DE1289451B

DE1289451B - Tragbares Poliergeraet fuer metallurgische Untersuchung

Info

Publication number: DE1289451B
Application number: DEB77794A
Authority: DE
Inventors: Graves George W
Original assignee: Buehler Ltd
Current assignee: Buehler Ltd
Priority date: 1964-05-25
Filing date: 1964-07-22
Publication date: 1969-02-13
Also published as: GB1069311A; FR1421151A; US3284961A

Description

Die Erfindung betrifft ein tragbares Gerät zum Anpolieren einer kleinen Stelle auf einem Metallwerkstück zur metallurgischen Untersuchung mit einem Außengehäuse, dessen Achse senkrecht auf der zu polierenden Fläche steht und das einen Motor enthält, dessen Welle eine koaxiale Spindel für eine flexible Polierscheibe antreibt, wobei ein Untersetzungsgetriebe für eine planetarische Drehbewegung der Spindel der Polierscheibe zwischen der Motorwelle und dem Außengehäuse vorgesehen ist.
Zweck eines solchen Poliergerätes ist, auf metallischen oder anderen Oberflächen Flecken auszupolieren, die im Mikroskop unter reflektiertem Licht geprüft werden. Um eine solche Prüfung durchzuführen, muß das Material poliert und mit einer Säure geätzt werden, um die kristalline Struktur zu zeigen. Der Poliervorgang soll die Struktur nicht durch kalte Bearbeitung zerstören und keine Kratzer hinterlassen oder Narbenbildung oder eine andere Verformung verursachen. Außerdem soll der Poliervorgang bestehende Blasen nicht vergrößern oder auffüllen. Durch das Polieren soll es möglich sein, eine Oberflächenschicht oder -haut, die nicht geprüft werden soll, zu entfernen.
üblicherweise wird ein solches Verfahren durchgeführt, indem eine kleine Probe aus dem Material ausgeschnitten und in einem Laboratorium untersucht wird, wobei diese Probe von Hand oder mechanisch gegen auf rotierenden Scheiben befindliches Schleifmaterial mit stufenweise feiner werdender Körnung gehalten wird. Die Probe wird rund um die Scheibe geführt, so daß die Schliffrichtung ständig wechselt. Wenn das Schleifen .von Hand durchgeführt wird, wird die Schliffrichtung dadurch geändert, daß die Hand ständig Bewegungen in unterschiedlichen Richtungen ausführt.
Manchmal ist es jedoch erforderlich, einen Flecken auf einem größeren Gegenstand zu polieren und zu prüfen, der nicht bewegt werden kann oder nicht zerstört werden darf. Solche Gegenstände sind beispielsweise große Gußstücke, Rohre, Behälter, Schweißverbindungen od. dgl.
Es ist bekannt, ein Polierwerkzeug mit einem Motor über ein Planetengetriebe anzutreiben. Bei einem weiteren bekannten motorisch angetriebenen Handpoliergerät dieser Art wird einem Polierwerkzeug eine Umlaufbewegung und eine Eigenrotation mit einem Antriebsmotor erteilt, der über ein Untersetzungsgetriebe mit einer Welle verbunden ist, welche die Antriebswellen von drei Polierscheiben in eine planetarische Drehung um die erstgenannte Welle versetzt. Die drei Antriebswellen sind jeweils mit einem Stirnrad versehen, welches mit einem feststehenden Planetenrad im Eingriff steht. Dadurch wird den planetarisch umlaufenden Polierscheiben gleichzeitig eine Drehung um die Achsen ihrer Antriebswellen erteilt. Die Polierscheiben liegen dabei in einer gleichbleibenden Ebene auf der zu polierenden Oberfläche auf, und diese Oberfläche wird im ganzen Umfang der planetarischen Drehbewegung gleichmäßig abgeschliffen. Bei dieser Anordnung kann jedoch der Durchmesser der planetarischen Drehbewegung nicht beliebig klein gewählt werden, da sonst die Vorteile einer wechselnden Polierrichtung an jedem Punkt der polierten Stellen verlorengehen würden. Wie oben ausgeführt, ist es jedoch für manche Zwecke, z. B. für optische Untersuchungen, notwendig, nur sehr kleine Stellen anzupolieren, um z. B. optische Untersuchungen nach dem Reflexionsverfahren durchführen zu können.
Die Erfindung bezweckt daher ein möglichst einfaches tragbares Gerät, mit dem mit möglichst geringem Schleifaufwand die Oberfläche eines Werkstücks in einem ganz kleinen Bereich, dessen Durchmesser für eine optische Untersuchung gerade ausreicht, möglichst schnell und einwandfrei poliert werden kann.
Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß der Motor mit seiner Welle in einem das Untersetzungsgetriebe tragenden Zwischengehäuse gegen die Achse des Außengehäuses geneigt angeordnet und zur planetarischen Umlaufbewegung von Motor mit Spindel auf einem Kegelmantel ein mit dem Außengehäuse in Verbindung stehender und vom Untersetzungsgetriebe abgeleiteter Reibtrieb am Zwischengehäuse gelagert ist.
Durch die Schrägstellung der Welle bezüglich des Außengehäuses und damit bezüglich der zu polierenden Fläche wird nur ein Bereich mit sehr geringem Durchmesser so stark poliert, daß es für die optische Untersuchung ausreicht. Gleichzeitig ergibt die bezüglich der zu polierenden Fläche sich ständig ändernde Schrägstellung der Polierscheibe einen wechselnden Auflagedruck und einen wechselnden Angriffswinkel der Polierscheibe relativ zu der zu polierenden Fläche. Es läßt sich damit eine wesentlich wirksamere Abreibwirkung erzielen, was insbesondere bei Unregelmäßigkeiten der Oberfläche zu einem schnellen Durchführen des Poliervorgangs führt. Das Außengehäuse des Gerätes kann dabei fest mit dem meist größeren zu untersuchenden Werkstück verbunden werden, während die Polierscheibe die Oberfläche des Werkstückes in einem außerordentlich schmalen Bereich schnell und gleichmäßig poliert.
An Hand der Figuren der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise erläutert.
F i g. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Gerätes, das auf drei Beinen vertikal aufgestellt ist; F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung, wobei an Stelle der in F i g.1 dargestellten Beine ein Stativ vorgesehen ist; F i g. 3 zeigt einen Querschnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 2; F i g. 4 zeigt schematisch die Bewegungslinien der Polierscheibe auf einer Kreisbahn; F i g. 5 zeigt schematisch das Schliffmuster des Poliergerätes.
Das dargestellte Gerät hat ein zweiteiliges, zylindrisches Außengehäuse 10, das aus zwei mit Ringflanschen und Bolzen 11 zusammengefügten Teilen besteht. Konzentrisch in dem Außengehäuse ist ein Zwischengehäuse 12 angeordnet. Dieses Zwischengehäuse 12 ist in Lagern 13 und 16 in dem Außengehäuse 10 drehbar gelagert. Das Lager 13 ist zwischen den vorderen Endteilen 14 und 15 der Gehäuse an einem Ende des Gerätes angeordnet, und am anderen Ende befindet sich das Lager 16, das die Welle 17 lagert, die mit der Endplatte 18 verbunden ist, welche einen Teil des Zwischengehäuses 12 bildet.
In dem Zwischengehäuse und um einen Winkel von etwa 2,5° gegenüber der Längsachse geneigt befindet sich ein Motor 19. Dieser Motor ist an einem Ende mit einem Ansatz 20 fest in einer Platte 21 angeordnet, die sich quer durch das Zwischengehäuse 12 erstreckt. Mit seinem anderen Ende ist der Motor mit einem Ansatz 22 in einem Ringsitz 23 angeordnet, der einen Teil des vorderen Endes des Außengehäuses 12 bildet.
An einem Ende der Motorwelle 24 ist ein Spannfutter 25 befestigt, welche die in axialer Richtung hin- und hergehende federnd gelagerte oder mit einer Druckfeder belastete Spindel 26 trägt. An der Spindel ist auswechselbar eine flexible elastische Polierscheibe 27 befestigt, auf der ein Schleifpapier oder ein anderes Poliermaterial aufgeklebt oder auswechselbar befestigt ist.
Der Motor 19 des Gerätes kann ein 12-Volt-Gleichstrommotor sein, der von einer Batterie, einem Gleichrichter oder einem Generator beispielsweise gespeist wird. Der Strom wird beispielsweise durch die Leitung oder Litze 29 geleitet, in der sich der An- und Ausschalter 30 befindet. Weiter wird der Strom zu einem Paar von Messingringen 31 und 32 geleitet, die in einem Halter aus gehärtetem Harz, wie z. B. einem Phenolharz 33, in ringförmigen Aussparungen sitzen, die sich in dem Aufsatz 34 des Außengehäuses 10 befinden. Der Strom wird von den Ringen 31 und 32 mit federbelasteten Bürsten 35 und 36 abgenommen und zu der Feldwicklung des Motors über Leitungen 37 geleitet.
