-
HINTERGRUND
-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Glättwerkzeug zum Endbearbeiten von Nuten oder anderen Oberflächen.
-
Beschreibung des Hintergrunds
-
8 ist eine graphische Darstellung, die die Oberflächenrauheit einer Stirnfläche zeigt, die unter Verwendung einer Mehrzweckdrehbank mittels Metallschneidens endbearbeitet ist. Wie in 8 gezeigt, weisen mittels Metallschneiden endbearbeitete Dichtungsflächen typischerweise eine Oberflächenrauheit Rz von etwa 3,2 bis 6,3 auf. Der Bedarf nach Glättwerkzeugen, die verbesserte endbearbeitete Oberflächen mit einer höheren Abdichtleistung bereitstellen, nimmt zu.
-
Eine Nut zum Aufnehmen einer Dichtung, beispielsweise eines O-Rings, wird typischerweise durch Schneiden eines zylindrischen Werkstücks mittels einer zum Bearbeiten von O-Ringnuten bestimmten Schneidwerkzeugspitze gebildet. Trotz des jüngsten Bedarfs an höherer Abdichtleistung, können mittels eines solchen Metallschneidens endbearbeitete O-Ringnuten eine raue Oberfläche und eine niedrige Abdichtleistung aufweisen und nicht ohne Weiteres eine vorgegebene Oberflächenrauheit erreichen.
-
Um Nutflächen wie beabsichtigt endzubearbeiten und eine höhere Abdichtleistung bereitzustellen, ist ein Glättwerkzeug für mittels Metallschneiden ausgebildete ebene Oberflächen bekannt, die Böden von Nuten umfassen. (z.B.
JP 5005406 , nachfolgend als Patentschrift 1 bezeichnet).
-
Das in Patentschrift 1 beschriebene Glättwerkzeug hat einen ebenen und kreisförmigen Druckabschnitt an der Spitze eines zylindrischen Dorns (Schaft), der gegen eine Bearbeitungszielfläche eines Werkstücks gedrückt wird, um den Boden einer rechteckigen Nut für einen O-Ring zu glätten. Eine Werkzeugmaschine wie eine Drehbank, die für ebene Oberflächen ein ausgewähltes Glättwerkzeug verwendet, drückt dessen Druckabschnitt gegen feine Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche eines Werkstücks, während sich dieses dreht. Dies bewirkt eine plastische Verformung an der Oberfläche, die auf diese Weise zu einer glatten Oberfläche wie einer Spiegelfläche endbearbeitet wird.
-
KURZZUSAMMENFASSUNG
-
Das Glättwerkzeug zum Bearbeiten ebener Oberflächen, das in Patentschrift 1 beschrieben ist, berührt zum Glätten den Boden einer O-Ringnut an einem Werkstück mit der ebenen Stirnfläche seines Druckabschnitts. Das Glättwerkzeug zum Bearbeiten ebener Oberflächen nutzt eine Oberflächenberührung mit dem Werkstück und übt so in dem großen Oberflächenkontaktgebiet einen großen Bearbeitungsdruck aus.
-
Das Glättwerkzeug zum Bearbeiten ebener Oberflächen muss an seiner Spitze einem großen Druck standhalten. Leider ist es schwierig, die in Patentschrift 1 beschriebene Glättwerkzeugspitze zum Bearbeiten ebener Oberflächen weiter zu härten. Die Härte der Spitze des Werkzeugs beschränkt seine Verwendung auf Werkstücke, die aus einem weichen Material wie Aluminium geformt sind.
-
Ein oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung sind auf ein Glättwerkzeug gerichtet, das beim Glätten eine verhältnismäßig geringe Druckkraft verwendet.
-
Ein Glättwerkzeug zum Bearbeiten einer Zieloberfläche eines Werkstücks, wobei das Werkzeug umfasst:
- einen Sockel; und
- einen Spitzenabschnitt, der an einem distalen Ende des Sockels angeordnet ist, wobei der Spitzenabschnitt eine linearen Gleitkontaktabschnitt aufweist, der konfiguriert ist, die Zieloberfläche linear zu berühren und auf dieser zu gleiten.
-
Das Glättwerkzeug nach den vorstehenden Aspekten verwendet beim Glätten eine verhältnismäßig geringe Druckkraft.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Hauptteils eines Glättwerkzeugs gemäß einer Ausführungsform.
- 2 ist eine horizontale Querschnittsansicht eines Hauptteils des Glättwerkzeugs gemäß der Ausführungsform.
- 3 ist eine vergrößerte Perspektivansicht eines Spitzenendes und eines Sockels.
- 4 ist eine vergrößerte Perspektivansicht des Hauptteils, die das Spitzenende beim Glätten einer Nut in einer Stirnfläche eines Werkstücks zeigt.
- 5 ist ein Diagramm, das eine Arbeitsweise zum Glätten des Bodens einer Nut an einem Werkstück zeigt, bei dem das Spitzenende entlang der Oberfläche vorgeschoben wird.
- 6 ist ein Diagramm, das eine Arbeitsweise zum Glätten des Bodens einer Nut an einem Werkstück durch einfaches Drücken der Spitze gegen die Oberfläche zeigt.
