CH124187A - Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung hohlzylindrischer Arbeitsflächen. - Google Patents

Description

  Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung hohlzylindrischer Arbeitsflächen.    Den Gegenstand vorliegender Erfindung  bildet ein Verfahren und eine Vorrichtung  zur Bearbeitung hohlzylindrischer Arbeits  flächen. Gemäss dem Verfahren werden Rol  len längs Schraubenlinien auf der zu bearbei  tenden zylindrischen Fläche geführt, Auf  diese Weise wird das der Fläche nächstgele  gene Metall des zu bearbeitenden Gegenstan  des verdichtet und die Fläche geglättet.  



  Die Zeichnungen stellen schematisch Bei  spiele einer Vorrichtung zur Ausführung des  Verfahrens samt dem zu bearbeitenden  Gegenstande dar:  Abb. 1 ist ein Schnitt durch einen Zylin  der mit einem Futter, das bearbeitet wird;  Abb. 2 zeigt eine etwas abgeänderte Aus  führungsform der Vorrichtung zum Verdre  hen eines Halters;  Abb. 3 ist eine Endansicht zur Abb. 1,  in Richtung des Pfeils 3 gesehen;  Abb. 4 ist ein Einzelheitsschnitt durch  einen Halter nach Abb. 1;  Abb. 5 zeigt in Endansicht einen Kragen;  Abb. 6 ist ein Einzelheitsschnitt durch  den Halter nach Abb. 2;    Abb. 7 zeigt eine Abdichtungsrolle, und  Abb. 8 und 9 stellen schematisch den Un  terschied im Molekulargefüge an der zu bear  beitenden Fläche vor und nach deren Bear  beitung dar.  



  Der Zylinder 10, Abb. 1, ist in bekannter  Weise ausgebohrt und ein Futter 11 darin  eingesetzt. Dieses Futter mag aus Guss, Mes  sing oder Bronze bestehen. Die Vorrich  tung eignet sich zur Bearbeitung dieser Ma  terialien für Zylinder von Kraftmaschinen,  Pumpenzylinder oder wo auch immer eine  hohlzylindrische Arbeitsfläche gebraucht  wird.  



  Der zylindrische Halter 12 hat eine An  zahl Öffnungen 13, die längs     dem        Umfang    in  einem Winkel zur Längsachse des Halters  verlaufen und je eine Rolle 14 aufnehmen.  Dadurch befindet sich die Achse jeder Rolle  in einem Winkel zur Längsachse des Halters.  In dem Hohlraum 15 im Innern des Halters  ist der Spreizkopf 16 angeordnet. Auf der  Aussenfläche dieses Kopfes liegen die koni  schen und     bombierten    Rollen 14 auf. Damit  nun diese Rollen die ganze Innenfläche eines      Zylinders längs einer Mantellinie der Rolle  berühren können, muss die Achse jeder Rolle  schräg zur Längsachse des Halters stehen,  auch müssen die Rollen bombiert sein und  die Aussenfläche des Kopfes 16 muss sich  gegen das Ende verjüngen.

   Bei der Verschie  bung dieses Kopfes 16 im Bezug auf den  Halter 12 werden die Rollen nach auswärts  gedrängt, bis sie gegen die Zylinderwand an  liegen. In einer Mittelbohrung 17 des     Spreiz-          kopfes    befindet sich die Keilnut 18 zur Auf  nahme des Keils 19, welch letzterer auch in  eine entsprechende Nut des Zapfens 20 einer  Welle oder eines Dornes 21 eingelegt sein  kann. Dadurch wird der Spreizkopf zusam  men mit dem Dorn drehbar. Um Längsver  schiebung des Kopfes 16 mit Bezug auf die  sen Dorn ?1 nach aussen hin zu verhindern,  ist die Mutter 22 angeordnet.  



