DE2554482A1

DE2554482A1 - Ultraschall-laeppmaschine

Info

Publication number: DE2554482A1
Application number: DE19752554482
Authority: DE
Inventors: Yasukuni Uemura
Original assignee: Nissin Diamond Co Ltd
Current assignee: Nissin Diamond Co Ltd
Priority date: 1975-08-21
Filing date: 1975-12-04
Publication date: 1977-03-03
Also published as: ES445449A1; NL7514596A; FR2321371B1; US4063542A; BE835799A; GB1497129A; JPS5226097A; FR2321371A1

Description

Patentanwälte

Dr.-Ing. WiMm Bsichel

DipL-Ing. WblpQig Bsichsl 255448 2

6 Frankiert a. M. 1

Anm. : "ifiraSSi^lJlamond Co., Ltd. 8322 ReZo/r

Tokyo, Japan 26.11.1975

Ultraschall-Läppmaschine

Die Erfindung betrifft eine Ultraschall-Läppmaschine zur Endbearbeitung und/oder Aufarbeitung von Löchern in Ziehwerkzeugen, mit einem Ultraschallgenerator, einem durch den Ultraschallgenerator zu mechanischen Schwingungen erregbaren Transducer, einer Läppnadel, die für den Empfang der mechanischen Schwingungen des Transducers geeignet ist und mit einem Drehtisch zur Aufnahme eines Werkzeugs.

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Ultraschallbearbeitung und insbesondere auf dem Gebiet der Ultraschall-Läppmaschinen für die Endbearbeitung des Oberflächenfinish und der geometrischen Genauigkeit von Löchern in Ziehwerkzeugen, die beispielsweise aus Diamant oder ähnlich hartem künstlichen Material zum Ziehen von feinen Drähten hergestellt sind.

Zum Ziehen von Drähten geringen Durchmessers werden zum Großteil Werkzeuge benutzt, die aus. Diamant, Achat oder ähnlichen Materialien oder aus künstlichen Materialien größerer Härte bestehen, wie sie in jüngster Zeit entwickelt wurden. Werden diese Werkzeuge mit großer Sorgfalt hergestellt, so ist die Anwendung dieser Werkzeuge sehr wirtschaftlich, da sie über eine lange Zeitspanne ihre Meßgenauigkeit beibehalten. Das Loch in dem Drahtziehwerkzeug, durch das der Draht hindurchgezogen wird, weist im allgemeinen drei Hauptzonen auf, von denen die erste sich zu dem Eintrittsende hin verjüngt bzw. zu diesem hin kegelförmig verläuft, wo die Reduzierung der Drahtgröße erfolgt. Die zweite Zone stellt einen kurzen zylindrischen Bereich dar, der als Führungslager oder Führungsfase bekannt ist, wo die Rundheit und die Drahtgröße festgelegt werden. Darauf folgt die dritte Zone in Form eines umgekehrten Kegels, der sich zu dem Austrittsende hin öffnet und manchmal als Abzugszone bezeichnet wird, die das Austrittsende des Werkzeuges verstärkt

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und verhindert, daß das Ende des Führungslagers an der Oberfläche ausbricht.

Es ist bekannt, das Ultraschallbearbeitungsverfahren zum Läppen oder Finishen der inneren Oberflächen von Drahtzxehwerkzeugen anzuwenden, da das Verfahren insbesondere schnell bei Löchern von extrem kleinen Durchmessern arbeitet. Die Ultraschall-Werkzeugläppmaschinen, die bisher vorgeschlagen und verwendet wurden, weisen den Nachteil auf, daß sie im großen Ausmaß von der manuellen Unterstützung der speziell ausgebildeten Bedienungsperson beim Führen des Läppwerkzeuges entlang der inneren Werkzeugflächen, die oft verwickelt geformt sind, abhängen. Die Bedienungsperson bei herkömmlichen Vorrichtungen benötigt im allgemeinen eine Erfahrung von zumindest fünf Jahren und selbst dann kann es zeitweilig vorkommen, daß die Vorrichtung nicht mit zufriedenstellenden Ergebnissen bedient wird.

Die Endbearbeitung von Drahtziehwerkzeugen ist sehr zeitaufwendig. Das Läppen eines Werkzeuges mit einem Durchmesser des Führungslagers von o,9 mm bis zu der gewünschten Glätte der Endbearbeitung erfordert bei der Verwendung einer herkömmlichen Läppmaschine mehr als eine Stunde, wenn das Werkzeug aus Diamant besteht und mehr als zehn Stunden, wenn das Werkzeug aus einem künstlichen Material von einer Härte größer als derjenigen des Diamants hergestellt ist. Die Werkzeuge aus künstlichen Materialien sind insbesondere schwierig bis zu einer Glätte ähnlich derjenigen von endbearbeiteten Diamantwerkzeugen zu läppen, wobei die Gründe hierfür aller Wahrscheinlichkeit nach in der extremen Härte und in der Kristallstruktur der künstlichen Materialien zu liegen scheinen. Eine herkömmliche Ultraschall-Läppvorrichtung macht in jedem Fall eine wesentliche Verbesserung erforderlich, um sie bei der Bearbeitung der voranstehend angeführten Drahtziehwerkzeuge in der Praxis einsetzen zu können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ultraschall-Läppmaschine der eingangs beschriebenen Art so für die Endbearbeitung und/oder Aufarbeitung von Löchern in Ziehwerkzeugen aus Diamant und insbeson-