- 7 ist eine graphische Darstellung, die die Oberflächenrauheit eines Teils zeigt, das mit dem Glättwerkzeug gemäß der Ausführungsform geglättet wurde.
- 8 ist eine graphische Darstellung, die die Oberflächenrauheit eines Teils zeigt, das unter Verwendung einer Mehrzweckdrehbank mittels Metallschneidens bearbeitet wurde.
- 9 ist eine vergrößerte Perspektivansicht einer Spitze eines Glättwerkzeugs nach einer ersten Modifikation.
- 10 ist eine vergrößerte Perspektivansicht eines Glättwerkzeugs nach einer zweiten Modifikation, die einen Teilquerschnitt umfasst, der eine beim Bearbeiten eines Bodens einer Nut an einer inneren Wandfläche eines zylindrischen Werkstücks verwendete Spitze zeigt.
- 11A ist eine vergrößerte Perspektivansicht eines Glättwerkzeugs nach einer dritten Modifikation, die eine Spitze mit einem quadratischen Sockel zeigt, und 11B ist eine vergrößerte Perspektivansicht eines Glättwerkzeugs nach der dritten Modifikation, die eine Spitze mit einem Sockel zeigt, an dem ein Spitzenende mittels einer Schraube befestigt ist.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Ein Glättwerkzeug gemäß einer Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben.
-
Zunächst werden eine (nicht gezeigte) Endbearbeitungsmaschine, an der ein Glättwerkzeug 1 befestigt ist, und ein Werkstück W beschrieben.
-
Zur Vereinfachung der Erläuterung wird ein Ende, an dem in 1 ein Körper 2 angeordnet ist, als ein sockelseitiges Ende, ein Ende, an dem in 1 eine Spitze 4 angeordnet ist, als ein distales Ende und die horizontale Richtung in 1 als eine axiale Richtung bezeichnet.
-
Endbearbeitungsmaschine
-
Die (nicht gezeigte) Endbearbeitungsmaschine ist eine Bearbeitungsmaschine, die das an ihrem Antrieb befestigte Werkstück W dreht und das Glättwerkzeug 1 und das Werkstück W ausrichtet und vorschiebt. Beispiele der Endbearbeitungsmaschine umfassen eine Drehbank, eine Fräsmaschine und ein Bearbeitungszentrum. Nachstehend wird Glätten (Bearbeiten mittels plastischen Verformens) unter Verwendung einer Drehbank als Endbearbeitungsmaschine beschrieben.
-
Werkstück
-
Das in 1 gezeigte Werkstück W hat eine Zieloberfläche Wa, gegen die zum Glätten ein linearer Gleitkontaktabschnitt 42a an dem (später beschriebenen) Glättwerkzeug 1 gedrückt wird. Das Werkstück W ist ein Metallteil wie ein Metallzylinder mit einer kreisförmigen Stirnfläche (zylindrischer Stift) oder eine ebene Metallplatte. Das Werkstück W ist aus einem Metallmaterial wie Stahl, einer Aluminiumlegierung, einer Kupferlegierung und einem Druckgussmaterial (d.h. aus einer Aluminiumlegierung, einer Zinklegierung und einer Magnesiumlegierung) ausgebildet.
-
Die Zieloberfläche Wa kann ein Boden Wc einer Nut Wb an einer äußeren Umfangsfläche Wd eines zylindrischen Elements oder ein ebener Boden Wj einer Nut Wi an einer Stirnfläche We eines in 4 gezeigten zylindrischen Elements oder eine gestufte Oberfläche sein.
-
Die in 1 gezeigten Nuten Wb und Wi können schmale rechteckige Ringnuten oder U-förmige Nuten wie O-Ringnuten zum Aufnehmen von O-Ringen oder Öldichtungsnuten zum Aufnehmen von Dichtmitteln wie Öldichtungen sein.
-
In dem nachstehenden Beispiel wird das Glätten des Werkstücks W oder eines Rundstifts mit den Nuten Wb und Wi, die O-Ringnuten oder Öldichtungsnuten sind, beschrieben.
-
Glättwerkzeug
-
Das Glättwerkzeug 1 wird zum Glätten einer Zieloberfläche mittels Abflachens und Glättens zu spiegelartig endbearbeiteten Oberflächen verwendet. Das Glättwerkzeug 1 hat den linearen Gleitkontaktabschnitt 42a an seinem Spitzenende 42 (Spitzenabschnitt), der gegen die Zieloberfläche Wa oder Wh (den Boden Wc der Nut Wb oder den Boden Wj der Nut Wi) des sich drehenden Werkstücks W gedrückt wird (siehe 4). Der Körper 2 des verwendeten Glättwerkzeugs 1 ist an einem (nicht gezeigten) Werkzeughalter der Bearbeitungsmaschine befestigt. Das Glättwerkzeug 1 umfasst den Körper 2, eine Laststeuerung 3 und eine Spitze 4. Die Laststeuerung 3 ist innerhalb des Körpers 2 in der axialen Richtung bewegbar. Die Spitze 4 ist an der Vorderseite der Laststeuerung 3 angeordnet.
