DE3802933A1 - Verfahren und vorrichtung zur buerstbearbeitung einer oberflaeche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bürsten von Oberflä­ chen, insbesondere nach dem Honen oder während des Honens, bei dem mindestens eine Bürste mit etwa senkrecht zu der bearbeiten­ den Oberfläche verlaufenden Borsten über die Oberfläche bewegt wird.

Es ist bereits bekannt, bearbeitete metallische Oberflächen zur Entfernung von Graten mit Hilfe von Bürsten zu bearbeiten. Für die Bearbeitung von Bohrungswanden sind bereits Werkzeuge vorge­ schlagen worden, die rotierende Bürsten enthalten.

Jedoch sind die Ergebnisse der üblichen Bürstenbearbeitungen nicht zufriedenstellend. Es ist ebenfalls schon vorgeschlagen worden (unveröffentlichte Patentanmeldung P 37 35 266.0), die Borsten von einem aushärtbaren Stützmaterial zu umgeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bürstbearbeitung von Oberflächen zu schaffen, das gegenüber den bisherigen bekannten Verfahren eine verbesserte Wirkung aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Borsten im Bereich ihrer freien Enden im wesentlichen unverbieg­ bar gehaltert werden. Damit wird erreicht, daß die Borsten prak­ tisch nur in ihrem Endbereich, also in dem Bereich, in dem sie die zu bearbeitende Oberfläche berühren, als Borsten wirksam sind. Ihre Ausbiegung und Nachgiebigkeit wird also auf diesen Bereich beschränkt. Der Restbereich der Borsten, der funktionell nicht mitarbeitet, ist nur vorhanden, um bei Abnutzung der Bor­ sten nicht gleich die Bürsten auswechseln zu müssen.

In Weiterbildung kann vorgesehen sein, daß die Borsten zwischen zwei mit der Bürste mitbewegten Klemmelementen gespannt werden.

Mit Vorteil kann vorgesehen sein, daß die Borsten gerade so festgeklemmt werden, daß sie in Richtung ihrer eigenen Längser­ streckung zwischen den Klemmelementen hindurchgeschoben werden können. Auf diese Weise ist eine Justierung oder Einstellung oder auch Nachstellung der Borsten möglich.

Als besonders günstig hat es sich herausgestellt, wenn der Ab­ stand zwischen dem freien Ende der Borsten und dem Beginn der Klemmstelle zwischen etwa 1 bis etwa 3 mm liegt. Dies bedeutet, daß die Borsten eine wirksame Länge von etwa 1-3 mm haben.

Bei der Bearbeitung von Rotationsflächen, also beispielsweise Bohrungsinnenwänden oder Außenflächen von rotationssymmetrischen Werkstücken kann in Weiterbildung vorgesehen sein, daß mehrere Bürsten mit Hilfe eines rotierenden Werkzeugs über die Fläche bewegt werden.

In Weiterbildung kann vorgesehen sein, daß zwischen je zwei Bür­ sten an der zu bearbeitenden Fläche anliegende Führungsleisten über diese bewegt werden. Diese Führungsleisten dienen einerseits der Führung des Werkzeugs und andererseits einer genauen Einstel­ lung der Borstenlänge bzgl. der zu bearbeitenden Oberfläche.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die durch die Abnützung verkürzten Borsten regelmäßig nachge­ stellt werden. Dieses Nachstellen kann zeitgesteuert oder auch abnutzungsgesteuert erfolgen, wobei u. U. automatische Einrich­ tungen vorgesehen sein können, die die Abnutzung erkennen und dadurch die Nachstellung auslösen können.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß die freie Borstenlänge während der Bearbeitung auf einem konstanten Wert gehalten wird.

Besonders günstig ist es, wenn die Borsten zu schmalen Bürsten zusammengefaßt sind. Dabei verläuft die kürzere, also schmale Richtung der Bürsten in Richtung der Relativbewegung zwischen der Werkstückoberfläche und den Bürsten.

Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zum Bearbeiten einer Oberfläche, insbesondere während des Honens oder nach dem Honen, mit einem von einem Antrieb antreibbaren Werkzeug, das mindestens eine Halterung für eine Bürste aufweist, die die Ober­ fläche bürstet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Vorrich­ tung zu schaffen, die besonders günstig bearbeitete Werkstücke erzeugt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Werkzeug eine Klemmeinrichtung aufweist, die die Borsten im Bereich ihrer freien Enden mindestens von vorn und hinten bzgl. der Bewegungsrichtung zwischen der Oberfläche und den Borsten festhält.

In Weiterbildung kann vorgesehen sein, daß die Klemmeinrichtung derart an den Borsten angreift, daß diese in ihrer eigenen Längs­ richtung verschiebbar sind. Damit ist die Festlegung der Borsten ausreichend stark, so daß diese sich nicht verbiegen können, andererseits läßt sich aber das Nachstellen und Einstellen der Borsten noch durchführen.

In Weiterbildung kann vorgesehen sein, daß die Klemmeinrichtung zum Auswechseln oder Nachstellen der Bürsten lösbar ist. Das Lösen der Klemmeinrichtung kann von der Vorrichtung selbst durch­ geführt werden.