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dere aus künstlichen Materialien mit einer größeren Härte als derjenigen des Diamants zu verbessern, daß ein auf einem Drehtisch befestigtes, zu bearbeitendes Werkzeug nicht nur relativ zu einer Läppnadel sich dreht, sondern auch hin- und herrollt bzw. hin- und herschwingt, so daß die mit Ultraschallfrequenz schwingende Läppnadel sich entlang der kegelförmigen Oberflächen des Loches im Werkzeug bewegt und dadurch der Betrieb und die überwachung der Maschine auch durch eine, nur kurze Zeit angelernte Bedienungsperson in kostensparender Weise erfolgen kann.

Im Rahmen dieser Aufgabe soll auch eine Feinregulierung der Stellung des Drehtisches relativ zu der Läppnadel in einer Ebene unter rechten Winkeln erfolgen, so daß das Loch in dem Werkzeug mit grosser Präzision in eine gewünschte Position in bezug auf die Nadel gebracht werden kann, des weiteren soll das Werkzeug auf dem Drehtisch gegen die Läppnadel mit einer Anpreßkraft angedrückt werden, die leicht und ohne Schwierigkeiten für das jeweils zu bearbeitende Werkzeug einstellbar ist und ferner soll die Läppmaschine für die gleichzeitige Endbearbeitung und/oder Aufarbeitung von Löchern in zwei oder mehreren Werkzeugen geeignet sein.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, daß der Drehtisch gegenüber der Spitze der Läppnadel angeordnet und in der Grundstellung axial zu dieser ausgerichtet ist, daß eine Antriebsvorrichtung den Drehtisch um seine Häuptachse relativ zu der Läppnadel dreht, daß ein Rollwerk den Drehtisch um eine Achse rollt, die durch das zu bearbeitende Werkzeug auf dem Drehtisch hindurchführt, daß das Rollwerk einen Schwingarm umfaßt, der an seinem ersten Ende schwenkbar gelagert ist, um eine Schwingbewegung um die Achse auszuführen, die durch das Werkzeug auf dem Drehtisch hindurchführt, daß der Schwingarm den Drehtisch trägt, und daß nahe dem zweiten Ende des Schwingarms eine Vorrichtung vorgesehen ist, die die Schwingbewegung des Arms herbeiführt.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich durch eine Anzahl von Ultraschallgeneratoren, eine Anzahl von Transducern, die durch die Ultraschallgeneratoren zu mechanischen

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Schwingungen anregbar sind/ eine Anzahl von Läppnadeln, die für den Empfang der mechanischen Schwingungen der Transducer geeignet sind, sowie eine Anzahl von Drehtischen aus, von denen jeder ein zu bearbeitendes Werkzeug trägt und gegenüber der Spitze einer der Läppnadeln und in der Grundstellung axial zu dieser ausgerichtet ist, ferner durch eine gemeinsame Antriebswelle für alle Drehtische und durch Elemente zum Erteilen der Drehbewegung der Antriebswelle jedem der Drehtische, so daß diese sich um ihre Hauptachse relativ zu der entsprechenden Achse der Läppnadeln drehen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Läppmaschine zwei Ultraschall-Läppeinheiten mit ihren zugehörigen Transducern, die durch entsprechende Ultraschallgeneratoren erregbar sind. Die Erregung von zwei oder mehreren Transducern durch einen gemeinsamen Ultraschallgenerator ist möglich, jedoch liefert dieser nicht die gleichen Betriebscharakteristiken für die Läppnadeln, wie experimentell festgestellt wurde. Die Verwendung eines gemeinsamen Ultraschallgenerators macht es vielmehr unmöglich, die Wirksamkeit jeder Läppnadel zu kontrollieren, so daß die Läppmaschine für die gleichzeitige Wiederaufarbeitung von Werkzeugen, die in unterschiedlicher Weise beschädigt oder zerstört wurden, nicht geeignet wäre. Aus diesen Gründen besitzt bei einer bevorzugten Aus führungs form der Läppmaschine jede Läppeinheit ihren eigenen Ultraschallgenerator.

Den Unteransprüchen sind weitere Ausgestaltungen der Erfindung zu entnehmen, die im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert wird. Es zeigen:

Figur 1 - eine Vorderansicht, teilweise aufgebrochen, der Ultraschall-Läppmaschine nach der Erfindung,

Figur 2 - eine Seitenansicht von rechts der Läppmaschine nach Figur 1, ohne die Ultraschallgeneratoren,

Figur 3 - eine vergrößerte Seitenansicht von links einer der Läppeinheiten nach Figur 1, aus der der Aufbau und die Betriebsweise des Mechanismus zur Ausführung der Rollbewegung des Drehtisches ersichtlich ist, 709809/0273

Figur 4 - eine vergrößerte, teilweise Vorderansicht im vertikalen
Schnitt und teilweise aufgebrochen, der rechten Läppeinheit der Maschine nach Figur 1, wobei diese Ansicht im'
größeren Detail den Rollmechanismus und das einstellbare Lager des Drehtisches erkennen läßt,

Figur 5 - eine vergrößerte, teilweise Draufsicht eines Mechanismus zum Einstellen der Position des Drehtisches in bezug auf die Läppnadel in rechten Winkeln in einer Ebene und Elemente der rechten Läppeinheit der Maschine nach Figur 1, und

Figur 6 - eine vertikale, axiale Schnittansicht einer abgewandelten Ausführungsform des Drehtisches und seines einstellbaren Lagers für die Anwendung in jeder Läppeinheit der Maschine nach Figur 1.