-
Körper
-
Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist der Körper 2 ein Schaft zum Befestigen an der Endbearbeitungsmaschine. Der Körper 2 trägt eine Kopfverbindung 31, ein Andruckelement 32 und einen Haltestift 33, die zu der Laststeuerung 3 gehören. Der Körper 2 umfasst einen Schaftkörper 2a, einen Hohlraum 2b, eine Kopfverbindungkammer 2c, eine Andruckelementkammer 2d und ein Stiftloch 2f.
-
Wie in 1 gezeigt, ist der Schaftkörper 2a an dem (nicht gezeigten) Werkzeughalter der Endbearbeitungsmaschine befestigt. Der Schaftkörper 2a kann eine beliebige Außenkontur aufweisen, die der Kontur einer Befestigungsaufnahme an der Endbearbeitungsmaschine entspricht. Wenn der Schaftkörper 2a an einem (nicht gezeigten) Werkzeughalter befestigt ist, kann die Außenkontur des Schaftkörpers 2a ein viereckiges Prisma sein (eine im Wesentlichen quadratische Säule).
-
Der Hohlraum 2b ist ein abgestufter zylindrischer Raum, der im Inneren des Schaftkörpers 2a definiert ist. Der Hohlraum 2b umfasst die Kopfverbindungkammer 2c und die Andruckelementkammer 2d. Die Kopfverbindungkammer 2c beherbergt die Kopfverbindung 31 in einer versenkbaren Weise. Die Andruckelementkammer 2d beherbergt das Andruckelement 32. Der Hohlraum 2b braucht keine Stufe zu aufzuweisen und kann ein zylindrischer Raum sein, der die Kopfverbindungkammer 2c und die Andruckelementkammer 2d mit gleichem Durchmesser umfasst.
-
Die Kopfverbindungkammer 2c ist an dem distalen Ende innerhalb des Hohlraums 2b angeordnet. Die Kopfverbindungkammer 2c beherbergt die Kopfverbindung 31, die vom Andruckelement 32 in Richtung des distalen Endes gedrückt wird, so dass der Haltestift 33 an dem sockelseitigen Ende mit einem Rand eines elliptischen Lochs 31d in Anlage ist. Die Kopfverbindung 31 ist um eine Strecke, die einer Differenz zwischen dem Außendurchmesser des Haltestifts 33 und dem Innendurchmesser des elliptischen Lochs 31d entlang seiner Hauptachse entspricht, näher an dem distalen Ende angeordnet. Der Verbindungkopf 31 ist auf diese Weise elastisch in dem Körper 2 gehalten, so dass er in Richtung des sockelseitigen Endes beweglich ist.
-
Die Andruckelementkammer 2d beherbergt das Andruckelement 32 in einer axial beweglichen Weise. Die Andruckelementkammer 2d ist ein Loch mit entweder demselben Durchmesser oder einem geringeren Durchmesser als die Kopfverbindungkammer 2c. Die Druckelementübertragungskammer 2d und die Kopfverbindungkammer 2c können auf diese Weise mit einer Stufe an dem sockelseitigen Ende der Kopfverbindungkammer 2c ineinander übergehen. Das Andruckelement 32 ist beispielsweise eine Schraubenfeder. Die Andruckelementkammer 2d kann das Andruckelement 32 axial zentriert führen. Der innere Boden der Andruckelementkammer 2d an dem sockelseitigen Ende dient als ein Anschlag zum Aufnehmen und Abstützen des Andruckelements 32.
-
Wie in 1 gezeigt, ist das Stiftloch 2f ein vertikales Loch zum Aufnehmen des Haltestifts 33. Das Stiftloch 2f erstreckt sich von der oberen Oberfläche durch den Hohlraum 2b zu der unteren Oberfläche des Schaftkörpers 2a.
-
Laststeuerung
-
Wie in 2 gezeigt, hält die Laststeuerung 3 die Kopfverbindung 31 in einer axial verschiebbaren Weise, indem sie die Federkraft nutzt, die von dem Andruckelement 32 bereitgestellt wird. Diese Struktur verringert elastisch die Druckkraft (Bearbeitungskraft), die verursacht wird, wenn der lineare Gleitkontaktabschnitt 42a an dem Spitze 4 auf die Zieloberfläche Wa drückt. Die Laststeuerung 3 umfasst die Kopfverbindung 31, das Andruckelement 32 und den Haltestift 33.
-
Die Kopfverbindung 31 stützt einen Sockel 41 elastisch ab, der zu dem Spitze 4 gehört, um dem Sockel 41 in der axialen Richtung ein Bewegen innerhalb einer vorbestimmten Strecke L1 zu ermöglichen (innerhalb einer Strecke, die einer Differenz zwischen dem Außendurchmesser des Haltestifts 33 und dem Innendurchmesser des elliptischen Lochs 31d entlang seiner Hauptachse entspricht). Wie in 1 gezeigt, sind der Körper 2 und die Kopfverbindung 31 durch den Haltestift 33 miteinander verbunden. Die Kopfverbindung 31 weist einen Verbindungkörper 31a, eine Spitzenaufnahme 31b, das elliptische Loch 31d und eine Halterung 31e für das Andruckelement auf.
