitenden Personen schwer belastet. Dieses Geräusch wird dadurch hervorgerufen, dass die geradlinige Hin- und Herbewegung des Polierdorns durch eine Nockenscheibe bewirkt wird.
Es sind Poliermaschinen bekannt, bei denen die geradlinige Hin- und Herbewegung des Polierdorns unter Zuhilfenahme eines hydraulischen oder pneumatischen Zylinders ausgeführt wird. Pneumatische Zylinder arbeiten ebenfalls geräuschvoll ; wie bei hydraulischen Zylindern wird die Dichtung oft schadhaft und die Vorrichtung muss häufig repariert werden.
Neben den komplizierten, verhältnismässig hohe Investitionskosten beanspruchenden Poliermaschinen sind auch einfachere Vorrichtungen bekannt. Bei einer derselben wird auf einen, aus Holz, z. B. aus Weichholz hergestellten Zapfen Polierpaste mit Körnern von 1 bis 5 u aufgetragen, wobei der Zapfen während der Drehung des Werkstückes in der Bohrung axial hin-und herbewegt wird. Eine 2 mm lange Bohrung mit 10 mm Durchmesser muss etwa 4 h lang poliert werden, um die gewünschte Oberflächengüte zu erreichen.
Der Polierzapfen aus Holz wird in einer Einspannvorrichtung oder in der Hand gehalten. In beiden Fällen stellt das Polieren einen recht mühsamen Arbeitsvorgang dar. Der Durchmesser des Polierzapfens ist immer kleiner, als der der Bohrung. Infolgedessen berührt der Zapfen nicht den gesamten Umfang der Bohrung.
Wenn der Polierzapfen nicht festgespannt ist, kann seine Achse mit der Bohrungsachse einen Winkel einschliessen, wodurch die Bohrung statt wie vorgesehen zylindrisch, an einzelnen Stellen konisch wird.
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Die Erfindung setzt sich zum Ziel, eine Poliermaschine zu schaffen, die das Entstehen von Rillen in der Umfangsrichtung der Bohrungen in aus Hartmetall od. dgl. hergestellten Werkstücken vermeidet und mit der das Polieren gegenüber den bekannten Poliermaschinen bedeutend rascher, in der gleichen oder sogar in einer besseren Qualität, wirtschaftlicher und ohne körperlichen Kraftaufwand durchgeführt werden kann.
Dieses Ziel wird bei einer Poliermaschine der eingangs genannnten Art erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Werkzeughalter gegenüber einem Bett am angeordneten Schlitten od. dgl. mittels zweier, seinem vorderen und seinem hinteren Ende zugeordneter Halteringe abgestützt ist, wobei zwischen dem Werkzeughalter und jedem Haltering, über dem Umfang des Werkzeughalters gleichmässig verteilt, drei Rohrstücke aus Federstahl od. dgl. angeordnet sind, die mit ihren Querschnitten in Axialebenen liegen und die einerseits am Haltering und anderseits am Werkzeughalter, z. B. durch Schrauben befestigt sind.
Vorzugsweise ist an dem, dem Polierwerkzeug gegenüberliegenden Ende des Werkzeughalters eine Gabel befestigt, in der mittels einer Achse eine vorzugsweise an ihrem Umfang bombierte Rolle, die gegebenenfalls mit einem Überzug aus Gummi od. dgl. versehen ist, drehbar gelagert ist, wobei der Rolle eine umlaufende Nockenscheibe mit einem Überzug aus Gummi od. dgl. zugeordnet ist.
Die erfindungsgemässe Poliermaschine wird an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert : Fig. l zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine
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schematischer Seitenansicht ein Detail eines andern Ausführungsbeispieles wiedergegeben.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Werkstück-1--in einem Spannfutter eingespannt, das von dem Elektromotor --2-- angetrieben wird. Ein aus Holz, vorzugsweise aus Weichholz hergestellter Polierzapfen --3-- ist in einer Patrone --4-- eingespannt. Ein Werkzeughalter --5-- nimmt das kegelige Ende der Patrone --4-- auf, wobei in das der Patrone entgegengesetzte Ende des
Werkzeughalters ein Magnetkern --6-- eingeschraubt ist. In dem Werkzeughalter --5-- ist rund um den Magnetkern --6-- eine Sackbohrung --7-- vorgesehen, in die eine als Druckfeder wirkende Schrauben- feder --8-- eingesetzt ist.
Das Bett --9-- der Poliermaschine besitzt eine Schwalbenschwanzführung, auf der ein Schlitten - gleitet. Der Schlitten --10-- kann in der gewünschten Stellung arretiert werden.
In der Oberseite des Schlittens --10-- sind in Normalebenen zur Achse des Werkzeughalters --5-Nuten eingearbeitet, in denen Halteringe --11-- angeordnet sind. Die Halteringe --11-- werden in den Nuten mit Hilfe von Schrauben --12-- befestigt. An der Innenseite jedes einzelnen Halteringes --11-- sind Rohrstücke --13-- aus Federstahl mit Hilfe z. B. von Schrauben --14-- befestigt ; die Rohrstücke --13-- sind gegeneinander um 1200 versetzt, so dass in jedem einzelnen Haltering --11-- je drei federnde Rohrstücke --13-- angeordnet sind.
Die den Schrauben --14-- diametral gegenüberliegenden Bereiche der Rohrstücke --13-- sind mit Schrauben --15-- am Werkzeughalter --5-- befestigt, wodurch die insgesamt sechs Rohrstücke --13-- den Werkzeughalter --5-- im Inneren der Halteringe --11-- halten. Da die federnden Rohrstücke --13-- gleiche Abmessungen aufweisen, sind der Werkzeughalter --5-- und die Halteringe --11-- koaxial zueinander angeordnet.
