DE2606875C3 - Maschine zum Schleifen glatter, planparalleler Proben - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Schleifen glatter planparalleler, vorzugsweise spannungsoptischer Proben nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Maschine ist in dem DE-GM 19 76 116 b5 dargestellt.

Bei der spannungsoptischen Untersuchung von dreidimensionalen Spannungszuständen an Bauteilen werden ebene scheibenförmige Proben aus einem Bauteilmodell aus spannungsoptischem Material mit sogenanntem eingefrorenem Spannungszustand herausgesägt Vor einer spannungsoptischen Auswertung der scheibenförmigen Proben sind diese in geeigneter Weise zu präparieren. Und zwar muß die Probe spiegelglatt und planparallel geschliffen werden. Hierbei darf die Probe nicht erwärmt werden, da sonst der »eingefrorene« Spannungszustand verlorenginge und viel Vorarbeit vergeblich getan worden wäre. Es liegt in der Natur der Sache, daß bei der Untersuchung von in Scheiben zersägten Bauteilmodellen eine große Anzahl von Proben anfällt, die alle präpariert und untersucht werden müssen.

Bisher hat man die gesägten Proben in mehreren spanabhebenden Bearbeitungsstufen unterschiedlicher Art — Fräsen, Schleifen mit unterschiedlicher Körnung, Polieren — einzeln nach und nach fertiggestellt Dies war eine sehr zeitaufwendige Arbeit Insbesondere wegen des Erfordernisses allenfalls eines sehr geringen Wärmeeintrages bei der Bearbeitung war eine große spanabhebende Arbeitsleistung nicht möglich. Die Proben wurden auf Glasplatten mit Schleif- bzw. Polierpastezugabe manuell bearbeitet Aufgrund des ungleichen Druckes durch die Hand wurde die Planparallelität der Proben insbesondere im wichtigen Randbereich beeinträchtigt, wobei eine der Messung nicht zugängliche Randkrümmung entstand.

Erstrebenswert ist es, für das Präparieren von spannungsoptischen Proben die bekannten eingangs geschilderten Maschinen zum Herstellen metallographischer Schliffe zu verwenden. Dies scheitert aber zunächst an der Beweglichkeit des Probenhalters. Die anfängliche Schiefläge des Probenhalters, die ihm durch unterschiedlich stark ausgefallene grob bearbeitete Proben zunächst aufgeprägt wird, bleibt trotz Eigenrotation erhalten. Eine Planparallelität wird nicht erreicht. Andererseits ist eine Taumelfähigkeit des Probenhalters erforderlich, damit sich dieser einem wenn auch kleinen aber unvermeidlichen und nicht vernachlässigbaren Taumelschlag des Schleiftellers anpassen kann.

Bei der zugrunde gelegten bekannten Maschine wird ein begrenzt winkelbeweglicher Probenhalter über einen Exzentertrieb kreisend über einen langsam rotierenden Schleifteller bewegt, wobei sich der Probenhalter selber aber nicht dreht Der Probenhalter besteht aus einem hohlzylindrischen Führungsrohr mit genau gefertigter Bohrung und einem in der Bohrung axial gleitenden genau eingepaßten Zylinder, an dessen dem Schleifteller zugekehrter Stirnseite die Probe befestigt wird. Das Führungsrohr ruht mit seinem Eigengewicht ebenfalls auf dem Schleifteller, jedoch außerhalb der Schleiffläche. An der Stirnseite des Führungsrohres ist ein Führungsring angebracht, der im Durchmesser so groß ausgebildet ist, daß er bei der kreisenden Bewegung nicht die Schleiffläche des Schleiftellers berührt. Der Führungsring ist genau achssenkrecht zur Achse des Führungsrohres gearbeitet, so daß dem in dem Führungsrohr befindlichen die Proben halternden Zylinder durch den Führungsring eine genaue achssenkrechte Ausrichtung zum Schleifteller aufgeprägt wird. Bei dieser Maschine kann sich jedoch, bedingt durch die oszillierenden Schleifbewegungen des Probenhalters und des notwendigen Spiels, der in dem Führungsrohr gehalterte Zylinder verkanten und dementsprechend einen gewissen, der Größe des Spiels entsprechenden Taumelschlag ausführen. (Auch bei einer drehenden anstelle einer oszillierenden

Schleifbewegung UeBe sich ein solcher Taumelschlag nicht vermeidea) Bei den Genauigkeitsanforderungen hinsichtlich Planparallelität der Probenkörper ist dieser Taumelschlag aber nicht vernachlässigbar; er liegt im Gegenteil etwa in gleicher Größenordnung oder sogar noch darüber wie die Genauigkeitstoleranzen hinsichtlich der Planparallelität

