DE3735766A1

DE3735766A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von buerstendichtungen

Info

Publication number: DE3735766A1
Application number: DE19873735766
Authority: DE
Inventors: Robert Bernard Pritchard
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1986-10-24
Filing date: 1987-10-22
Publication date: 1988-04-28
Anticipated expiration: 2007-10-23
Also published as: GB8625548D0; GB2196705A; JPS63120065A; DE3735766C2; FR2605541B1; US4839997A; GB2196705B; FR2605541A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor richtung zur Herstellung von Bürstendichtungen und ins besondere zur Bearbeitung der Borsten, solcher Bürsten dichtungen.

Bürstendichtungen, wie sie in der GB-PS 20 01 400 beschrieben sind, bestehen aus zwei ringförmigen Seiten platten und einer Vielzahl von dazwischen angeordneten und im wesentlichen radial davon wegragenden Borsten. Die freien Enden der Borsten stellen denjenigen Teil der Dichtung dar, der auf seinen Arbeitsdurchmesser zu bearbeiten ist.

Ein mögliches Verfahren zur Bearbeitung der Borsten ist der Einsatz einer Elektroerosionsmaschine mit einem Schneid werkzeug in Form eines Drahtes. Der Draht dient zur Aus führung eines Grobschneidvorgangs, bevor ein abschließendes Feinschleifverfahren eingesetzt wird, um den Fertigdurch messer der Dichtungen herzustellen. Die Elektroerosionsbear beitung der Borsten erzeugt einen sehr ungleichmäßigen Schnitt und erfordert das Stehenlassen von viel mehr Material, als eigentlich wünschenswert ist, das dann in dem abschließen den Schleifvorgang entfernt werden muß. Dieses kombinierte Arbeitsverfahren ist sowohl zeitraubend als auch teuer.

Eine weitere Möglichkeit der Bearbeitung der Borsten besteht in der Anwendung einer elektrochemischen Schleif technik. Diese Technik bewältigt das bei dem oben erwähnten Elektroerosions-Bearbeitungsverfahren gegebene Problem eines ungleichmäßigen Schnittes, aber es hat den Nachteil, daß es sich um ein sehr langsames und teures Verfahren handelt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neues und besseres Verfahren zur Bearbeitung der Borsten von Bürstendichtungen zu schaffen, das einfach, genau, schnell und verhältnismäßig billig ist und damit die bei den oben erwähnten bekannten Verfahren gegebenen Schwierig keiten bewältigt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren gelöst.

Bevorzugte Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs beispiels unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben, in welchen zeigt:

Fig. 1 eine Bürstendichtung,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine Borsten bearbeitungsmaschine nach der Erfindung,

Fig. 3 den Bearbeitungskopf der Maschine unmittelbar vor Beginn der Bearbeitung der Borsten der Bürstendichtung,

Fig. 4 den Bearbeitungskopf während der Bearbeitung der Borsten,

Fig. 5 den Bearbeitungskopf am Ende der Bearbeitung der Borsten,

Fig. 6 eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles A in Fig. 4, und

Fig. 7 eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles B in Fig. 5.

Gemäß den Fig. 1 und 2 weist die dort dargestellte Vorrichtung 10 eine Grundplatte 12, eine Aufspannvor richtung 14 und einen Schneidkopf 16 auf. Die Grundplatte 12 weist einen einer Bürstendichtung 19 angepaßten Ringteil 18 auf. Dieser Ringteil 18 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er die Borsten 42 an ihren freien Enden 42 a abstützt, um eine mögliche übermäßige Ausbiegung während der Bear beitung zu verringern. Diese Abstützung sollte aber natür lich kurz vor dem Durchmesser endigen, bei welchem der Bearbeitungsvorgang stattfindet. Die Aufspannvorrichtung umfaßt einen Klemmring 20 mit einem die Bürstendichtung 19 ergreifenden Ringflansch 20 a und mit einem genuteten Bereich 20 b, in welchen Klemmfinger 22 eingreifen. Die Klemm finger 22 werden mittels einer Spannschraube 24 oder dgl. nach unten gespannt, so daß der Spannring 20 die Bürsten dichtung 19 während der Bearbeitung gegen die Grundplatte 12 spannt.