-
Die Kopfverbindung 31a ist definiert durch die äußere Umfangsfläche der Kopfverbindung 31, die im Wesentlichen zylindrisch ist und in dem Hohlraum 2b versenkbar aufgenommen ist. Der Verbindungkörper 31a weist das elliptische Loch 31d an seinem sockelseitigen Ende auf.
-
Die Spitzenaufnahme 31b ist ein Blindloch zum Aufnehmen eines Verbindungsvorsprungs 41b des Sockels 41. Die Spitzenaufnahme 31b ist in der Mitte des distalen Endes des Verbindungkörpers 31a angeordnet.
-
Das elliptische Loch 31d ist ein Durchgangsloch zum Aufnehmen des Haltestifts 33 in einer axial um die vorbestimmte Strecke L1 bewegbaren Weise. Das elliptische Loch 31d ist durch die Kopfverbindung 31 ausgebildet und erstreckt sich von der oberen Oberfläche zu der unteren Oberfläche der Kopfverbindung 31.
-
Wie in den 1 und 2 gezeigt, hält die Halterung 31e für das Andruckelement ein distales Ende des Andruckelements 32. Die Halterung 31e für das Andruckelement ist durch die Stirnfläche der Kopfverbindung 31 und einen Vorsprung definiert. Die Stirnfläche der Kopfverbindung 31 nimmt das distale Ende des Andruckelements 32 auf. Der Vorsprung steht von der Stirnfläche vor und hindert das distale Ende des Andruckelements 32 an einem Bewegen.
-
Der Haltestift 33 hält die Kopfverbindung 31 hin und her bewegbar. Der Haltestift 33 ist ein im Wesentlichen stangenförmiges Element, das sich in der radialen Richtung der Kopfverbindung 31 erstreckt (vertikale Richtung in 1 und die Richtung senkrecht zu der Blattebene in 2). Der Haltestift 33 ist an dem Körper 2 befestigt, wobei sich sein Mittelteil durch das elliptische Loch 31d erstreckt und seine beiden Enden an der Oberseite und der Unterseite des Stiftlochs 2f durch das Stiftloch 2f in dem Körper 2 hin und her bewegbar gehalten sind.
-
Das Andruckelement 32 ist ein elastisches Element zum Ausüben eines Bearbeitungsdrucks und Drücken der Kopfverbindung 31 in Richtung der Spitze 4. Das Andruckelement 32 zur Laststeuerung ist eine Feder, die den Bearbeitungsdruck unter Verwendung der Kopfverbindung 31 auf einen bestimmten Wert einstellen kann, um die Spitze 4 gegen die Zieloberfläche Wa (in Richtung des distalen Endes) zu drücken. Das Andruckelement 32 ist zwischen dem Kopfverbindung 31 und dem inneren Boden der Andruckelementkammer 2d in einer entspannbaren Weise zusammengedrückt.
-
Werkzeug
-
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Spitze 4 den linearen Gleitkontaktabschnitt 42a (Druckabschnitt) an seinem distalen Ende. Der lineare Gleitkontaktabschnitt 42a wird gegen die Zieloberfläche Wa oder Wh gedrückt, während sie sich zum Glätten bewegt. Die Spitze 4 umfasst den Sockel 41 und das Spitzenende 42. Das Spitzenende 42 ist an einem distalen Ende des Sockels 41 angeordnet. Der lineare Gleitkontaktabschnitt der Spitze 4 ist in (durch Pfeile a und b angezeigte) Vorschubrichtungen longitudinal ausgerichtet, und die Spitze 4 bewegt den linearen Gleitkontaktabschnitt 42a zum Glätten auf der Zieloberfläche Wa oder Wh in die Vorschubrichtungen.
-
Sockel
-
Der Sockel 41 ist an der Kopfverbindung 31 befestigt. Wie in 3 gezeigt, ist das Spitzenende 42 am distalen Ende des Sockels 41 mittels eines Klebstoffs oder eines anderen Verbindungsmittels befestigt. Der Sockel 41 umfasst einen Sockelkörper 41a, den Verbindungsvorsprung 41b, einen trapezförmigen Vorsprung 41d und einen Spitzeninstallationsbereich 41e, die integral ausgebildet sind.
-
Der Sockelkörper 41a ist ein zylindrischer Körper.
-
Der Verbindungsvorsprung 41b steht in der Figur von dem sockelseitigen Ende des Sockelkörpers 41a in Richtung des sockelseitigen Endes vor. Der Verbindungsvorsprung 41b ist im Wesentlichen zylindrisch und weist einen kleineren Durchmesser als der Sockelkörper 41a auf. Der Verbindungsvorsprung 41b braucht keinen kleineren Durchmesser als der Sockelkörper 41a zu haben und kann jede Form haben, anstatt im Wesentlichen zylindrisch zu sein.
-
Der trapezförmige Vorsprung 41d ist von oben gesehen eine sich trapezförmig verjüngende Platte, die von einem distalen Ende des Sockelkörpers 41a vorsteht.