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die zugrunde gelegte Maschine dahin zu verbessern, daß ein höhere Schleifgenauigkeit hinsichtlich Ebenheit und Planparallelität der Proben erzielbar ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst Aufgrund der festen Zuordnung des Führungsringes zum Probenhalter ist eine Relativbewegung zwischen beiden während des Schleifens ausgeschlossen und eine gleichbleibende Lage der Proben relativ zum Schleifteller während des Schleifvorganges gewährleistet Aufgrund der rotierenden Bewegung des Probenhalters während des Schleifens wird eine Taumelbewegung des Probenhalters durch Massenkräffe auch gar nicht angeregt wie bei der bekannten Maschine. Der sich beim Schleifen mit den Proben abnützende Führungsring liegt mit auf der Schleiffläche auf und kann dadurch auch während des Abschleifens und des dementsprechenden Absinkens des Probenhalters die Führungsfunktion aufrecht erhalten.

Damit der Führungsring seine Führungsfunktion auch bei stark unterschiedlicher Ausgangsstärke der Proben sicher übernehmen kann und der Probenhalter nicht etwa durch eine der Proben aus der Parallelität herausgedrückt werden kann, ist es ratsam, aufgrund von entsprechender Werkstoffauswahl und/oder Querschnittsbemessung für den Führungsring dessen Verschleißwiderstand größer zu bemessen als den der Proben.

Um die bereits erwähnte axiale Einstellbarkeit des Führungsringes konstruktiv möglichst einfach und betriebssicher zu lösen, ist der Führungsring zweckmäßigerweise auf einem gegenüber dem Probenhalter axial einstellbaren und fixierbaren Gewindering angeordnet, der auf einem am Außenumfang des Haltetellers eingearbeiteten Gewinde aufgeschraubt ist Um die Einstellung des Gewinderinges auf dem stillstehenden Probenhalter manuell zu erleichtern, ist der Gewindering auf seiner Außenseite mit einer Riffelung versehen. Zum Verspannen des Gewindeeingriffes zwischen Gewindering und Probenhalter können Konterschrauben am Gewindering vorgesehen sein..

Um die Befrstigung des Führungsringes an dem Gewindering zu erleichtern, ist an ihm stirnseitig eine umlaufende Nut zur Aufnahme des Führungsringes angebracht

Ein abgeschliffener Führungsring muß erneuert und aus der Nut entfernt werden. Um dies zu erleichtern, können im radialen Bereich der Nut parallel zur Hauptachse des Gewinderings 10 verlaufende Abdrückgewindebohrungen für Abdrückschrauben angeordnet sein.

Die Abtrageleistung mit einer Maschine der in Rede stehenden Art ist sehr groß, und dementsprechend groß ist auch die entstehende Reibungswärme. Um nun aber trotz des großen Wärmeanfalls die Proben nicht unzulässig zu erwärmen, müssen diese ständig durch intensive Wasserzufuhr gekühlt werden. Um dabei den Kühlwasserdurchtritt durch den Führungsring zu ermöglichen, ist er stirnseitig mit Nuten versehen. Um den Wasserdurchtritt zu den innenliegenden Proben noch zu begünstigen, verlaufen die Nuten unter Berücksichtigung der Drehrichtung des Probenhalters derart zur Radialrichtung geneigt, daß die Nuten bei Rotation des Probenhalters auf das Kühlwasser eine zentripetale Förderwirkung ausüben.

Die Erfindung ist anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles nachfolgend noch erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine Gesamtansicht auf eine erfindungsgemäße Schleifmaschine und

Fig.2 einen Schnitt durch die beiden Teller der Schleifmaschine aus F i g. 1.

