DE2518246C3

DE2518246C3 - Rotierendes Ziehschleif- oder Honwerkzeug

Info

Publication number: DE2518246C3
Application number: DE2518246A
Authority: DE
Inventors: Steve Albert Los Angeles Calif. Rands (V.St.A.)
Original assignee: Individual
Current assignee: RANDS FAMILY TRUST, PASADENA, LOS ANGELES, CALIF.,
Priority date: 1974-05-10
Filing date: 1975-04-24
Publication date: 1978-09-14
Also published as: DE2518246B2; IT1032817B; NO143732B; HK7078A; ATA325975A; AT335878B; US3871139A; AR205121A1; DE2518246A1; FR2270057A1; ZA752185B; DK162823B; GB1480673A; PL114852B1; DK204875A; CS222216B2; DK162823C; NO751220L; SE407357B; SE7505283L

Description

Die Erfindung betrifft ein rotierendes Ziehschleifoder Honwerkzeug mit an einem sich in axialer Richtung erstreckenden, rotierbaren Borstenträger befestigten Borsten aus Kunststoff, die in im wesentlichen radialer Richtung verlaufen, so daß die Enden der Borsten eine im wesentlichen kreiszylinderförmige Reihe bilden, wobei die Enden je ein einen Schleifkörper bildendes Kügelchen aus teilchenförmiger Schleifmasse, eingebettet in einem Bindemittel aus Kunststoff, tragen.

Ein Werkzeug dieser Art ist bereits bekannt, vergleiche US-PS 3384915. Bei derartigen Werkzeugen ist die Befestigung der die Schleifkörper bildenden Perlen oder Kügelchen ein besonderes Problem. Auf Grund der harten Beanspruchungen, denen die Schleifkörper an den Enden der Borsten bei derartigen Werkzeugen im Betrieb ausgesetzt sind, besteht bei den bekannten derartigen Werkzeugen die Gefahr, daß sich die harten, brüchigen Kügelchen von den Enden der Borsten lösen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Ziehschleif- und Honwerkzeug mit an den Borsten sicher haftenden Kügelchen zu schaffen.

Bei einem Werkzeug der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes Kügelchen mit dem Ende der zugehörigen Borste mittels eines synthetischen Zweikomponenten-Kunstharzklebstoffs verklebt ist. Dabei dient, im Gegensatz zu dem bekannten Werkzeug, das Binde- ^r> mittel der Schleifkörper-Kügelchen nicht als Klebstoff zur Befestigung der Kügelchen an den Borsten. Es ist vieirnehr ein zusätzlicher Klebstoff, und zwar in Form eines Zweikomponenten-Klebstoffs, vorgesehen, der so gewählt ist, daß er

κι a) eine Affinität bezüglich des Werkstoffs der Borsten und
b) eine Affinität für den Werkstoff der Kügelchen

besitzt.
Es wird dadurch eine einwandfreie Verbindung der

r> Kügelchen mit der Klebstoffschicht und eine einwandfreie Verbindung zwischen der Klebstoffschicht und der zugehörigen Borste erreicht.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Resorzin-Formaldehyd-KIebharz vorgesehen.

Vorzugsweise sind die Enden der beispielsweise aus Kunststoff bestehenden Borsten so flexibel, daß das Honwerkzeug in der Art einer Bürste axial in zylindrische Bohrungen verschiedener Durchmesser eingesteckt werden kann, wobei der Bereich der möglichen

r> Durchmesser von einem Wert, der im wesentlichen dem Durchmesser des Honwerkzeugs im nicht eingesteckten Zustand entspricht, nach abwärts bis zu wesentlich kleineren Durchmessern als es dem Durchmesser im nicht eingesteckten Zustand entspricht,

κι erreicht. Hierbei ist die Anordnung der flexiblen Borsten so beschaffen, daß das Honwerkzeug mit selbsttätiger Größenanpassung arbeitet, d. h., daß es in eine kleinere Werkstückbohrung eingesetzt werden kann als es dem Außendurchmesser des Honwerkzeugs vor

π dem Einsetzen entspricht. Das erfindungsgemäße Werkzeug arbeitet auch selbstzentrierend auf Grund der gleichmäßigen und diametralen Verteilung der kleinen, zentral gerichteten Kräfte, die auf das Zentrum des Honwerkzeugs von den radial nach einwärts gebogenen flexiblen Borsten ausgeübt werden, wenn das Honwerkzeug in ein zylindrisches Werkstück mit einem kleineren Durchmesser eingesteckt wird, als es dem anfänglichen Außendurchmesser des Honwerkzeugs entspricht.