  Der Halter 12 setzt sich nach hinten hin  in einer zylindrischen Verlängerung 23 fort,  in welcher ein Lager 24 zur Aufnahme der  Achsbeanspruchung angeordnet ist. In dem  Dorn 21 befindet sich eine längere Keilnut  25 und der Dorn ist ferner auf einer verhält  nismässig langen Strecke mit Aussengewinde  ?6 versehen. Ein Ring 27 ist auf diesem  Dorn gleitbar und hat kein Innengewinde,  wohl aber einen Keilansatz 28, um gegen Ver  drehung durch Eingriff in die Nut 25 ge  sichert zu sein. Ein anderer mit Innenge  winde versehener Mutterring (Haltermutter)  29 wird also bei seiner Verdrehung den ge  windelosen Ring 27 nach der einen Richtung  hin verschieben.

   Der Gewindering 29 hat in  seiner Bohrung eine Aussparung zur Auf  nahme eines Druckstückes 30, in welches so  wohl wie in den Ring 29 Gewinde geschnit  ten ist, und dieses Druckstück 30 wird durch  die Stellschraube 31 gegen das Gewinde des  Dornes gedrückt. Dadurch wird der Ring 29  in seiner Einstellung gesichert, ohne dass eine  Zerstörung des Gewindes zu befürchten wäre.  Die beiden Ringe 27 und 29 bilden eine Lehre  zur Bestimmung der Tiefe des Vorschubes  des Spreizkopfes im Halter 12. Es wird auch  dadurch eine Verschiebung des Spreizkopfes  nach hinten hin, sowie nach vorne hin über    ein bestimmtes Mass hinaus unmöglich ge  macht.  



  Am äussern Ende hat der Dorn 21 die  Queröffnungen 32, 33 zum Einsetzen eines  Handgriffe, durch welchen er leichter ver  dreht werden kann, und das Ende 34 kann  zu dem gleichen Zweck vierkantig ausgebil  det. sein, damit das Aufsetzen eines     Werk-          zeuges    erleichtert wird.  



  Bei der Ausführungsform nach Abb. 2  und 6 besteht der Halter 35 mit einem langen  Hülsenansatz 36 aus einem. Stück. Der Hül  senansatz hat Aussengewinde 37 und auf die  sem Gewinde reitet die tiefe Haubenmutter  38. welche gegen Verschiebung über ein be  stimmtes Mass hinaus durch die Mutter 39 ge  sichert ist. Der Dorn 40 hat kein Aussenge  winde, hat jedoch nahe dem freien Ende ei  nen Bund 41 und nimmt am andern Ende  wieder durch Vermittlung des Keils 43 und  der Haltermutter 44 den Spreizkopf 42 auf.  Das entgegengesetzte Ende 45 des Dornes ist  wieder vierkantig oder sonstwie kantig ausge  bildet, um seine Drehung zu erleichtern, und  eine Arbeitsscheibe 46 ist zwischen dem Bund  und dem Boden der Haubenmutter 38 einge  legt.

   Auch hier dient die Haubenmutter 38,  in Verbindung mit dem Bund 41 und der  Scheibe 46 als eine Tiefenlehre, so dass über  mässige Ausspreizung der Rollen 4"i im Hal  ter 35 unmöglich gemacht wird.  



  Die Gebrauchsweise der Anordnungen ist  ungefähr folgende:  Der     äus    der Giesserei kommende Zylinder  erhält durch Bearbeitung in der Bohrma  schine seinen ungefähren Innendurchmesser.  Es verbleiben dann immer an dieser In  nenfläche des     Zylinders    Spuren des Bohr  werkzeuges und diese Spuren müssen besei  tigt werden.  



  Die oben beschriebenen Teile werden nun  im Zylinder eingesetzt, und zwar wird der  Dorn und der     Spreizkopf    soweit im Halter  1.5 oder 35 nach vorne gedrängt,     da,ss    die Rol  len gegen die     Innenfläche    des Zylinders an  liegen. Man verschiebt nun die Teile, welche  die Lehre     bilden,    also die Ringe 27 und 29       bezw.    die Haubenmutter 38, etwas von jenem      'feil weg, der die Achsbeanspruchung auf  nehmen soll, das heisst von dem Lager 24  bezw. . der Arbeitsscheibe 46.