In der Zeichnung ist die Erfindung als Ultraschallwerkzeug-Läppmaschine vom Zwillingstyp dargestellt, d.h. die Maschine besteht aus einem Paar von Ultraschall-Läppeinheiten, die integral zusammengefaßt sind und sich einen gemeinsamen Antriebsmechanismus teilen
und durch getrennte Ultraschallgeneratoren erregt werden. Es ist
selbstverständlich, daß eine erfindungsgemäße Läppmaschine auch
nur aus einer einzigen oder aus drei oder mehreren Läppeinheiten
innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung bestehen kann, wie aus
der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich wird.

Wie die Figuren 1 und 2 zeigen, besteht das zusammengefaßte Paar
von Läppeinheiten 1 aus einem gemeinsamen Gestell 2, einem Paar
nach oben gerichteten Ständern oder Säulen 3, die an dem Gestell
befestigt sind und von denen jeder einen Querarm 4 besitzt, einem
Paar von Transducern 5, die an den entsprechenden Armen derart befestigt sind, daß sie einstellbar längs diesen auf- und abbewegbar sind, einem Paar von Drehtischen 8, die durch zugehörige Rollwerke bzw. -mechanismen 6 getragen und von einer gemeinsamen Antriebswelle 7 gedreht werden, und einem Paar von Ultraschallgeneratoren
9, die in zugehörigen Konsolen untergebracht und elektrisch mit
den entsprechenden Transducern verbunden sind.

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Das Gestell 2 kann aus Gußeisen bestehen und ist mit einem Paar Beinen Io ausgerüstet, die sich nach vorne erstrecken, um das Gewicht der Querarme 4 der Säulen 3, der Transducer 5 und der übri-' gen Baueinheiten zu tragen. Ein elektrischer Motor 11 ist an einem der Beine Io angeordnet und treibt einen Nadelschleifer 11' für das Wiederinstandsetzen der Läppnadel der Maschine an, falls dies erforderlich ist.

Die gemeinsame Antriebswelle 7 ist horizontal oberhalb des Gestells 2 angeordnet und ist drehbar durch ein Paar von Lagern 12 und 13 abgestützt, die auf dem Gestell befestigt sind. Auf der Antriebswelle 7 können beispielsweise fünf Rollen 14, 15, 16, 17 und 18 ortsfest angebracht sein. Ein endloses Band 2o ist über die Rolle 14 und eine weitere Rolle 21 geführt, die innerhalb des Gestells sich befindet und entweder direkt oder indirekt mit der Ausgangswelle eines, nicht dargestellten, elektrischen Antriebsmotors innerhalb des Gestells 2 gekoppelt ist. Die Antriebswelle 7 wird somit durch den nicht gezeigten Antriebsmotor über das Band 2o in Bewegung gesetzt.

Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, ist der Transducer 5 jeder Läppeinheit an dem Querarm 4 der Säule 3 über einen Zahnstangenmechanismus befestigt, der dafür ausgelegt ist, eine Feinregelung der Position des Transducers in Richtung auf den Drehtisch 8 und von diesem weg zu ermöglichen. Ein erster gerändelter Knopf 22 dient der manuellen Feineinstellung der Transducerposition und ein zweiter gerändelter Knopf 23 der Sicherung des Transducers in der gewünschten Position in bezug auf den Drehtisch 8.

Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ;cann jeder Querarm 4 mittels eines Transducers 5 einstellbar nach oben und nach unten über die Säule 3 bewegt werden und in jeder gewünschten Position mittels eines Hebels 24 festgelegt werden. Der Querarm kann beispielsweise mit einem Gegengewicht zum Ausgleichen des Transducergewichtes ausgerüstet sein.

Jeder Transducer 5 weist einen Werkzeughalter 5' auf, der sich nach

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unten erstreckt. Ein Werkzeug in Form einer Läppnadel 25 ist in dem Werkzeughalter befestigt. In bekannter Weise wird der Transducer durch den Ultraschallgenerator 9 mit einer gewünschten Ultraschalifreguenz erregt und verwandelt die elektrische Energie in mechanische Schwingungen, die die Läppnadel 25 antreiben. Flexible Leitungen C bilden Teile des üblichen Kühlwasserkreislaufes für die Transducer.

Wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt, ist jede Läppnadel 25 mit ihrei Spitze gegenüber dem Drehtisch 8 angeordnet, der drehbar durch ein Lager 8¹ abgestützt ist, das mit Elementen ausgerüstet ist, die den Drehtisch 8 unter einstellbarem Druck nach oben drücken. Dieses Lager wird in der weiteren Beschreibung als das einstellbare Lager bezeichnet und wird unter Bezugnahme auf die Figuren 4 oder 6 noch näher beschrieben werden. Der Drehtisch 8 ist in seiner Grundstellung mit der Läppnadel 25 axial ausgerichtet, d.h. die Mittelachse des Drehtisches fluchtet mit der Achse der Läppnadel 25.