Das Zwischengehäuse 12 und der gegen die Achse des Außengehäuses geneigte Motor 12 werden mittels eines als mit Kautschuk beschichtetes Friktionsrad ausgebildeten Reibtriebes 38 in Drehung versetzt, der im Eingriff mit einem Ansatz 34 steht und mit dem Ende 39 der Motorwelle über ein Untersetzungsgetriebe gekoppelt ist. Auf der Motorwelle befindet sich ein Ritzel 40. Das Getriebe weist ein Zahnrad 41 auf, das mit dem Ritze140 im Eingriff steht und andererseits ein Ritzel 42 trägt, das mit dem Zahnrad 43 zusammenarbeitet. Das letztgenannte Zahnrad trägt ein Ritzel 44, das wiederum mit dem Zahnrad 45 auf der Welle 46 im Eingriff steht, die in der Büchse 47 gelagert ist, welche in der Querplatte 21 in dem inneren Gehäuse 12 sitzt. Die Welle 46 erstreckt sich durch eine Öffnung in dem Kopf 18 des Zwischengehäuses 12 und trägt den Reibtrieb 38, welcher sich im Eingriff mit der inneren Peripherie des Ansatzes 34 des Außengehäuses 10 befindet, wie oben beschrieben wurde. Wenn daher der Motor 19 betätigt wird, dreht sich die Spindel 26 beispielsweise mit einer Drehzahl von 5000 Umdrehungen pro Minute, wodurch die Spindel 26 und die mit dieser verbundene Polierscheibe 27 sich um die Achse der Gehäuse 10 und 12 mit einer wesentlich geringeren Umfangsgeschwindigkeit dreht.
Die Anordnung kann vertikal über dem Werkstück, das anpoliert werden soll, angeordnet sein, indem die drei Beine 48 verwendet werden, welche in den unteren Teil des Außengehäuses 10, wie bei 49 dargestellt, eingeschraubt werden. Dieses Anschrauben ermöglicht eine vertikale Einstellung des Gerätes relativ zu der zu polierenden Oberfläche.
An Stelle des Dreibeins kann eine Stativklemme oder ein Stativ mit einem Arm 50 verwendet werden, wie in F i g. 2 dargestellt, der das Außengehäuse 10 eng umgibt und dieses mit einer Stütze 51 verbindet, die über einer mit einer Öffnung versehenen Platte 52 angeordnet ist, so daß eine Einstellung längs der Stütze 51 mittels der Feder 54 erfolgen kann. Die Platte 52 kann mit geeigneten Zwingen, Klammern, Ketten od. dgl. (nicht dargestellt) befestigt werden.
In F i g. 4 ist die Kreisbahn der Polierscheibe 27 dargestellt. Wie ersichtlich, berührt die Polierscheibe 27 nicht mit ihrer ganzen Oberfläche, sondern nur etwa mit der Hälfte derselben das Werkstück. Wenn die Polierscheibe sich dreht und dabei eine kreisförmige Bewegung ausführt, überlappen sich die Muster in einem relativ kleinen Bereich, der mit 55 innerhalb des gestrichelt angedeuteten Kreises in F i g. 4 dargestellt ist.
F i g. 5 zeigt schematisch das erhaltene Poliermuster, wobei die halbkreisförmigen Muster in dem Fleck 55, der poliert wird, linear überlagert dargestellt sind. In Wirklichkeit ist die Bewegung an Stelle geradlinig, wie dargestellt, in den halbkreisförmigen Abschnitten krummlinig, und die Schliffrichtung nimmt alle Richtungen während des Durchlaufens einer vollständigen Kreisbahn der Polierscheibe 27 ein. Durch sukzessive Reduzierung der Korngröße des Schleifmaterials und mit Hilfe von Flüssigkeiten, in denen Poliermaterialien suspendiert sind, wie sie auch bei anderen Schleifverfahren verwendet werden, wird letztlich ein in hohem Maße polierter Fleck erhalten, der für die mikroskopische Prüfung geeignet ist.

Claims

Patentanspruch: Tragbares Gerät zum Anpolieren einer kleinen Stelle auf einem Metallwerkstück zur metallurgischen Untersuchung mit einem Außengehäuse, dessen Achse senkrecht auf der zu polierenden Fläche steht und das einen Motor enthält, dessen Welle eine koaxiale Spindel für eine flexible Polierscheibe antreibt, wobei ein Untersetzungsgetriebe für eine planetarische Drehbewegung der Spindel der Polierscheibe zwischen der Motorwelle und dem Außengehäuse vorgesehen ist, d a -durch gekennzeichnet, däß der Motor (19) mit seiner Welle (24) in einem das Untersetzungsgetriebe (40 bis 45) tragenden Zwischengehäuse (12) gegen die Achse des Außengehäuses (10) geneigt angeordnet und zur planetarischen Umlaufbewegung von Motor (19) mit Spindel (26) auf einem Kegelmantel ein mit dem Außengehäuse (10) in Verbindung stehender und vom Untersetzungsgetriebe abgeleiteter Reibtrieb (38) am Zwischengehäuse (12) gelagert ist.