   Wird der Dorn  dann im passenden Sinne in Drehung versetzt,  o wird dadurch auch der Spreizkopf gedreht  und infolge der Schräglage der Achsen der  Rollen mit Bezug auf die Achse des Halters  wird, unter Auflaufen der Rollen nach dem  dickeren Spreizkopfende, der Dorn nach vorn  hin verschoben werden, so dass die Rollen  nach auswärts gedrängt werden und sich fest  an der Innenfläche des Zylinders binden. Der  Spreizkopf 16 wird gegen den Halter 12 so  weit achsial verschoben, bis der eingestellte  Ring 27 an dem Lager 24 anstösst, wonach die  Rollen 14 fest gegen die Zylinderwand pres  sen. Nun werden bei weiterer Dorndrehung  die Rollen auf dem Zylinder und auf dem  Dorn abgewälzt.

   Indem. nun die ganze Vor  richtung allmählich durch den Zylinder hin  durchbewegt wird, weil die Rollen längs  Schraubenlinien auf der zu bearbeitenden  Fläche geführt werden, wird das Metall nahe  der Innenfläche des Zylinders vollständig  verdichtet und alle von der vorherigen Bear  beitung herrührenden Werkzeugspuren wer  den beseitigt.    Nach einer einmaligen Durchführung -der  Vorrichtung durch den Zylinder wird sie her  ausgenommen. Der Kopf 16 wird nun gegen  den Halter soweit achsial verschoben, dass die  Rollen 14 etwas mehr als vorher nach aussen  zu liegen kommen können, so- dass sie im  stande sind, die Bohrung des Innenzylinders  zu vergrössern. Die Vorrichtung wird nun so  oft durch den Zylinder getrieben bis er den  gewünschten Durchmesser hat.  



  Natürlich hat die Bohrung des Zylinders  schon vor der Bearbeitung durch diese Vor  richtung fast diesen Durchmesser. Das Ver  fahren vergrössert den Durchmesser bloss  durch Verdichten des Metalls. Während der  Abwälzung der Rollen 14 unter Druck im  Innern des hohlen Zylinders kann die Ar  beitsfläche natürlich geschmiert werden,  und es hat sich beim Gebrauch der Vorrich  tung herausgestellt, dass ein Teil des Schmier  mittels in die Poren des zu bearbeitenden    Materials eingedrängt und dort zurückgehal  ten wird. Es ist dies namentlich von Vor  teil für Kraftmaschinen, in welchen bisher  beim Einlaufen der Kolben relativ grosse,  Mengen von Schmiermitteln verwendet wer  den massten.

   Wird ein nach dem vorliegenden  Verfahren bearbeiteter Zylinder nach seiner  Bearbeitung gründlich von Öl befreit und  ausgewaschen, so bleibt keine sichtbare Spur  des Schmiermittels zurück. Wird aber der  Zylinder dann erhitzt, so dringt das in die  Poren eingepresste Schmiermittel nunmehr  wieder heraus und dadurch wird das Einlaufen  bedeutend erleichtert.  



  Bei der Anwendung des Verfahrens auf  Zylinder, die mit einem Futter versehen sind,  ist es nicht notwendig, das Futter hydrau  lisch einzupressen oder durch Erhitzung und  nachträgliche Kühlung der Zylinder einzu  schrumpfen. Durch das vorliegende Verfah  ren wird ein Futter, dessen Aussendurchmes  ser gerade gross genug ist; um das Futter mit  grosser Kraft in den Zylinder einpressen zu  lassen, ausgedehnt. Die Änderung des Ge  füges beschränkt sich nicht nur auf eine Ver  dichtung und Glättang, sondern das ganze  Futter wird ausgedehnt und fest in den Zy  linder eingepresst. Dabei wird aber das Ge  füge gleichzeitig bedeutend zäher gemacht,  als es vorher war..

   Die Bearbeitung eignet  sich besonders deshalb für Kraft- und Pum  penzylinder und namentlich für     Lokomotiv-          zylinder.        Im    letzteren hat man bis jetzt fast  ausschliesslich das     Schrumpfverfahren    zur  Festlegung des Futters angewendet, und  wenn das Futter etwas zu gross war, so  platzte der Zylinder beim Erkalten.  