Jeder Drehtisch 8 bildet eine integrale Baueinheit mit einer Rolle 8^U, die koaxial zu dem Drehtisch angeordnet ist. Endlose Bänder 16' und 18' sind um diese Rollen der Drehtische und die voranstehend erwähnten Rollen 16 und 18 auf der Antriebswelle 7 geführt, wie aus den Figuren 1,2 und 5 ersichtlich ist. Die Drehtische 8 der beiden Läppeinheiten werden somit durch die Drehung der gemeinsamen Antriebswelle 7 über die Bänder 16" und 18' in Bewegung gesetzt.

Entsprechend dem Erfindungsgedanken ist jeder Drehtisch 8 nicht nur um seine Mittelachse drehbar, sondern auch noch schwenkbar, d.h. hin- und herschwenkbar, mit einer leicht einzustellenden Amplitude, um den Läppvorgang in dem sich verjüngenden Loch des Ziehwerkzeugs zu ermöglichen, das auf dem Drehtisch befestigt ist. Für diesen Zweck weist jede Läppeinheit 1 den Rollmechanismus 6 auf.

Wie am besten aus den Figuren 3 bis 5 zu entnehmen ist, umfaßt jeder Rollmechanismus 6 einen Pfosten 26¹, der einen Teil eines Stützrahmens 26 bildet, und einen Schwingarm 27, der am oberen

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Ende oder nahe diesem Ende gelenkig mittels eines Drehzapfens 28 an den Pfosten 26* gekoppelt ist. Der Drehzapfen 28 ist teilweise mit einem Gewinde versehen und mit geeigneten Sicherungselementen ausgerüstet, die eine Lockerung des Drehzapfens 28 verhindern. Der Drehtisch 8 ist auf dem Schwingarm 27 über sein einstellbares Lager 8¹ in einer Weise befestigt, die später unter Bezugnahme auf Figur 5 beschrieben wird, um gleichzeitig eine Schwing- oder Rollbewegung mit der Drehbewegung zu ermöglichen.

Im Zusammenhang mit Figur 3 wird darauf hingewiesen, daß das gestrichelt dargestellte Werkzeug D in einer Position auf dem Drehtisch 8 auf einem Fortsatz der Achse des Drehzapfens 28 angeordnet ist, um den der Schwingarm 27 mit dem einstellbaren Lager 8* schwingt. Dadurch wird erreicht, daß der Drehtisch 8 sich um die Achse hin- und herrollt, die durch das Werkzeug D verläuft.

Der Pfosten 26' geht an seinem unteren Ende in eine Nabe 29 über, die als ein Lager für eine Kurbelwelle 31 dient, die sich horizontal durch die Nabe erstreckt. An dem einen Ende dieser Kurbelwelle ist ein Drehnocken-oder Kurbelmechanismus befestigt, der eine Kurbelscheibe 3o umfaßt, während an dem anderen Ende der Kurbelwelle eine Rolle 32 angebracht ist, die über ein endloses Band 33 mit der Rolle 15 auf der Antriebswelle 7 gekoppelt ist. Der Nockenoder Kurbelmechanismus bildet einen Teil des Rollwerks bzw. Rollmechanismus 6 für jede Läppeinheit und wird über die gemeinsame Antriebswelle 7 in Bewegung versetzt.

Die Kurbelscheibe 3o weist eine hinterschnittene Führungsnut 3oa auf, die diametral oder radial auf der Kurbelscheibe 3o verläuft und ferner ist ein Schieber 3ob gleitbar in diese Führungsnut eingepaßt. Der Schieber 3ob ist mit einem Spannstab oder Schaft 3oc ausgerüstet, auf dem drehbar ein Nockenteil 3od angeordnet ist. Der Spannstab 3oc kann manuell betätigt werden, um den Schieber 3ob anzuhalten und damit den Nockenteil 3od in jeder gewünschten Position in radialer oder diametraler Richtung der Kurbelscheibe 3o. Diese Einstellbarkeit des Grades der Exzentrizität des Nockenteils 3od in bezug auf die Kurbelscheibe 3o ist einer der wesentrlichen Vorteile der Läppmaschine nach der Erfindung.

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Figur 3 zeigt, daß der Schwingarm 27 einen nach unten gerichteten Nockenstößel 27' besitzt, und daß sich eine schraubenförmig gewundene Druckfeder zwischen dem Pfosten 26* und dem Schwingarm 27 erstreckt, die den Nockenstößel gegen den Nockenteil 3od auf der Kurbelscheibe 3o drückt. Dadurch wird bewirkt, daß während einer Drehung des Nockenteils 3od um die Kurbelwelle 31 der Schwingarm 27 über den Nockenstößel 27' hin- und herschwingt, um die gewünschte Rollbewegung um die durch das Werkzeug D verlaufende Achse auf den Drehtisch 8 auszuüben. Für das endlose Band 16' wird bevorzugt ein geeignetes elastisches Material verwendet, das die Rollbewegung des Drehtisches mit seiner Rolle 8" zuläßt.