Insbesondere günstig ist es, wenn die Klemmeinrichtung an den Borsten in einem Abstand von etwa 1- etwa 3 mm von deren freien Enden angreift. Damit wird eine günstige freie Borstenlänge er­ reicht. Natürlich kann die Klemmeinrichtung an den Borsten auch zusätzlich an den weiter von ihrem freien Ende entfernten Bereich angreifen.

Die Erfindung schlägt in Weiterbildung vor, daß die Halterung für die Bürsten in Art eines Honwerkzeugs zustellbar sein kann. Auf diese Weise läßt sich die durch Abnutzung bewirkte Verkürzung der Borsten kompensieren, so daß Bürsten mit relativ langen Borsten verwendbar sind. Dadurch braucht an dem Werkzeug nur selten eine Bürste ausgewechselt zu werden. Es kann vorgesehen sein, daß die Bürsten auswechselbar an der Halterung befestigt sind. Die Nach­ stelleinrichtung kann so gesteuert werden, daß die Bürsten immer eine konstante freie Borstenlänge aufweisen.

Die Erfindung schlägt weiterhin vor, daß zur Bearbeitung von rotationssymmetrischen Wänden, beispielsweise Bohrungsinnenwän­ den, das Werkzeug eine mit einseitig offenen Schlitzen versehene Glocke aufweist, durch deren Schlitze die Borsten hindurchtreten, wobei die Klemmeinrichtung an den über den Mantel der Glocke vorstehenden Enden der Borsten angreift. Durch die einseitig offenen Schlitze lassen sich die Bürsten von der Seite her ein­ schieben. Die Glocke schützt weiterhin den Aufweitmechanismus des Werkzeugs gegenüber Verschmutzungen und äußeren Einflüssen. Gleichzeitig dient sie als Befestigungsmöglichkeit für die Klemm­ einrichtung.

Die Klemmeinrichtung kann in Weiterbildung der Erfindung an der Glocke beidseitig der Schlitze befestigte Klemmleisten aufweisen. Diese Klemmleisten können beispielsweise angeschraubt sein, wobei durch Justierung die Klemmkraft einstellbar ist.

Besonders günstig ist es jedoch, wenn auf die Glocke eine äußere, ggf. auch innere, mit Schlitzen versehene Hülse aufgepaßt ist, die um die Achse der Glocke verdrehbar ist. Zum Einschieben der Bürsten werden die Schlitze der äußeren Hülse mit denen der Glocke in Übereinstimmung gebracht und anschließend zum Verklem­ men etwas verdreht. Auf diese Weise wird eine Klemmeinrichtung geschaffen, bei der die Klemmkraft mit einfachen Mitteln ein­ stellbar und veränderbar ist, wobei es ebenfalls sehr leicht möglich ist, die Klemmung aufzuheben.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß an der Glocke und/oder Hülse Führungsleisten angeordnet sind.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 einen vereinfachten Längsschnitt durch ein Werkzeug nach der Erfindung ohne Bürsten;

Fig. 2 einen teilweisen Querschnitt durch die Anord­ nung der Fig. 1 mit eingesetzten Bürsten;

Fig. 3 einen Teilschnitt durch eine zweite Aus­ führungsform mit gelöster Klemmeinrichtung und

Fig. 4 einen der Fig. 3 entsprechenden Schnitt mit verklemmten Borsten.

Das in Fig. 1 dargestellte Werkzeug zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens enthält einen Werkzeugkern 11, der sich nach der einen, in Fig. 1 rechten Seite in einen Werkzeugschaft 12 fortsetzt. Mit dem Werkzeugschaft 12 kann das Werkzeug über ein Verbindungselement oder direkt in eine Antriebseinrichtung eingesetzt werden, die das Werkzeug antreibt. Der Schaft 12 ist hohl ausgebildet, so daß durch ihn eine Betätigungsstange einge­ führt werden kann. Der Werkzeugkern 11 enthält mehrere in Längs­ richtung verlaufende beidseitige geschlossene Schlitze 13. In jedem Schlitz 13 ist eine leistenartige Halterung 14 radial verschiebbar aber axial unverschiebbar gehaltert. Jede Halterung 14 weist an ihrer radialen Innenseite zwei gleichsinnig gerich­ tete Schrägflächen 15 auf.

Im Innern des Kerns 11 des Werkzeugs ist ein Aufweitelement 16 in Axialrichtung verschiebbar gehaltert. Dieses Aufweitelement 16 weist zwei gleichsinnig gerichtete Kegelstumpfflächen 17 auf, deren Steigung den Schrägflächen 15 der leistenartigen Halterung 14 entspricht. Wird das Aufweitelement 16 durch eine durch das Innere des Werkzeugschafts 12 eindringende Stange in Fig. 1 nach links verschoben, so werden dementsprechend die Halterungen 14 radial nach außen verschoben. Bei umgekehrter Bewegung werden die Halterungen 14 durch nicht dargestellte Federn nach innen ge­ drückt. Das Aufweiten der Halterungen 14 mit Hilfe der nicht dargestellten Stange wird von der Antriebsvorrichtung gesteuert, was im einzelnen nicht näher beschrieben wird. Hierzu können die bekannten Aufweitmechanismen und Aufweitverfahren beim Honen verwendet werden.