  Die auf diese Weise erzeugte Bohrung ist  auch in der Achsrichtung genau ausgerichtet.  Sie hat ferner mit grösserer Genauigkeit je  nen Durchmesser, der bisher gewöhnlich  durch Ausschleifen erreicht worden war.     Beim     Ausschleifen     grösserer    Zylinder nützt sich na  türlich das Schleifwerkzeug auch ab, so dass  die Abnahme des Spanes am Eintrittsende  des     Werkzeuges    eine grössere ist, als am Aus  trittsende. Die Bohrung ist deshalb dann  nicht genau     zylindrisch,    sondern     verjüngt         sich nach jenen Enden hin, an welchen das  Schleifwerkzeug austrat.

   Bei Zylindern von  Kraftmaschinen oder Pumpen kann das zu be  deutenden Nachteilen führen, da. der Kolben  in diesen Zylindern hin- und herbewegt wer  den muss. Ein solcher ungenau ausgeschliffe  ner Zylinder beschädigt die Kolbenliderung  nach kurzer Zeit, denn statt einer gleichmässi  gen Ausdehnung dieser nachgiebigen Lide  rung hat man es dann mit wechselnden Bean  spruchungen zu tun, die zur Kristallisation  des Metalles führen.  



  Wenn im vorhergehenden von der Bear  beitung von Kraft- und Pumpenzylindern ge  sprochen worden ist, so sei hervorgeho  ben, dass das Verfahren auch überall Anwen  dung finden kann, wo nur immer hohl zylin  drische Arbeitsflächen gebraucht werden, also  bei Lagern usw., in welchen bis jetzt der rich  tige Durchmesser und die Einpackung häufig  durch Schabwerke herbeigeführt worden ist.  Auch eignet sich das Verfahren und die  Vorrichtung zur Ausbesserung der Zylinder  von Verbrennungskraftmaschinen, die Brand  rillen im Innern aufweisen. Bei Ersatzarbei  ten wird gewöhnlich Füllmetall in diese Ril  len eingehämmert und nach der     Einhämme-          rung    kann das vorliegende Verfahren ange  wandt werden, um die Bohrung des Zylinders  wieder zu einer brauchbaren zu gestalten.  



  Die Anzahl der Rollen kann beliebig ge  wählt werden, vorzugsweise ist sie grösser als  drei. Es hängt dies jedoch von der Grösse der  zu bearbeitenden Flächen ab.  



  In Abb. 8 ist schematisch das Gefüge  eines solchen Zylinders oder Futters vor sei  ner Bearbeitung gezeigt. Die Abbildung  stellt dieses Gefüge in bedeutender Vergrösse  rung dar. Die einzelnen Moleküle sind gleich  mässig durch die ganze Masse verteilt. Nach  der Bearbeitung hat jedoch das Gefüge eher  das in Abb. 9 gezeigte Aussehen, natürlich  auch wieder stark vergrössert. An der behan  delten Fläche sind die Moleküle dicht anein  ander gedrängt und dadurch wird die bear  beitete Fläche geglättet, und die Poren wer  den vollständig oder nahezu geschlossen; das  Metall wird dadurch zäher und die Lebens-    dauen wird verlängert. Es wird sich nicht so  leicht abnutzen, wie unbehandeltes oder ein  fach zugeschliffenes Metall. Die Rollen 14  und der Spreizkopf 16 sind zweckmässig aus  gehärtetem Werkstoff.