Aus Figur 3 ist ersichtlich, daß der Nockenteil 3od auf der Kurbelscheibe 3o und der Nockenstößel 27' auf dem Schwingarm 27 zueinander derart angeordnet sind, daß der Schwingarm um den gleichen Winkel zu jeder Seite einer vertikalen Achse schwingen kann, die die Achse des Drehzapfens 28 schneidet. Die Amplitude dieser Schwingbewegung ist selbstverständlich dadurch einstellbar, daß die Position des Nockenteils 3od auf der Kurbelscheibe 3o in radialer Richtung verändert wird. Es findet keine Schwingbewegung statt, wenn der Nockenteil zentral auf der Kurbelscheibe angeordnet ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Drehtisch 8 jeder Läppeinheit in bezug auf die Läppnadel 25 in eine von zwei zueinander im rechten Winkel verlaufenden Richtungen in einer Horizontalebene beweglich, oder in einer Ebene in rechten Winkeln mit der Läppnadel, um die Position des Drehtischs relativ zu der Läppnadel mit großer Genauigkeit einstellen zu können. Für diesen Zweck ist das einstellbare Lager 8* des Drehtisches durch Elemente abgestützt, die unter Bezugnahme auf Figur 5 noch beschrieben werden.

Die Pfeile X und Y in Figur 5 zeigen die entsprechenden, zueinander rechtwinklig verlaufenden Richtungen an, in die der Drehtisch 8 horizontal in bezug auf die Läppnadel 25 bewegt werden kann. Ein Träger 34 erstreckt sich von dem Gestell 2 vorwärts und ein Paar von horizontalen, räumlich getrennten Blattfedern 35 erstreckt sich in ähnlicher Weise von dem Gestell nach vorne, wobei zwischen den

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Blattfedern der Stützrahmen 26 getragen wird/ der integraler Bestand des Pfostens 26' des Rollmechanismus 6 sein kann oder mit diesem fest gekoppelt ist. Das Paar von Blattfedern 35 ist derart ausgelegt, daß es eine Verschiebung des Rahmens 26 und damit des Drehtisches 8 nur in die Richtung Y in der Horizontalebene zuläßt. Die Blattfedern 35 werden weiterhin als Federstützglieder bezeichnet.

Eine Einstellschraube mit einem gerändelten Knopf 36 erstreckt sich horizontal durch ein sich verjüngendes Loch in dem Träger 34 und befindet sich mit ihrer Spitze in Stoßkontakt mit dem Stützrahmen 26. Eine manuelle Drehung des Knopfes 36 bewirkt eine Bewe-r gung des Stützrahmens 26 auf den Träger 34 zu und von diesem weg gegen die Federkräfte der Federstützglieder 35.

Ein zweites Paar von räumlich voneinander getrennten Blattfedern oder Feder stützgliedern 37 erstreckt sich von dem Schwingarm 27 in einer Richtung rechtwinklig zu derjenigen de,s ersten Paars von Federstützgliedern 35 und trägt dazwischen das einstellbare Lager 8¹ des Drehtisches 8 über einen Halter .8¹¹¹, wie in Figur 4 gezeigt. Ein Träger 38 ist an dem einen Ende einer Einstellschraube mit einem gerändelten Knopf 39 befestigt, so daß durch die manuelle Drehung des Knopfes der Träger 38 in die Richtung X verschoben wird. Das andere Ende des Trägers 38 ist in geeigneter Weise mit dem einstellbaren Lager 8' des Drehtisches 8 über dessen Halter 8''' verbunden.

Durch die manuelle Drehung des Knopfes 39 wird der Drehtisch 8 mit dem Träger 38 in die Richtung X in bezug auf den Schwingarm 27 gegen die Druckkräfte der Federstützglieder 37 verschoben. Da der Schwingarm außerdem mit dem Stützrahmen 26 in die Richtung Y bewegbar ist, wie voranstehend erläutert wurde, kann der Drehtisch 8 in jede gewünschte Position in der Horizontalebene bewegt und festgelegt werden, so daß beispielsweise das Loch in dem Werkzeug D in eine Stellung gebracht werden kann, die mit der Läppnadel 25 genau fluchtet.

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Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist dadurch gegeben, daß das Werkzeug D auf dem Drehtisch 8 jeder Läppeinheit mit einstellbarem Druck gegen die Läppnadel 25 gedrückt werden kann. Eine Einstellschraube 4o in Figur 4 ist für das einstellbare Lager 8¹ zur manuellen Einstellung des Druckes vorgesehen, mit welchem das Werkzeug gegen die Läppnadel anliegt. Das einstellbare Lager 8' umfaßt eine schraubenförmige Druckfeder 42, die sich zwischen der Einstellschraube 4o und einem Schaft 41 erstreckt, der fest mit dem Drehtisch 8 in axialer Ausrichtung gekoppelt ist. Die nach oben gerichtete, auf den Drehtischschaft 41 durch die Druckfeder 42 ausgeübte Kraft ist mittels der Einstellschraube 4o regulierbar.