Der Schneidkopf 16 weist ein kronenartiges Schneidrad 26 auf, das auf einer Antriebswelle 28 sitzt und dort mittels einer Spannscheibe 30 und einer Spannmutter 32 befestigt ist. Der Kronenbereich des Schneidrads 26 ist an seiner Außen fläche 34, seiner Innenfläche 36 und seiner nach unten weisenden Kante 38 mit einem Trennschleifmittel 40 beschichtet. Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, ist das Schneidrad 26 zentrisch über der ringförmigen Bürstendichtung 19 positioniert, so daß seine Drehachse R koaxial mit der Ringachse der Bürsten dichtung S ist und seine Außenfläche 34 auf einem größeren Durchmesser als die noch unbearbeiteten Enden der zu bear beitenden Borsten 42 liegt.

Im Betrieb wird das Schneidrad 26 in der gleichen Dreh richtung gedreht wie das Bauteil (nicht dargestellt), mit welchem die Borsten 42 der fertigen Bürstendichtung später dichtend zusammenwirken sollen. Ein anfänglicher Schnitt erfolgt durch Abwärtsvorschub des Schneidrads 26 in die Borsten 42 der Bürstendichtung, so daß die Unterkante 38 des Schneidrad-Kronenbereiches die ersten paar Schichten der Borsten 42 abtrennt und damit zum Schleifen auf die gewünschte Fertiggröße geeignete Borstenenden schafft. Nach dieser anfänglichen Schnittphase können die übrigen Borsten 42 mit größerer Vorschubgeschwindigkeit als während der anfänglichen Schnittphase abgetrennt werden, um die zu schleifenden Borstenenden 44 (Fig. 5) zu erhalten. Nachdem alle Borsten abgetrennt worden sind, kann das Schneidrad 26 in einer Axialposition gehalten werden, in welcher der Außenumfang 34 seines Kronenbereiches auf die beschnittenen Enden 44 der Borsten 42 wirkt und die Borsten auf ihr Fertigmaß schleift.

Es hat sich gezeigt, daß sich die Borsten während des Bearbeitungsvorgangs in einer oder mehr von drei verschie denen Richtungen ausbiegen können. Die Borsten 42 können nämlich vertikal aufwärts oder abwärts über die Außen fläche 34 des Schneidrads 26 (Pfeile X und Y in Fig. 5) oder in Drehrichtung ω des Schneidrads 26 ausgebogen werden, wie durch den Pfeil Z in Fig. 6 dargestellt. Es ist klar, daß in der oben genannten Weise ausgebogene Borsten nicht auf ihr gewünschtes Fertigmaß bearbeitet werden. Dieses Problem kann aber durch Vornahme mehrerer Bearbeitungs durchgänge bewältigt werden, bis jede Borste unter dem korrekten Arbeitswinkel liegt und keine vertikale Aus lenkung mehr vorhanden ist. Eine alternative Möglichkeit wäre die gegenseitige Befestigung der freien Enden 42 a der Borsten 42 beispielsweise durch Verschweißen, Zusammen klemmen oder durch Verwendung eines Klebstoffs, wie in Fig. 3 bei 50 schematisch angedeutet ist.

Es hat sich gezeigt, daß Borsten beispielsweise aus Haynes 25 mittels eines Schneidrads 26 mit einer Beschich tung 40 aus kubischem Bornitrid (CBN) mit einer Korngröße im Bereich von CBN 64 (Korn 230 bis 270) bis CBN 126 (Korn 120 bis 150) mit einer Schnittgeschwindigkeit im Bereich von 17 m/s bis 60 m/s bearbeitet werden können. Es kann eine anfängliche Vorschubgeschwindigkeit von 0,25 mm/min und eine weitere Vorschubgeschwindigkeit von 0,75 mm/min gewählt werden, wenn alle Borsten 42 durch das Schneidrad 26 beschritten worden sind. Die Schnitt geschwindigkeit ist diejenige Geschwindigkeit, mit welcher das Schneidrad 26 mit seiner Außenfläche 34 an den beschnittenen Borstenenden vorbeipassiert, während die Vorschubgeschwindigkeit diejenige Geschwindigkeit ist, mit welcher das Schneidrad 26 in Richtung des Pfeiles F in den Fig. 3 bis 5 axial durch die Borsten hindurch bewegt wird.