   Bei Bearbeitung klei  nerer, zylindrischer Innenflächen kann man  den Spreizkopf weglassen und die Rollen auf  einer verjüngten Fortsetzung des Dornes rei  ten lassen. Wenn der Dorn durch den Halter  hindurchgeführt wird, so werden dadurch die  Rollen auseinander gespreizt und fest gegen  die zu behandelnden Flächen gepresst. Eine  Erhitzung des Futters oder Zylinders oder ir  gend einer andern Fläche ist bei. der Bearbei  tung durch das vorliegende Verfahren nicht  notwendig.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Bearbeitung hohlzylindri scher Arbeitsflächen, dadurch gekennzeich net, dass Rollen längs Schraubenlinien auf der zu bearbeitenden zylindrischen Fläche ge führt werden, um das der Fläche nächst ge legene Metall des zu bearbeitenden Gegen standes zu verdichten und die Fläche zu glät ten. PATENTANSPRUCH II Vorrichtung zur Durchführung des Ver fahrens nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, un Rollen längs Schraubenlinien auf der zu be arbeitenden Fläche zu führen, um das der Fläche nächst gelegene Metall des zu bear beitenden Gegenstandes zu verdichten und die Fläche zu glätten. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass der die Bearbei tung der Fläche erzeugende Druck im Ver laufe des Verfahrens vergrössert wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch T, da durch gekennzeichnet, dass die Druckrol- len am Umfange der zu bearbeitenden zy lindrischen Fläche gleichmässig verteilt werden. 3. Verfahren nach Patenta.nsprucli I, da durch gekennzeichnet, dass die Rollen längs Schraubenlinien auf der zu bearbei- Lenden zylindrischen Fläche wiederholt geführt werden, bis der Durchmesser der Fläche den gewünschten Wert erreicht hat. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da- clureh gekennzeichnet, dass in einem dreh bar angeordneten Halter (12) Rollen (14) so verlegt werden, dass sie sich frei drehen können. wobei jedoch ihre Achse unter ei nem Winkel zur Achse des Halters einge stellt wird, um bei der Drehung des Hal ters, während sich die Rollen in Berüh rung mit einer zylindrischen Fläche befin den, gleichzeitig eine Längsverschiebung des Halters einzuleiten und aufrecht zu erhalten.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen im Innern des Halters auf einen verjüngten Spreizkopf (16) abge stützt werden, wobei dieser Spreizkopf mit Bezug auf den Halter in der Längsrich tung beweglich und mittelst eines einstell baren Teils in der Bewegung begrenzt ist, damit je nach der gegenseitigen Lage von Halter und Spreizkopf die Rollen mehr oder weniger aus dem Halter heraus und in Berührung mit der zu bearbeitenden Fläche gedrängt werden. .

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 4 und 5, dadurch ge kennzeichnet, dass zur Begrenzung der Verstellung des Spreizkopfes mit Bezug auf den Halter ein verschiebbarer Teil (27), der gegen ein Lager (24) an Halter anzuliegen kommt, eingestellt wird, wobei je nach Verschiebung einer Haltermutter die Verschiebung des Spreizkopfes mit Bezug auf den Halter veränderlich ist. 7. Vorrichtung nach Patentanspruch II, ge kennzeichnet durch in einem drehbaren Halter angeordnete konische, bombierte Rollen, die frei drehbar verlegt sind, der art, dass die Achsen der Rollen winklig zur Längsachse des Halters liegen und dass die Rollen auf ihrer ganzen Länge mit der hohlzylindrischen Arbeitsfläche in Ein griff geraten und an derselben entlang in Längsrichtung des Halters, während des Abrollens auf der Arbeitsfläche, verscho ben werden können. B.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen im Innern des Halters sich auf einen konischen Spreizkopf abstützen, welcher konzentrisch im Halter liegt und in Längsrichtung mit Bezug auf denselben beweglich und mittelst eines. einstellbaren Teils in der Bewegung begrenzt ist, damit je nach der relativen Lage von Halter und Spreizkopf zueinander die Rollen mehr oder weniger aus dem Halter herausragen zu lassen, um hohlzylindrische Flächen verschiedenen Durchmessers bearbeiten zu können. 9.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 7 und 8, dadurch geken zeichnet, dass an dem, Spreizkopf eiste Spin del befestigt ist, welche den Halter durch setzt und einen verstellbaren Anschlag trägt, der bei Drehung des Spreizkopfes sich gegen ein Lager des Halters legt, wo durch die Längsverschiebung des Spreiz- kopfes mit Bezug auf den Halter begrenzt ist und die Rollen zur Bearbeitung einer Zylinderfläche von ganz bestimmtem Durchmesser eingestellt sind.