Durch die Erfindung wird auch ein flexibles, selbstzentrierendes Honwerkzeug mit selbsttätiger Größenanpassung geschaffen, das eine Vielzahl von nach auswärts gerichteten Borsten aus thermoplastischem Material aufweist, wobei die Anordnung so getroffen

-,ο sein kann, daß die äußeren Enden der Borsten zunächst durch Anwendung von Wärme und Druck vergrößert werden, so daß eine innere Kugelform oder eine Verdickung am äußersten Ende gebildet wird, die anschließend mit der die Klebeverbindung begün-

-,■-, stigenden Verbindungsmasse beschichtet werden kann. Sodann wird die innere Kugelform oder die Verdickung der Borsten mit der äußeren Beschichtung versehen, die aus einer oder mehreren Lagen von Schleifmasse und Kunststoffbindemittel besteht, so

ho daß ein vergrößertes, als Schleif- oder Schmirgelkörper dienendes Kügelchen gebildet wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von in

ι,-, der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt längs der Linie 1-1 von Fig. 2 durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä-

ßen Honwerkzeugs,

Fig. 2 eine Vorderansicht des Ausführungsbeispiels mit der in Fig. 1 bei 2-2 angegebenen Blickrichtung,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels,

Fig. 4 eine abgebrochen und vergrößert gezeichnete Seitenansicht des Endes einer Borste des Ausführungsbeispiels,

Fig. 5 A und 5 B Schnitte durch das in Fig. 4 gezeigte Borstenende, in denen das Aufbringen einer Verbindungsroasse auf das Borstenende in verschiedenen Stadien gezeigt ist,

Fig. 6 bis 9 der Fig. 5 ähnliche, in anderem Maßstab gezeichnete Schnitte durch mit einem als Schleifoder Schmirgelkörper dienenden Kügelchen versehene Borstenenden gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Werkzeugs und

Fig. 10 und 11 schematisiert und teils geschnitten und abgebrochen gezeichnete Seitenansichten eines Ausfiihrungsbeispiels des erfindungsgemäßen Werkzeugs vor dem Einsetzen bzw. nach dem Einsetzen in eine Werkstückbohrung, deren Durchmesser geringer ist als der Außendurchmesser des nicht in die Bohrung eingesetzten Werkzeugs.

Ein in der Zeichnung dargestelltes Honwerkzeug 20 weist viele Büschel von Borsten 22 sowie einen Borstenträger 24 in Form eines verdrillten Drahtes 26 auf, in den innere Endteile 28 jeder der Borsten (oder die mittleren Abschnitte doppelendiger Borsten) schraubenförmig hineingewickelt sind. Jede Borste 22 ist flexibel und besitzt einen Schaft 225 und ein freies äußeres Ende 22 T aus einem flexiblen, thermoplastischen Werkstoff, beispielsweise aus Nylon, dessen Flexibilität zur Wirkung kommt, indem sie die selbstzentrierende Eigenschaft und die Eigenschaft der selbsttätigen Größananpassung des Honwerkzeugs begünstigt.

Am Ende 22 T zumindest einiger der Borsten 22, vorzugsweise an allen Borsten, ist ein verdicktes, einen Schleif- oder Schmirgelkörper bildendes Kügelchen 30 angeordnet und unlösbar angebracht. Da das Honwerkzeug in erster Linie dazu vorgesehen ist, um, wenn es durch einen Kraftantrieb in Drehung versetzt wird, eine Bohrung oder eine kreiszylindrische Vertiefung zu honen, sind die als Schleifkörper dienenden Kügelchen an den radial nach auswärts gerichteten Reihen der Borsten so angeordnet, daß sie eine äußere, zylindrische, schmirgelnd wirksame Fläche beschreiben, die durch die Anordnung der schleifenden Kügelchen 30 gebildet ist und federnd nachgiebig leicht nach einwärts gebogen werden kann, wenn das Werkzeug in eine Werkstückbohrung eingesetzt wird, die einen kleineren Durchmesser aufweist, 'vie dies in Fig. 11 gezeigt ist.