Es hat sich auch gezeigt, daß ein aus Stahl gefertigtes und mit CBN beschichtetes Schneidrad 26 die bei der Bear beitung erzeugte Wärme in ausreichendem Maße von den Borsten 42 abführt, um auf Kühlmittel verzichten zu können, sofern die Schnittgeschwindigkeit unterhalb von 30 m/s liegt. Es ist auch einleuchtend, daß die Bürstendichtung 19 im späteren Betrieb mit einer zur Drehrichtung W des Schneid rads 26 entgegengesetzten Drehrichtung bei Bedarf betrieben werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Bearbeitung einer ringförmigen Bürsten dichtung mit zwischen zwei ringförmigen Seitenplatten ange ordneten, etwa radial vorstehenden Borsten, wobei die Borsten mittels eines Werkzeugs auf das gewünschte Fertigmaß entsprechend dem gewünschten Bürstendichtungsdurchmesser gekürzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bearbeitung der Borsten ein Werkzeug (26) mit einer äußeren Arbeits fläche (34), einer inneren Arbeitsfläche (36) und einer Arbeitskante (38) verwendet und dieses Werkzeug um eine mit der Ringachse (S) der Bürstendichtung (19) koaxiale Achse (R) gedreht und mit einer Vorschubrichtung entlang dieser Achse relativ zu den Borsten vorbewegt wird, derart, daß die Arbeitskante (38) des Werkzeugs (26) überstehendes Material von den Borsten (42) abtrennt und die äußere Arbeits fläche (34) des Werkzeugs die beschnittenen Borsten (42) auf das gewünschte Fertigmaß bearbeitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung des Werkzeugs (26) der späteren Relativ drehrichtung der Bürstendichtung (19) mit Bezug auf das mit den Borsten zusammenwirkende Dichtungsgegenelement entspre chend gewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürstendichtung (19) mit zur späteren Relativdreh richtung mit Bezug auf das mit den Borsten zusammenwirkende Dichtungsgegenelement entgegengesetztem Drehsinn relativ zum Werkzeug gedreht wird.

4. Vorrichtung zur Bearbeitung einer ringförmigen Bürsten dichtung mit zwischen zwei ringförmigen Seitenplatten ange ordneten, etwa radial vorstehenden Borsten, mit einer Hal terung (14) für die Bürstendichtung (19) und mit einem Werkzeug (26) zum Abtrennen überstehenden Borstenmaterials von den Borsten (42), dadurch gekennzeichnet, daß das Werk zeug (26) kreisförmig ausgebildet ist und eine äußere Arbeitsfläche (34), eine innere Arbeitsfläche (36) und eine Arbeitskante (38) aufweist und um eine zur Ringachse (S) der Bürstendichtung (19) koaxiale Achse (R) drehbar und mit einer Vorschubrichtung entlang dieser Achse (R) ver schiebbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Arbeitsfläche (34) eine radial nach außen weisende Seitenfläche ist, die mit Bezug auf die Werkzeug drehachse (R) axial und in Umfangsrichtung verläuft.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die innere Arbeitsfläche (36) eine radial einwärts weisende Seitenfläche ist, die radial innerhalb der äußeren Arbeitsfläche (34) gelegen ist und mit Bezug auf die Werkzeugdrehachse (R) etwa axial und in Umfangs richtung verläuft.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Arbeitsfläche (34) und die innere Arbeitsfläche (36) beide mit ihrem einen axialen Ende in der Arbeitskante (38) zusammenlaufen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Arbeitsfläche (34) als zur Werkzeugdreh achse (R) parallele Zylinderfläche ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die innere Arbeitsfläche (36) von der Arbeits kante (38) aus radial einwärts konisch verläuft.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (26) mindestens an seiner äußeren Arbeitsfläche (34) und seiner Arbeits kante (38) mit einem Trennschleifmittel (40) beschichtet ist.