In der Schleifmaschine nach F i g. 1 ist ein waagerechter Schleifteller 1 mit nach oben weisender Schleiffläche 2 vorgesehen, der in einer geschützten Mulde des Maschinengestells der Schleifmaschine umläuft und mit einem eigenen Antrieb versehen ist Neben der Mulde ist ein schwenkbares Zuführrohr 3 für Kühlwasser vorgesehen; die Wasserzufuhr ist am Ventil 4 regelbar. Oberhalb des Schleiftellers 1 ist parallel dazu ein Probenhalter 5 angeordnet Er ist winkelbeweglich aber drehfest an einer Welle 6 angekoppelt die in einer auf und ab senkbaren Pincle 7 drehbar gelagert ist. Die Welle 6 ist über ein Reduziergetriebe 18 von einem Motor 19 aus antreibbar. Der Probenhalter 5 läuft in der gleichen Drehrichtung wie der Schleifteller 1 und mit gleicher Winkelgeschwindigkeit um. Der Probenhalter 5 hat aber nur etwa den halben Durchmesser wie der Schleifteller 1 und ist um den halben Durchmesser des Probenhalters 5 gegenüber dem Schleifteller 1 exzentrisch (Maß e) angeordnet Aufgrund dieser Anordnung und Drehzahlverhältnisse ergibt sich eine gleiche Schleifgeschwindigkeit für jeden Punkt des Probenhalters 5. Auf die Oberfläche 5a des Probenhalters 5 werden die zu schleifenden Proben 8 aufgeklebt. Damit die Proben 8 planparallel geschliffen werden und sich nicht etwa schräg abschleifen, ist am Außenumfang des Probenhaiters 5 ein Führungsring 9 aus einem sich mitabschleifenden Material angeordnet dessen Schleifwiderstand etwas größer ist als der Schleifwiderstand der Proben 8. Hierdurch wird der Probenhalter 5 stets genau parallel zur Schleiffläche 2 gehalten. Der Führungsring 9 ist in einem Gewindering 10 angeordnet der mittels seines Innengewindes Ha über ein in den Außenumfang des Probenhalters 5 eingearbeitetes Gewinde 11 axial gegenüber dem Probenhalter 5 justierbar ist. In einem über die Hinterkante des Probenhalters 5 weggreifenden Flansch 12 sind mehrere Konterschrauben 13 angeordnet, um die justierte Relativlage des Gewinderinges 10 fixieren zu können. Zum leichteren Verschrauben des Gewinderinges 10 an dem stillstehenden Probenhalter 5 ist an der Ringaußenseite eine Riffelung 14 angebracht

Der Führungsring 9 ist in einer stirnseitigen Ringnut 15 des Gewinderinges 10 angebracht in der er sicher gehaltert ist. Zum leichteren Entfernen eines abgeschliffenen Führungsringes sind mehrere Abdrückgewindebohrungen 16 für Abdrückschrauben vorgesehen.

Im Führungsring 9 sind mehrere stirnseitig angebrachte Nuten 17 für Kühlwasser angebracht Um den zentripetalen Wasserdurchtritt ^u begünstigen, sind die Nuten 17 zur Radialrichtung geneigt, und zwar derart daß die radial äußeren Enden der Nuten 17 in Drehrichtung gegenüber den radial inneren Enden vor'aufen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Maschine zum Schleifen glatter, planparalleler, vorzugsweise spaunungsoptischer Proben, mit einem Maschinengestell, einem im Maschinengestell gelagerten, horizontal angeordneten und drehangetriebenen Schleifteller mit nach oben weisender Schleiffläche und mit einem oberhalb der Schleiffläche parallel zu dieser, aber exzentrisch zum Schleifteller und mit anderer Geschwindigkeit als der Schleifteller, vorzugsweise halb so schnell wie dieser, drehangetriebenen, höhenverstellbaren, gegen den Schleifteller andrückbaren und im Maschinengestell begrenzt winkelbeweglich geführten Probenhalter, der von einem gleichmäßig hohen, über die den zu bearbeitenden Proben zugewandte Oberfläche des Probenhalters überstehenden und in Achsrichtung des Probenhalters einstellbaren Führungsring umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (9) mit dem Probenhalter (5) fest verbunden ist und daß der Führungsring (9) auf der Schleiffläche (2) des Schleiftellers (1) aufliegt und sich mit den Proben (8) abschleift

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 2s zeichnet, daß der Führungsring (9) an dem Probenhalter (5) mittels eines Gewinderinges (10) befestigt ist

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (9) in einer im Gewindering (10) stirnseitig angeordneten Ringnut (IS) aufgenommen ist

4. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindering (10) an seinem Außenumfang mit einer Riffelung (14) versehen ist.

5. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindering (10) an seiner dem Führungsring (9) abgewandten Seite einen nach innen verlaufenden Flansch (12) aufweist, in den axial verlaufende Konterschrauben (13) zum Verspannen des Gewinderinges (10) mit dem Probenhalter (5) angeordnet sind.

6. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindering (10) axial verlaufende und in die Ringnut (15) mündende Abdrückgewindebohrungen (16) aufweist

7. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (9) an seiner freien Stirnseite Nuten (17) für den Zutritt von Kühlwasser aufweist

8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (17) unter Berücksichtigung der Drehrichtung des Probenhalters (5) derart zur Radialrichtung geneigt verlaufen, daß die Nuten (17) bei Rotation des Probenhalters (5) auf das Kühlwasser eine zentripetale Förderwirkung ausüben.