Jedes Kügelchen hat eine begrenzte Größenausdehnung, so daß es an dein Ende 22 T der zugeordneten Borste in solcher Weise angebracht werden kann, daß der größte Teil des Schafts 225 von jedweder äußerer Beschichtung freibleibt, wie sie das eine Verdikkung bildende Kügelchen darstellt, das Bindemittel 34 sowie teilchenförmige Schleifmasse 36 enthält. Bei der Herstellung der als Schleifkörper dienenden Kügelchen 30 wird das Ende 227 jeder Borste, das in Fig. 4 in seinem Ausgangszustand gezeigt ist, zuerst mit einer das Verkleben begünstigenden Oberflächenschicht versehen, wobei, wenn es sich bei dem Ende 22 T um Nylon handelt, eine Verbindungsmasse 35 aufgebracht wird, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist (ein Beispiel der Aufbringung dieser Verbindungsmasse wird unten näher erläutert). Wenn diese Verbin-

"> dungsmaiise ausgehärtet ist, erfolgt anschließend das Eintauchen der an Ort und Stelle ausgehärteten Verbindungsmasse 35 in das; vorübergehend oder anfänglich flüssige Bindemittel 34, wobei die Verbindungsmasse 3.5 eine zwischengefügte, das Verkleben

in begünstigende Oberflächenschicht ode; eine Überbrückung zwischen der Borste 22 und dem Bindemittel 34 bildet. Anschließend, bevor das Verfestigen oder Aus härten des Bindemittels 34 stattfindet, kann das beschichtete Ende 22 T der Borste in fein verteilte teilchenförmige Schleifr.nasse 36 eingetaucht werden, die auf die beschichteten Enden 22 T aufgebracht wird und dadurch ein Zusammengesetzes, als Schleifkörper dienendes Kügelchen 3D bildet, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, das dann an Ort und Stelle ausgehärtet wer-

20- den kann, so daß jedes Kügelchen 30 an dem Ende 22 T der zugeordneten Borste befestigt wird, wobei die adhäsive Verbindungsmasse 35 als eine mechanische Brücke zwischen dem Ende 22 T und dem Bindemittel 34 des Kügelcher.s 30 wirkt. Als Bindemittel 34 kann ein Epoxydharz dienen, das zwei flüssige Stoffe aufweist, wobei diese Flüssigkeiten vor dem Gebrauch vermischt werden und wobei das Aushärten in Luft bei einer Temperatur von ungefähr 298° K 24 Stunden lang durchgeführt wird.

in Das adhäsive Bindemittel 34 kann bei einer Temperatur zwischen 366° und 394° K während ungefähr vier Stunden ausgehärtet werden.

Bei der teilchenförmigen Schleifmasse kann es sich um Teilchen aus Wolframkarbid. Karborundum oder

jj einem anderen harten, für das Ziehschleifen geeigneten Material handeln.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die adhäsive Verbindungsmasse 35 ein 2-Komponentcn-Resorzin-Formaldehyd-Kunstharz, dessen eine Komponente in flüssiger Form bei Raumtemperatur auf die Außenseite der Enden der Borsten aufgebracht werden kann und dessen zweite, den Härter bildende Komponente zusätzlich aufgetragen wird, um das Verfestigen und Aushärten an Ort und Stelle zu bewirken. Fig. 5 zeigt die auf das Ende einer Borste aufgebrachte Verbindungsmasse 35, die eine Affinität zu dem Kunststoffmaterial (gewöhnlich Nylon) der Borste und eine ähnliche Affinität zu dem bei der Benutzung des Werkzeugs abreibbaren Bindemittel 34 (gewöhnlich ein Epoxydharz) des Kügelchens aufweist, da« an der in Fig. 5 gezeigten Verbindungsmasse 35 in der Weise angebracht wird, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Die obenerwähnte Methode des Anbringens der Verbindungsmasse 35 am Ende 22 T der Borste 22 ist in den Fig. 5 A und 5 B dargestellt. Fig. 5 zeigt, daß eine erste Komponente eines Resorzin-Formaldehyd-Kunstharzes (das in einer Alkohol-Wasser-Lösung ein teilweise kondensiertes Resorzin-Formaldehyd-Kunstharz aufweist) auf das

w) Ende 22 Tals erste Komponente, die mit 37' bezeichnet ist (Fig. 5A) aufgetragen worden ist. Anschließend wird eine mit 37" bezeichnete zweite Komponente des Resorzin-Formaldehyd-Kunstharzes als Härter in Form eines P'ulvers aus Paraformaldehyd

h-j und tines Zellulosefüllstoffs zu der ersten Komponente 37', die bereits auf der Borste angebracht ist, aufgetragen. In Fig. 5 B. wo dieser zweite Schritt gezeigt ist, ist die den Härter bildende zweite Kompo-