An der dem Werkstück --1-- gegenüberliegenden Seite des Schlittens--10--ist ein Bock --16-befestigt, an welchem sich das äussere Ende der Schraubenfeder --8-- abstützt. Der Magnetkern --6-erstreckt sich durch ein in dem Bock --16-- vorhandenes Loch hindurch in den Elektromagneten --17--.
Bei der erfindungsgemässen Poliermaschine dreht sich das Werkstück --1--, dem Polierzapfen-3wird jedoch keine Drehbewegung erteilt. Der Polierzapfen führt zusammen mit dem Werkzeughalter--5-und dem Magnetkern --6-- eine hin- und hergehende geradlinige Bewegung aus, u. zw. 3000 Hübe/min, wenn der Elektromagnet --17-- an ein Netz mit 50 Hz angeschlossen ist. Die Länge des Hubes ist einstellbar.
Diese Bewegung wird von den federnden Rohrstücken --13-- ermöglicht. Die Abmessungen, die Materialqualität und die Eigenschwingungszahl werden so gewählt, dass zur Bewegung des aus dem Polierzapfen --3--, der Patrone --4--, dem Werkzeughalter --5--, dem Magnetkern --6-- und den Rohrstücken --l3-- sowie aus der Schraubfeder --8-- bestehenden Systems eine möglichst geringe Kraft notwendig ist. Der Grossteil der Antriebskraft dient zur Überwindung der Reibung, die bei der Hin- und Herbewegung des Polierzapfens --3-- in dem Werkstück-l-auftritt.
Der Polierzapfen --3-- Wird vorteilhaft aus Weichholz, maschinell auf den genauen Durchmesser bearbeitet, hergestellt. Der Durchmesser des Polierzapfens --3-- wird so gewählt, dass gegenüber dem
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Durchmesser der Bohrung ein wenig grösser ist und der Zapfen sich in die Bohrung einschieben lässt. Während des Polierprozesses werden in einer Paste vorhandenen Schleifkörner auf die Oberfläche des Polierzapfens --3-- aufgetragen, die durch den Polierzapfen in das Innere der Bohrung gelangen.
Unterschreitet der Durchmesser des Polierzapfens --3-- den Nenndurchmesser der Bohrung des Werkstückes --1--, so wird der Polierzapfen ausgetauscht, wobei die Schleifkörner von dem abgenutzten Polierzapfen zurückgewonnen werden können.
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--13-- könnenhalter --5-- in Berührung kommen.
Bei der Antriebsvorrichtung gemäss Fig. 3 wird anstatt des Magnetkerns --6-- eine Stange --6a-- auf dem Werkzeughalter --5-- befestigt. An dem äusseren Ende der Stange --6a-- ist eine Gabel --18-angeordnet, an deren Achse --19-- eine Rolle --20-- gelagert ist. Der Mantel der Rolle --20-- ist bombiert.
Die Rolle --20-- stützt sich auf einer Nockenscheibe --22-- ab, die an einer rotierenden Welle --21-befestigt ist. Die Bewegung der Stange --6an und des Polierzapfens --3-- in Richtung zum Werkstück - wird von der Nockenscheibe --22-- bewerkstelligt, wogegen die Bewegung in der entgegengesetzten Richtung unter dem Einfluss der Schraubenfeder --8-- erfolgt, die bei der hier geschilderten Lösung am Werkzeughalter --5-- bzw. am Bock --l6-- abgestützt ist. Auf den Mantel der Nockenscheibe --22-- oder der Rolle --20-- wird vorteilhaft ein Überzug --23-- aus Gummi oder Kunststoff angebracht.
Die wichtigsten Vorteile der erfindungsgemässen Poliermaschine sind folgende : Die Zahl der Hübe des Polierzapfens beträgt ein Mehrfaches der Hubzahl bei bekannten Poliermaschinen, wodurch das Entstehen von ringförmigen Rillen an der Oberfläche der polierten Bohrung vermieden wird ; es bleiben höchstens Längsrillen nach dem Polierverfahren zurück. Demzufolge tritt in der Bohrung des aus Hartmetall hergestellten und mit der erfindungsgemässen Poliermaschine bearbeiteten Werkstückes ein wesentlich geringerer Widerstand gegenüber der axialen Bewegung des gezogenen oder in Fliesspressverfahren bearbeiteten Materials auf, wodurch die Flächengüte der auf solche Weise hergestellten Werkstücke alle Forderungen befriedigt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Polierprozess äusserst rasch und wirtschaftlich durchgeführt werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Poliermaschine für Bohrungen in Werkstücken aus Hartmetall od. dgl., bestehend aus einem Bett mit einem Spindelstock, an dessen Spindel ein Spannfutter für das zu bearbeitende Werkstück befestigt ist, und aus einem in der verlängerten Spindelachse angeordneten, unter dem Einfluss einer Feder stehenden, gegenüber dem Spannfutter von einem Motor axial hin-und herbewegten Werkzeughalter, in
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Werkzeughalter (5) gegenüber einem am Bett (9) angeordneten Schlitten (10) od. dgl. mittels zweier, seinem vorderen und seinem hinteren Ende zugeordneter Halteringe (11) abgestützt ist, wobei zwischen dem Werkzeughalter und jedem Haltering, über den Umfang des Werkzeughalters gleichmässig verteilt, drei Rohrstücke (13) aus Federstahl od. dgl. angeordnet sind, die mit ihren Querschnitten in Axialebenen
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