Entsprechend dem Aufbau des einstellbaren Lagers, das in Figur 4 gezeigt ist, übt das Band 16', das um die. Rolle 8" des Drehtisches und die Rolle 16 auf der Antriebswelle 7 umläuft, eine Biegebeanspruchung auf den Drehtischschaft 41 aus. Obwohl eine Biegung des Schaftes nicht auftritt, bewirkt diese Beanspruchung die gewünschte weiche Drehung und axiale Bewegung des Schaftes relativ zu dem Lager.

Figur 6 stellt eine weitere Ausführungsform des einstellbaren Lagers dar, die eine noch weichere Drehung und axiale Bewegung des Drehtischschaftes relativ zu dem Lager ermöglicht als die voranstehend beschriebene Lagerkonstruktion nach Figur 4. Korrespondierende Teile zu der Ausführungsform nach Figur 4 sind in Figur 6 mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet, wobei diesen nur die Zahlen ¹I¹ oder ¹Io¹ vorgestellt sind, ausgenommen hiervon sind nur das Werkzeug D und die Läppnadel 25.

Das verbesserte einstellbare Lager ist in Figur 6 mit der Positionsnummer Io8' gekennzeichnet und kann als Zweihülsenausführung beschrieben werden, die eine äußere Hülse Io8'a und eine innere Hülse Io8'b besitzt, wobei die innere Hülse drehbar in der äußeren Hülse eingepaßt ist. Die äußere Hülse Iö8'a ist an ihrem oberen Ende geöffnet und an ihrem unteren Ende geschlossen, während die innere Hülse Io8'b an beiden Enden geöffnet ist. Die innere Hülse bildet einen integralen Bauteil mit einem scheibenähnlichen Flansch an ih-

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rer Spitze, der entlang dem Umfang genutet ist, um eine Rolle I08" zu bilden, die koaxial zu einem Drehtisch I08 verläuft. Ein endloses Band 116' läuft um die Rolle I08" und die Rolle 16 in Figur 5' auf der Antriebswelle 7 um, so daß bei deren Bewegung die innere Hülse relativ zu der ortsfesten äußeren Hülse in Drehung versetzt wird.

Ein Schaft 141 erstreckt sich von dem Drehtisch Io8 nach unten und wird gleitbar von der inneren Hülse Io8'b aufgenommen und des weiteren sind zumindest ein, bevorzugt zwei oder mehrere exzentrische Verbindungsstäbe oder Zapfen 143 vorgesehen, die sich gleichfalls von dem Drehtisch nach unten hin erstrecken. Diese Verbindungsstäbe können in zugehörigen Löchern 145 gleiten, die in der integral mit der inneren Hülse verbundenen Rolle Io8" ausgebildet sind. Der Drehtisch Io8 ist somit gleichzeitig mit der Rolle Io8" drehbar und gegenüber dieser auf- und abbewegbar.

Innerhalb des einstellbaren Lagers Io8' liegt der Drehtischschaft

141 über eine Kugel 146 aus Stahl oder einem ähnlich festen Material auf dem einen Ende einer schraubenförmig gewundenen Druckfeder

142 auf. Eine weitere, ähnliche Kugel 147 befindet sich zwischen dem anderen Ende der Druckfeder 142 und einer Einstellschraube I4o_r die sich mit einem Gewinde durch den geschlossenen Boden der äußeren Hülse erstreckt. Die Einstellschraube I4o wird manuell betätigt, um den Druck zu regulieren, mit dem das Werkzeug D auf dem Drehtisch Io8 gegen die Läppnadel 25 gepreßt wird.

Die Aus führung s form nach Figur 6 besitzt den Vorteil, daß das Band 116', das um die Rolle Io8" geführt ist, keine direkte Biegebeanspruchung auf den Drehtischschaft 141 ausübt. Als Konsequenz hiervon ist der Drehtisch Io8 sanft auf- und abbewegbar in bezug auf die innere Hülse Io8'b, so daß ohne Kraftaufwand und sehr leicht der Druck einstellbar ist, mit dem das Werkzeug auf dem Drehtisch gegen die Läppnadel gedrückt wird.

Im Betrieb wird eine geeignete Menge an feinen abrasiven Partikeln in das Loch in dem Werkzeug auf jeden der Drehtische 8 zum Zwecke

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der Endbearbeitung oder Wiederinstandsetzung des Werkzeugs eingefüllt. Die in das zu bearbeitende Werkzeugloch eingeschobene Läppnadel 25 schwingt/ wie voranstehend schon erläutert wurde, mit der gewünschten Ultraschallfrequenz, wobei der Drehtisch sowohl eine Drehung um seine Mittelachse als auch eine Rollbewegung um die Achse des Drehzapfens 28 bis zu einem gewünschten Grad vollführt. Dadurch kann die schwingende Nadel relativ zu den Oberflächen des Werkzeugloches geführt werden, um diese bis zur gewünschten Oberflächenglätte zu läppen oder um die geometrische Genauigkeit mi,t Hilfe der abrasiven Partikel zu erzielen. Zwei Werkzeuge können gleichzeitig mit der beschriebenen Läppmaschine bearbeitet werden.