ncnte 37" mit einer etwas unregelmäßigen Linienführungschematisiert angedeutet. In dieser Figur ist auch die ursprünglich flüssige erste Komponente 37' verdeutlicht, die in dem vorangehenden, in Fig. 5 A gezeigten Schritt, aufgebracht worden war. Nach dem Aufbringen der zweiten Komponente 37", siehe Fig. 5 B, findet das Verfestigen und Aushärten des Resorzin-Formaldehyd-Kunstharz-Verbundstoffes statt und bildet die adhäsive Verbindungsmasse 35, die mit dem Ende 22 T fest verklebt ist und auch fest an dem anschließend aufgetragenen und sodann ausgehärteten Bindemittel 34 aus Epoxydharz haftet, das als äußere Beschichtung 32 dient und das Kügelchen 30 bildet. Die Klebeaffinität der Verbindungsmasse 35 sowohl relativ zu dem Nylonwerkstoff der Enden 22 T der Borsten als auch relativ zu dem Epoxydharz-Bindemittel 34 der Kügelchen ist so stark, daß ein Abbrechen oder Ablösen größerer Teile der Kügelchen 30 von der Überbrückungs- oder Verbindungsstelle mit dem Ende 22 Γ der Borste vermieden wird: auch bei so hartem Einsatz des Honwerkzeugs, wie er in Fig. 11 gezeigt ist. Das Bindemittel 34 ist durch Benutzung abbaubar, da es weicher ist als das zu bearbeitende Werkstück, so daß die Teilchen der Schleifmasse 36 in ausreichendem Maße nach außen überstehen und während der gesamten Lebenszeit des Honwerkzeugs 20 somit ihre Schleifwirkung behalten. Dessen ungeachtet ist die Verbindung jedes Kügelchcns mit der zugehörigen Borste über die Verbindungsmasse 35 von solcher Art, daß die flexiblen Eigenschaften der Schäfte 225 der Borsten unbeeinträchtigt bleiben.

Ein Versuch hat gezeigt, daß die Flexibilität jedes unbeschichteten Schafts 225 aus Nylon zumindest zweimal größer ist als dies der Fall wäre, wenn das mehrphasige Material (das bei dem Prozeß des Befestigens der Kügelchen 30 auf die Enden 22 Γ der Borsten aufgebracht wird) sich längs des ganzen Bereichs des Schafts 225 erstrecken würde. Gewöhnlich ist das Verhältnis der Flexibilität eines unbeschichteten Schafts gegenüber einem beschichteten Schaft noch wesentlich größer, als vorstehend angegeben.

Fig. 7 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem eine Verbindungsmasse 35a in im wesentlichen gleicher Weise vorgesehen ist wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Hierbei weist jedoch die ein als Schleifkörper dienendes Kügelchen 30a bildende Beschichtung mehrere Schichten 32a auf, von denen jede Bindemittel 34« und teilchenförmige Schleifmasse 36« aufweist und mit einer oder mehreren Grenzflächen 38 verbunden ist. Durch diese Anordnung wird ein laminiertes oder mehrschichtiges vergrößertes Kügelchen 30« erhalten, das gewöhnlich aus dem gleichen Bindemittel und dem gleichen Schleifmittel gefertigt ist, wie es auch beim ersten Ausführungsbeispiel benutzt wird, und wobei jede Zwischenschicht es ermöglicht, ein größeres Kügelchen in Form eines Verbundkörpers zu bilden, als dies ansonsten der Fall wäre.

Fig. H zeigt eine Abwandlung, bei der die Beschichtung 32 b des als Schleifkörper dienenden Kügelchens 30b auf andere Weise hergestellt ist, als es vorher in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben wurde.

Der Unterschied demgegenüber besteht darin, daß bei der Abwandlung gemäß Fig. 8 das flüssige Bindemittel 346 aus Epoxydharz und die Teilchen der Schleifmasse 36/) aus Wolframkarbid schon zu Beginn und vor dem Auftragen auf die adhäsive Verbindungsschicht, nämlich die Verbindungsmasse 35b, miteinander vermischt wurden. Dieses Vermischen der äußeren Beschichtung 32/) des Kügelchens 30/) kann vorgenommen werden, indem man das Bindemittel 34/) und die Teilchen der Schleifmasse 36/) in einem Behälter vermischt, unmittelbar bevor das Auftragen auf die Enden der Borsten 22/? stattfindet, die bereite die Verbindungsmasse 35b in ähnlicher Weise tragen wie dies bezüglich der Verbindungsmasse 35 bei Fig. 5 der Fall ist.