-
Das Spitzenende 42 ist an dem Spitzeninstallationsbereich 41e befestigt. Der Spitzeninstallationsbereich 41e ist beispielsweise eine V-förmige Nut, die an einem distalen Ende des trapezförmigen Vorsprungs 41d ausgebildet ist. Der Spitzeninstallationsbereich 41e braucht keine V-förmige Nut zu sein und kann jede Form aufweisen, die einen Eingriff mit einem sockelseitigen Ende der Spitzenende 42 zulässt. Der Spitzeninstallationsbereich 41e kann in einer Querschnittsansicht eine rechteckige, U-förmige, halbkreisförmige, bogenförmige, abgestufte, unregelmäßige oder ebene Form haben. Die Form kann entsprechend zu der Form des sockelseitigen Endes der Spitzenende 42 bestimmt sein.
-
Spitzenende
-
Wie in den 1 und 2 gezeigt, wird das Spitzenende 42 zum Glätten gegen die Zieloberfläche gedrückt. Wie in 3 gezeigt, hat das Spitzenende 42 einen distalen halbzylindrischen Bereich. Auf diese Weise weist das Spitzenende 42 an seinem distalen Ende den linearen Gleitkontaktabschnitt 42a auf, der zum Glätten linear auf dem Werkstück W (s. 4) gleitet.
-
Wie in den 5 und 6 gezeigt, hat das Spitzenende eine Dicke L2 von beispielsweise etwa 2,5 mm in den (mit den Pfeilen a und b angezeigten) Bearbeitungsrichtungen. Wie in 5 gezeigt, weist das Spitzenende 42 ein oberes abgerundetes Ende 42b und ein unteres abgerundetes Ende 42b mit einem Radius von beispielsweise etwa 0,4 mm auf. In diesem Fall hat der (später beschriebene) lineare Gleitkontaktabschnitt 42a in den (mit Pfeilen a und b angezeigten) Bearbeitungsrichtungen eine Länge L3 von etwa 1,7 mm in 5 und 2,5 mm in 6.
-
Das Spitzenende 42 ist aus einem harten Material wie Industriediamant, natürlichem Diamant, kubischem Bornitrid (CBN), Keramik und hartem Metall gebildet.
-
Die aus hartem Metall oder Stahl gebildete Spitzenende 42 kann auch mit diamantartigem Karbon (diamond-like carbon, DLC) beschichtet sein, um die Oberfläche der Spitzenende 42 zu härten.
-
Wie in 3 gezeigt, wird der lineare Gleitkontaktabschnitt 42a zum Glätten gegen die Zieloberfläche Wa gedrückt. Der lineare Gleitkontaktabschnitt 42a ist ein Rücken auf der halbzylindrischen Spitzenende 42. Der lineare Gleitkontaktabschnitt 42a ist von oben gesehen im Wesentlichen bogenförmig und von der Seite gesehen aufrecht.
-
Der lineare Gleitkontaktabschnitt 42a kann eine zylindrische Oberfläche mit einem Radius von 0,2 mm bis 20 mm, vorteilhaft 0,3 mm bis 10 mm und bevorzugt von 0,5 mm bis 5 mm aufweisen.
-
Wie in 4 gezeigt, wird der lineare Gleitkontaktabschnitt 42a auf einem kreisförmigen Pfad auf dem Boden Wj der Nut Wi gegen den Boden Wj des sich drehenden Werkstücks W gedrückt, wenn der Boden Wj der Nut Wi an der Stirnfläche We des von der Endbearbeitungsmaschine gedrehten Werkstücks W bearbeitet wird. Dies erlaubt ein Glätten in dem Bearbeitungsgebiet der kreisförmigen Zieloberfläche Wh.
-
Wie in 1 gezeigt, wird der lineare Gleitkontaktabschnitt 42a auf einem kreisförmigen Pfad auf dem Boden Wc der Nut Wb gegen den Boden Wc des sich drehenden Werkstücks W gedrückt, wenn der Boden Wc der Nut Wb an der äußeren Umfangsfläche Wd des von der Endbearbeitungsmaschine gedrehten Werkstücks W bearbeitet wird. Dies erlaubt ein Glätten in dem Bearbeitungsgebiet der zylindrischen Zieloberfläche Wa.
-
Arbeitsweise
-
Die Arbeitsweise des Glättwerkzeugs 1 gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun entsprechend zu dem Bearbeitungsverfahren unter Bezugnahme auf die 1 bis 8 beschrieben.
-
Vorbearbeitung vor dem Glätten
-
Zum präzisen Endbearbeiten des Bodens Wc oder Wj (Zieloberfläche Wa oder Wh) der Nut Wb oder Wi des Werkstücks W wird die Nut Wb oder Wi vor dem Glätten beispielsweise durch Metallschneiden vorbearbeitet, wie in 1 gezeigt. Um mit dem Glättwerkzeug eine endbearbeitete Oberflächenrauheit von etwa 3,0 S oder weniger zu erhalten, kann die Zieloberfläche Wa vorbearbeitet werden, so dass sie eine Rauheit in einem Bereich von 6,0 S bis 13,0 S aufweist.