Experimentell wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäße Läppmaschine ein Drahtziehwerkzeug aus künstlichem Material mit einem Lagerdurchmesser von o,9 mm in ungefähr vier Stunden bearbeiten kann, was im Vergleich zu der Bearbeitungszeit von über zehn Stunden mit einer herkömmlichen Läppmaschine bis zum Erzielen der gleichen Oberflächenglätte eine erhebliche Zeitersparnis bedeutet. Des weiteren wurde durch Untersuchungen festgestellt, daß ein Diamantwerkzeug mit einem Lagerdurchmesser von o,9 mm in ungefähr 3o Minuten geglättet werden kann, was gleichfalls im Vergleich zu einer herkömmlichen Läppmaschine, die mehr als eine Stunde hierfür benötigt, eine wesentliche Zeitverkürzung ergibt.

Die Vorteile und die verbesserten Resultate, die mit der erfindungsgemäßen Ultraschall-Läppmaschine erzielbar sind, gehen aus der voranstehenden Figurenbeschreibung eindeutig hervor. Es ist selbstverständlich, daß die Erfindung auch die Äquivalente zu dem offenbarten und beschriebenen Bauteil mit umfaßt. So kann beispielsweise anstelle der Verbindung des Drehtisches Io8 nach Figur 6 mit der Rolle Io8" durch die Verbindungsstäbe 143, der Drehtischschaft 141 mit der inneren Hülse des einstellbaren Lagers Io8' durch einen Schiebekeil verbunden sein, so daß der Drehtisch sich gleichzeitig mit der inneren Hülse dreht und gegenüber dieser längsverschiebbar ist. Diese und sonstige Änderungen oder Modifikationen, die im Rahmen des Wissens des Durchschnittsfachmanns liegen, können vorgenommen werden, ohne daß dadurch der Schutzbereich der Erfindung verlassen wird.

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Claims

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Anm. : Nissin Diamond Co., Ltd. 8322 ReZo/r

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Patentansprüche

1.)Ultraschall-Läppmaschine zur Endbearbeitung und/oder Aufarbeitung von Löchern in Ziehwerkzeugen, mit einem Ultraschallgenerator, einem durch den Ultraschallgenerator zu mechanischen Schwingungen erregbaren Transducer, einer Läppnadel, .die für den Empfang der mechanischen Schwingungen des Transducers geeignet ist, mit einem Drehtisch zur Aufnahme des Werkzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehtisch gegenüber der Spitze der Läppnadel angeordnet und in der Grundstellung axial zu dieser ausgerichtet ist, daß eine Antriebsvorrichtung den Drehtisch um seine Hauptachse relativ zu der Läppnadel dreht, daß ein Rollwerk den Drehtisch um eine Achse rollt, die durch das zu bearbeitende Werkzeug auf dem Drehtisch hindurchführt, daß das Rollwerk,

(a) einen Schwingarm (27) umfaßt, der an seinem ersten Ende schwenkbar gelagert ist, um e.ine Schwingbewegung um die Achse auszuführen, die durch das Werkzeug (D) auf dem Drehtisch (8) hindurchführt, daß

(b) der Schwingarm (27) den Drehtisch (8) trägt, und daß

(c) nahe dem zweiten Ende des Schwingarms (27) eine Vorrichtung vorgesehen ist, die die Schwingbewegung des Arms herbeiführt.

2. Ultraschall-Läppmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung für die Schwingbewegung des Schwingarms (27)

(a) aus einer Drehscheibe (3o);

(b) einer Vorrichtung zum Erteilen einer Drehung der Scheibe (3o) relativ zu dem Schwingarm; ·

(σ) einem auf der Scheibe (3o) befestigten Nocken (3od) und

(d) einem Federelement (19) besteht, das das zweite Ende des Schwingarms (27) gegen den Nocken (3od) bis zur Berührung mit demselben drückt.

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3. Ultraschall-Läppmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur einstellbaren Veränderung der Stellung des Nockens auf der Scheibe in radialer Richtung vorgesehen ist, und daß die Amplitude der Rollbewegung des Drehtisches (8) nach Bedarf einstellbar ist.

4. Ultraschall-Läppmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe von Elementen zur Bewegungsfeinregulierung der Drehtisch (8) in eine von zwei miteinander einen rechten Winkel einschließenden Richtungen (X, Y) in einer Ebene in rechten Winkeln zu der Läppnadel (25) zur Feineinstellung des Drehtisches (8) in bezug auf die Läppnadel (25) verstellbar ist.

5. Ultraschall-Läppmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente zur Bewegungsfeinregulierung, aus folgenden Teilen bestehen:

(a) einem Stützrahmen (26), der einen Pfosten (26') als wesentlichen integralen Bestandteil umfaßt, an dem der Schwingarm (27) mit seinem ersten Ende schwenkbar angelenkt ist;

(b) ersten Federstützgliedern (35), die den Stützrahmen (26) tragen und elastisch abfedern, um eine Bewegung des Stützrahmens (26) in eine erste (Y) der beiden zueinander rechtwinkligen Richtungen (X, Y) relativ zu der Läppnadel (25) zu ermöglichen;

(c) einem ersten, von Hand zu betätigendem Verstellglied zur kontrollierten Bewegung des Stützrahmens (26) in eine Richtung gegen die Kraft der ersten Federstützglieder (35);

(d) zweiten Federstützgliedern (37), durch die der Drehtisch (8) an dem Schwingarm (27) befestigt ist, wobei die zweiten Federstützglieder elastisch nachgeben, um die Bewegung des Drehtisches (8) in die zweite (X) der beiden zueinander rechtwinkligen Richtungen (X, Y) in bezug auf den Schwingarm (27) zu ermöglichen, und

(e) einem zweiten, manuell betätigbaren Verstellglied für die

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kontrollierte Bewegung des Drehtisches (8) in die andere Richtung gegen die Kraft der zweiten Federstützglieder (37).