Fig. 9 zeigt eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels. Hierbei sind ähnliche Teile mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet, denen der Buchstabe c hinzugefügt ist. Der hauptsächliche Unterschied gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, daß ein Großteil des verdickten, ali Schleifkörper dienenden Kügelchens 30 dadurch erzeugt ist, daß die Borste 22 c an ihrem Ende eine Verdickung 22£ aufweist. Daher ist für die Verbindungsmasse 35c eine größere äußere Oberfläche vorgesehen, und eine kleinere Menge an äußerer Beschichtung 32 eist erforderlich, um ein verdicktes Kügelcher 3Of mit einer Größe zu bilden, die der Größe dei Kügelchens 30 beim ersten Ausführungsbeispiel entspricht, das in Fig. 6 gezeigt ist.

Die Fig. 10 und 11 zeigen das hier beschriebene Honwerkzeug eingespannt in das Futter einer motorischen Antriebsmaschine, durch die das Honwerkzeug in Drehung versetzt wird. Aus den Fig. 10 und 11 ist die selbstzentrierende Eigenschaft und die Eigenschaft der Größenanpassung des hier beschriebener Honwerkzeugs ersichtlich. Hierbei ist ein Werkstück 40 geschnitten dargestellt, das eine Bohrung mit einei zylindrischen Fläche 42 besitzt, die gehont werder soll. Der Außendurchmesser des Honwerkzeugs 2f ist größer als der Innendurchmesser der Bohrung de; Werkstücks 40. Wenn das Honwerkzeug 20 untci Kraftanwendung in die durch die Fläche 42 begrenzte Bohrung kleineren Durchmessers eingesteckt wird wird dies durch die Flexibilität der Schäfte 225 dei Borsten ermöglicht, da diese Schäfte frei von einei Beschichtung sind, unveränderte Eigenschaften aufweisen und dadurch ihre Flexibilität bewahrt haben Da die Borsten radial und einander im wesentlicher gleichmäßig gegenüberliegend, relativ zu dem Borstenträger 24 angeordnet sind, erzeugt die Biegung der sämtlichen Schäfte 225 der Borsten eine symmetrisch angeordnete Reihe gleicher und einander entgegengesetzter, nach einwärts gerichteter kleinei Vorspannkräfte, die auf den zentralen Borstenträgei 24 einwirken, wodurch eine selbstzentrierende, die selbsttätige Größenanpassung ergebende Wirkung des Honwerkzeugs 20 hervorgerufen wird, die es ermöglicht, auf die ganze Fläche 42 auf Grund dei Drehbewegung des Honwerkzeugs 20 mit im wesentlichen gleich großer Kraft beim Honvorgang einzuwirken, was bislang bei Verwendung eines starrer Materials zum Honen nicht erreicht werden konnte

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rotierendes Ziehschleif- oder Honwerkzeug mit an einem sich in axialer Richtung erstreckenden, rotierbaren Borstenträger befestigten Borsten aus Kunststoff, die in im wesentlichen radialer Richtung verlaufen, so daß die Enden der Borsten eine im wesentlichen kreiszylinderförmige Reihe bilden, wobei die Enden je ein einen Schleifkörper bildendes Kügelchen aus teilchenförmiger Schleifmasse, eingebettet in einem Bindemittel aus Kunststoff, tragen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kügelchen (30) mit dem Ende (22 T) der zugehörigen Borste mittels eines synthetischen Zweikomponenten-Kunstharzklebstoffs (35) verklebt ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunstharzklebstoff (35) ein Resorzin-Formaldehyd-KIebharz vorgesehen ist.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Resorzin-Formaldehyd-KIebharz anfänglich flüssig ist und auf den Enden (22 T) der Borsten an Ort und Stelle absetz- und aushärtbar ist.

4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Komponente des Klebharzes (35) anfänglich flüssig ist und in Gegenwart der zweiten Komponente auf den Enden (22 T) der Borsten absetz- und aushärtbar ist, um als Klebstoff zu dienen.

5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Komponente ein teilweise kondensiertes Resorzin-Formaldehyd-Kunstharz in Alkohol-Wasser-Lösung ist und daß als zweite Komponente ein Härter in Form pulverförmigen Paraformaldehyds und eines Zyllulose-Füllstoffes vorgesehen ist.