-
Befestigen des Werkstücks und Anbringen des Glättwerkzeugs.
-
Das Werkstück W wird auf dem Tisch der (nicht gezeigten) Bearbeitungsmaschine fest befestigt.
-
Das Glättwerkzeug 1 wird an der Bearbeitungsmaschine befestigt und dann nah an die Zieloberfläche Wa oder Wh heran bewegt. Die Achse des Werkstücks W (Drehachse des Werkstücks W) und die Achse des Glättwerkzeugs 1 können parallel oder senkrecht zueinander ausgerichtet werden. Während des Glättvorgangs kann das Spitzenende 42 des Glättwerkzeugs 1 längs der Drehachse gegen das Werkstück W gedrückt werden.
-
Glätten des Werkstücks unter Vorschub
-
Wie in 5 gezeigt, wird zum Glätten des Bodens Wc der weiten Nut Wb als die Zieloberfläche Wa unter Verwendung des Glättwerkzeugs 1 der lineare Gleitkontaktabschnitt 42a an dem distalen Ende des Glättwerkzeugs 1 zunächst mit der Zieloberfläche Wa in Anlage gebracht und dann um eine vorgegebene Strecke gegen die Oberfläche gedrückt. Beispielsweise kann die Drückstrecke etwa 0,1 mm bis 1 mm betragen, um eine optimale Bearbeitungsbedingung festzulegen.
-
Das Werkstück W wird unter den geeigneten Bearbeitungsbedingungen gedreht, um den linearen Gleitkontaktabschnitt 42a gegen einen Bearbeitungsausgangspunkt auf der Zieloberfläche Wa drücken zu lassen, und wird dann in den (durch Pfeile a und b angezeigten) Vorschubrichtungen vorgeschoben, um sich auf der Zieloberfläche Wa in der Nut Wb zum Glätten hin und her zu bewegen.
-
Wie vorstehend beschrieben, wird das Glättwerkzeug 1 während des Glättens des Werkstücks W vorgeschoben, um das bearbeitbare Gebiet Wf eines mit dem linearen Gleitkontaktabschnitt 42a zu bearbeitenden Werkstücks zu vergrößern.
-
Sobald die Zieloberfläche Wa mit dem linearen Gleitkontaktabschnitt 42a wie gewünscht spiegelartig endbearbeitet ist, wird das Spitzenende von dem Werkstück wegbewegt und das Drehen des Werkstücks W beendet. Dies beendet die Bearbeitung.
-
Wie in 1 und 2 gezeigt, umfasst das Glättwerkzeug 1 den Sockel 41 und an dem distalen Ende des Sockels 41 das Spitzenende 42. Das Spitzenende 42 umfasst den linearen Gleitkontaktabschnitt 42a (siehe 3), der die Zieloberfläche Wa oder Wh linear berührt und auf dieser gleitet.
-
Wie in 4 gezeigt, wird das Spitzenende 42 in der Nut Wi, beispielsweise einer O-Ringnut, an einem Berühren der Öffnungsränder der Nut Wi gehindert, wodurch ein Bearbeiten nahe den Rändern der Nut Wi ermöglicht wird. Dies verringert ein unbearbeitetes Gebiet Wm.
-
Während des Glättens berührt der lineare Gleitkontaktabschnitt 42a das Werkstück W linear und hat auf diese Weise eine geringere Kontaktfläche mit dem Werkstück W, als wenn ein Glättwerkzeug mit einer Kontaktfläche mit dem Werkstück (siehe Patentschrift 1) verwendet wird. Dies verringert die zum Glätten verwendete (in den 5 und 6 durch Pfeil c angezeigte) Drucklast und erlaubt ein Glätten mittels einer verhältnismäßig geringen Drucklast. Das Glättwerkzeug 1 kann ein aus Eisen, das härter als eine Aluminiumlegierung ist, gebildetes Werkstück W bearbeiten.
-
Wie ferner in 1 und 5 gezeigt, erstreckt sich der Gleitkontaktabschnitt 42a des Glättwerkzeugs 1 longitudinal in die (durch Pfeile a und b angezeigten) Vorschubrichtungen und bewegt sich zum Glätten der Zieloberflächen in die Vorschubrichtungen.
-
Dies vergrößert die Länge des Kontaktgebiets A zwischen dem linearen Gleitkontaktabschnitt 42a und dem Werkstück W (siehe 3) in die Vorschubrichtungen. Das in die Vorschubrichtungen längere Kontaktgebiet A verkürzt die Vorschubstrecke und verkürzt die Zeit für den Vorschubvorgang und auf diese Weise die Gesamtzeit der Bearbeitung.
-
Wie in 3 gezeigt, weist das Spitzenende 42 einen halbzylindrischen distalen Abschnitt.
-
Ein halbzylindrischer Abschnitt bedeutet hier einen erhabenen Abschnitt, der in einem Querschnitt in Längsrichtung wie ein Halbmond geformt ist. Der halbzylindrische Abschnitt kann die Form eines umgedrehten U, eines Vorsprungs, eines Bogens, eines Halbkreises oder einer Halbellipse aufweisen.