6. Ultraschall-Läppmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die ersten und die zweiten FederStützglieder (35 bzw. 37) jeweils aus einem Paar Blattfedern bestehen.

7. Ultraschall-Läppmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehtisch (8) einen koaxialen Schaft (41) aufweist, der sich gleichzeitig mit dem Tisch dreht, daß ein Lager (8¹) für eine drehbare Abstützung des Schaftes (41) des Drehtisches (8) vorgesehen ist,- und daß das Lager (8¹) mit einem Element zum Andrükken mit einstellbarem Druck des zu bearbeitenden, auf dem Drehtisch (8) befindlichen Werkzeugs (D) gegen die Läppnadel (25) versehen ist.

8. Ultraschall-Läppmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung aus

(a) einer Antriebswelle (7) mit einer daran befestigten ersten Rolle (16),

(b) einer zweiten, zu dem Drehtisch (8) koaxial angeordneten Rolle (8"),

(c) einem endlosen, um die erste und zweite Rolle geführten Band (16')/ und

(d) einer Einrichtung (6) zum Verbinden der zweiten Rolle (8") mit dem Drehtisch in einer Weise, daß dieser gleichzeitig mit der zweiten Rolle (8") gedreht und auf diese zu und von dieser weg bewegbar ist,

besteht.

9. Ultraschall-Läppmaschine nach Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) ein Lager (Io8') eine äußere Hülse (Io8'a) aufweist, über die der Drehtisch (Io8) von dem Schwingarm (27) getragen . wird,

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(b) eine innere Hülse (Io8'b) drehbar in der äußeren Hülse (Io8'a) eingepaßt ist und einen im wesentlichen integralen Bestandteil mit einer zweiten Rolle (Io8") in koaxialer Anordnung zur gleichzeitigen Drehung relativ zu der äußeren Hülse (Io8'a) bildet,

(c) die Antriebswelle (141) des Drehtisches (I08) in die innere Hülse (Io8'b) über die zweite Rolle (lo8^M) eingeschoben und axial in bezug auf die innere Hülse (Io8'b) verschiebbar ist,

(d) Federelemente (142) innerhalb der inneren Hülse das zu bearbeitende Werkzeug gegen die Läppnadel (25) über die Antriebswelle (141) des Drehtisches (Io8) drücken, und

(e) ein Glied (I4o) zum Einstellen der Andruckkraft der Federelemente (142) auf die Antriebswelle (141) des Drehtisches (Io8)vorgesehen sind.

10. Ultraschall-Läppmaschine zum Endbearbeiten und/oder Aufarbeiten von Löchern in Ziehwerkzeugen,
gekennzeichnet durch

(a) eine Anzahl von Ultraschallgeneratoren,

(b) eine Anzahl von Transducern, die durch die Ultraschallgeneratoren zu mechanischen Schwingungen anregbar sind,

(c) eine Anzahl von Läppnadeln, die für den Empfang der mechanischen Schwingungen der Transducer geeignet sind,

(d) eine Anzahl von Drehtischen, von denen jeder ein zu bearbeitendes Werkzeug trägt und gegenüber der Spitze einer der Läppnadeln und in der Grundstellung axial zu dieser ausgerichtet ist,

(e) eine gemeinsame Antriebswelle für alle Drehtische,

(f) Elemente zum Erteilen der Drehbewegung der Antriebswelle jedem der Drehtische, so daß diese sich um ihre Hauptachse relativ zu der entsprechenden Achse der Läppnadeln drehen.

11. Ultraschall-Läppmaschine nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß Rollwerke (6) jeden Drehtisch (8 bzw. Io8) um eine Achse rollen lassen, die durch das zu bearbeitende Werkzeug (D) hindurch-

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führt, daß jedes Rollwerk (6) aus einem Schwingarm (27) besteht/ der schwenkbar an einem ersten Ende angelenkt ist, um eine Schwingbewegung um die Achse auszuführen, daß jeder Schwingarm den Drehtisch trägt, und daß nahe dem zweiten Ende des Schwingarms Glieder angeordnet sind und von der Antriebswelle angetrieben werden, die die Schwingbewegung des Schwingarms herbeiführen.

12. Ultraschall-Läppmaschine nach Anspruch 11, dadurchgekennzeichnet,daß die Glieder zum Herbeiführen der Schwingbewegung jedes Schwing— arms aus

(a) einer Kurbelwelle (31),

Cb) Elementen zum Erteilen der Drehbewegung der Antriebswelle (7) der Kurbelwelle (31),

(c) einer auf der Kurbelwelle (31) befestigten Kurbelscheibe (3o),

(d) einem auf der Kurbelscheibe (3o) angebrachten Nocken (3od) _r

und

(e) einem Federelement (19) bestehen, das das zweite Ende des Schwingarms (27) gegen den Nocken (3od) andrückt.

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