-
Wie vorstehend beschrieben, kann ein Werkstück mit einer starken Krümmung wie beispielsweise eine O-Ringnut, wie in 1 gezeigt, durch Bewegen des abgerundeten Endes 42b der Spitzenende 42 in die Ecken des Bodens Wc oder Wj der Nut Wb oder Wi geglättet werden. Dies verringert ein unbearbeitetes Gebiet Wg oder Wm, oder ein Gebiet in den Ecken der Böden Wc oder Wj, das nicht geglättet wird.
-
Der lineare Gleitkontaktabschnitt des Glättwerkzeugs 1 wird zum Glätten gegen den Boden Wc oder Wj der Nut Wb oder Wi an dem Werkstück W gedrückt, indem der lineare Gleitkontaktabschnitt 42a bewegt wird, während sich das Werkstück W dreht. Genauer gesagt wird der lineare Gleitkontaktabschnitt 42a zum Glätten gegen den Boden Wc oder Wj der Nut Wb oder Wi an dem sich drehenden Werkstück W gedrückt.
-
Diese Struktur ermöglicht ein Bearbeiten nahe den Ecken der Nuten Wb oder Wi. Beispielsweise kann auf diese Weise der Boden Wc oder Wj einer O-Ringnut einschließlich ihrer Bereiche nahe den Ecken (seitlichen Nutwänden) geglättet werden, um ein unbearbeitetes Gebiet Wg oder Wm zu verringern.
-
Die mit dem Glättwerkzeug bearbeitete Zieloberfläche Wa kann wie eine Spiegelfläche endbearbeitet werden. Der geglättete Boden Wc oder Wj der Nut Wb oder Wi weist eine geringere Oberflächenrauheit auf, und bietet auf diese Weise eine höhere Abdichtleistung. Zudem wird der Boden Wc oder Wj der Nut Wb oder Wi als die Zieloberfläche Wa mit der Spitzenende 42 mit Druck beaufschlagt, um eine plastische Verformung zu bewirken, die die Stärke des Werkstücks mehr vergrößert als durch Metallschneiden oder Schleifen.
-
Glätten eines Nutbodens an einem Werkstück unter Verwendung eines Drucks des Spitzenendes
-
Unter Bezugnahme auf 6 wird nun ein Glätten beschrieben, das durch einfaches Drücken des Spitzenendes 42 gegen einen Boden Wq einer Nut Wp ermöglicht wird.
-
Wie in 6 gezeigt, kann eine schmale Nut Wp geglättet werden, wenn das Spitzenende 42 in der Nut Wp angeordnet und gegen den Boden Wq gedrückt werden kann. Für die schmale Nut Wp wird das Glättwerkzeug 1 nicht vorgeschoben, und der lineare Gleitkontaktabschnitt 42a wird zum Glätten einfach gegen den gesamten Boden Wq der schmalen Nut Wp gedrückt.
-
Ein einfaches Drücken des Glättwerkzeugs 1 ohne Vorschub kann das unbearbeitete Gebiet Ws in dem Boden Wq der Nut Wp ebenfalls verringern.
-
Wie vorstehend beschrieben, kann das Glättwerkzeug 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zum Glätten des Bodens Wc, Wj oder Wq der schmalen Nut Wb, Wi oder Wp zum Aufnehmen eines O-Rings oder einer Öldichtung verwendet werden und das unbearbeitete Gebiet Wg, Wm oder Ws verringern (siehe 1 und 6).
-
Erste Modifikation
-
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann innerhalb des Umfangs ihrer technischen Idee auf verschiedene Weise abgeändert und modifiziert werden. Es wird beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche so interpretiert werden, dass sich alle Abänderungen und Modifikationen so abdecken, dass sie in den Geist und Umfang der Erfindung fallen. Komponenten, die wie in den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben übereinstimmen, sind mit identischen Bezugszeichen versehen und werden nicht beschrieben.
-
9 ist eine vergrößerte Perspektivansicht der Spitze eines Glättwerkzeugs nach einer ersten Modifikation.
-
Die Spitze 4 gemäß der Ausführungsform (siehe 3) kann ein zylindrisches Spitzenende 42A aufweisen oder beispielsweise eine in 9 gezeigte Spitze 4A sein.
-
Das Spitzenende 42A der Spitze 4A ist unter Verwendung eines Klebstoffs an einem Spitzeninstallationsbereich 41Ae befestigt, der von oben gesehen eine C-förmige Nut ist. Ein distales Ende des zylindrischen Spitzenendes 42A steht von oben gesehen in der Form eines Bogens (Halbzylinders) von einem trapezförmigen Vorsprung 41 Ad vor. Dies erreicht eine kleinere Ecke, die in einer Vorschubrichtung auf dieselbe Weise angeordnet ist wie für das Spitzenende 4 gemäß der Ausführungsform, und kann so ein unbearbeitetes Gebiet verringern oder beseitigen.
-
Zweite Modifikation
-
10 ist eine vergrößerte Perspektivansicht eines Glättwerkzeugs gemäß einer zweiten Modifikation, die einen teilweisen Querschnitt umfasst, die ein beim Bearbeiten einer O-Ringnut an einer Innenwand eines zylindrischen Werkstücks verwendetes Spitzenende zeigt.
-
Obwohl der Boden Wc oder Wj der Nut Wb oder Wi, die eine O-Ringnut an einer äußeren Umfangsfläche Wd und an einer Stirnfläche We sein kann, als eine Zieloberfläche Wa oder Wh des Werkstücks W in der in 1 gezeigten Ausführungsform dient, ist die Ausführungsform nicht auf diese Struktur beschränkt,.
-
Wie in 10 gezeigt, können die Böden verschiedenartiger Nuten oder unterschiedliche Oberflächen geglättet werden, indem ein (nicht gezeigter) Tisch einer Endbearbeitungsmaschine, auf dem ein Werkstück W1 befestigt ist, gegen eine Zieloberfläche W1a gedrückt wird.
-
Beispielsweise kann die mit dem Glättwerkzeug 1 zu bearbeitende Zieloberfläche W1a ein Boden W1c einer Nut W1b sein, die an einer Innenwand des zylindrischen Werkstücks W1 ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann das Werkstück W1 eine zylindrische innere Oberfläche aufweisen, um dem Glättwerkzeug 1 ein Vorschieben auf der Oberfläche zu ermöglichen.
-
Dritte Modifikation
-
11A ist eine vergrößerte Perspektivansicht eines Glättwerkzeugs nach einer dritten Modifikation, die ein Spitzenende mit einem quadratischen Sockel umfasst. 11B ist eine vergrößerte Perspektivansicht des Glättwerkzeugs nach der dritten Modifikation, die ein Spitzenende mit einem spitzen Ende umfasst, das unter Verwendung einer Schraube befestigt ist.
-
Der Sockel 41 braucht nicht die in 3 gezeigte Form zu haben. Wenn die Laststeuerung 3 weggelassen wird, kann ein Sockel 41B ein einfaches viereckiges Prisma oder ein (nicht gezeigter) Zylinder sein und kann eine beliebige Form aufweisen wie bei einer in 11A gezeigten Spitze 4B.
-
Ein Sockel 41C kann separat vorgesehen sein, und ein Spitzenende 42C kann wie bei der in 11B gezeigten Spitze 4C unter Verwendung einer Schraube 43C an dem Sockel 41C befestigt sein.
-
Andere Modifikationen
-
Das Glättwerkzeug 1 kann zum Glätten der in den 1 und 6 gezeigten Zieloberfläche Wa, Wh oder Wo verwendet werden, die eine von der Oberfläche des Werkstücks W zurückgesetzte Oberfläche oder die Oberfläche des Werkstücks W sein kann. Das Glättwerkzeug 1 kann zum Glätten der Zieloberfläche Wa, Wh oder Wo des Werkstücks W verwendet werden, die einen Kontakt mit der Spitzenende 42 zulässt.
-
Die in 1 und 6 gezeigte Nut Wb, Wi oder Wp, die geglättet werden kann, braucht nicht ringförmig zu sein. Die Zieloberfläche Wa, Wh oder Wo der Nut Wb, Wi oder Wp kann der Boden einer Nut sein, deren Form linear, gekrümmt oder vieleckig oder ringförmig auf einer äußeren Umfangsfläche eines Zylinders oder beliebig auf einer ebenen Oberfläche ist.
-
Obwohl die Spitze 4 gemäß der vorstehenden Ausführungsform den Sockel 41 und das Spitzenende 42 umfasst, die aus einem harten Material wie Diamant oder einem Hartmetall ausgebildet und mittels eines Klebstoffs verklebt sind, kann die Spitze 4 eine beliebige andere Struktur aufweisen. Beispielsweise kann das Spitzenende 42 der Spitze mit dem Sockel verschweißt oder in den Sockel 41 eingebettet sein.
-
Obwohl wie in der 2 und 3 das Spitzenende 42 den linearen Gleitkontaktabschnitt 42a mit der durch eine von oben gesehen bogenförmige Kurve, die von einem Zylinder mit einem vollkommenen Kreis ausgeschnitten ist, definierten Form aufweist, kann das Spitzenende 42 eine beliebige Form aufweisen, die an ihrem distalen Ende einen vorbestimmten Krümmungsradius aufweist. Beispielsweise kann der lineare Gleitkontaktabschnitt 42a eine gekrümmte Linie aufweisen, die von oben gesehen einen Teil einer Ellipse definiert.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Glättwerkzeug
- 2
- Körper
- 4, 4A, 4B, 4C
- Spitze
- 41, 41A, 41B, 41C
- Sockel
- 42, 42A, 42C
- Spitzenende (Spitzenabschnitt)
- 42a
- linearer Gleitkontaktabschnitt
- W, W1
- Werkstück
- Wa, Wh, Wo
- Zieloberfläche
- Wb, Wi, Wp
- Nut
- Wc, Wj, Wq
- Boden
- Wf, Wk, Wr
- bearbeitetes Gebiet
- Wg, Wm Ws
- unbearbeitetes Gebiet
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