Auf den Kern 11 aufgesetzt ist eine Glocke 18, die in ihrem in Fig. 1 rechten Endbereich einen zylindrischen Ansatz 19 mit verringertem Durchmesser aufweist. Der Innendurchmesser des zylindrischen Ansatzes 19 entspricht dem Außendurchmesser des Werkzeugkerns in diesem Bereich. Die Glocke 18 ist durch zwei radial verlaufende Zapfen 20, die in entsprechende Radialboh­ rungen eingreifen, verkeilt. Nach der entgegengesetzten Seite hin, also zum freien Ende des Werkzeugs hin, ist die Glocke 18 offen. Sie wird von dieser Seite her durch einen Abschlußdeckel 21 abgeschlossen. Dieser Abschlußdeckel 21, der beispielsweise mit Hilfe von Schrauben an der Glocke 18 angeschraubt wird, schließt zum einen die Glocke zum freien Ende des Werkzeugs hin ab und bildet andererseits eine Zentrierung für die Glocke 18. Er stützt sich auf dem Werkzeugkern 11 ab.

Der zylindrische Mantel 22 der Glocke 18 weist mehrere in Um­ fangsrichtung an gleicher Stelle wie die Schlitze 13 des Werk­ zeugkerns 11 angeordnete Längsschlitze 23 auf. Die Längsschlitze 23 sind zum freien Ende des Werkzeugs hin offen, jedoch durch den Abflußdeckel 21 abgeschlossen.

Die leistenartigen Halterungen 14 sind zur Aufnahme von Bürsten bestimmt. Die Bürsten können beispielsweise mit einer Art Schwal­ benschwanzführung in die Halterungen 14 eingeführt werden. Zu diesem Zweck werden die Halterungen 14 nach Lösen des Abschluß­ deckels 21 aus dem Werkzeug entnommen. Sie werden dann vom freien Ende des Werkzeugs wieder in das Werkzeug eingeschoben, was deswegen möglich, da die Borsten durch die offenen Enden der Schlitze 23 eingeschoben werden können.

Im Bereich jedes Schlitzes 23 ist eine Klemmeinrichtung 24 ange­ ordnet. Die Klemmeinrichtung ist an dem Mantel 22 der Glocke 18 festgeschraubt. Sie besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei Klemmleisten 25, die im einzelnen aus Fig. 2 hervor­ gehen.

Die Glocke 18, die etwa die Form einer zylindrischen Hülse auf­ weist, weist im Bereich ihrer Längsschlitze 23 äußere im Quer­ schnitt geradlinig verlaufende Abflachungen auf, auf denen im Bereich jedes Langsschlitzes 23 je zwei Klemmleisten 25 aufge­ schraubt sind. Jede Klemmleiste weist einen kürzeren und einen langeren Schenkel auf, wobei der längere Schenkel an der Außen­ seite der Glocke 18 auflegt, während der kürzere, rechtwinklig dazu verlaufende Schenkel die seitliche Begrenzung für die Bor­ sten 26 jeder Bürste 27 bildet. Zum Aufschrauben der Klemmleisten 25 weist die Glocke mit Gewinden versehene Bohrungen 28 auf, in die Senkkopfschrauben 29 eingeschraubt sind. Die Klemmleisten 25 lassen sich in einer Richtung senkrecht zu der Richtung der Bor­ sten 26 noch etwas verschieben, so daß der gegenseitige Innen­ abstand je zweier benachbarter Klemmleisten 25 noch in gewissem Ausmaß variiert werden kann. Auf diese Weise läßt sich die Klemm­ kraft der durch die Leisten 25 gebildeten Klemmeinrichtung 24 regulieren. Die Klemmkraft wird vorzugsweise derart gewählt, daß die Borsten zwar unverbiegbar gehaltert sind, sich jedoch durch den Aufweitmechanismus noch verschieben lassen. Die Längsrichtung der Bürsten 27 verläuft parallel zur Längsrichtung der Schlitze 23, also quer zur Bewegungsrichtung des Werkzeugs, das ja ro­ tiert. Die Borsten 26 sind zu relativ schmalen Bürsten 27 zusam­ mengefaßt, wobei die Schmalrichtung der Bürsten 27 der Bewegungs­ richtung des Werkzeugs entspricht. Dadurch können die Bürsten 26 nur in ihrem über die Klemmleisten 25 nach außen vorstehenden Bereich nachgeben, also nicht über ihre gesamte Länge, wie dies beim Stand der Technik üblich ist. Ein Ausweichen in einer Rich­ tung quer zur Bewegungsrichtung, also in Längsrichtung der Schlitze 23, wird durch die Quereinspannung auch behindert, ist jedoch nicht so schädlich wie ein Ausweichen in Bewegungsrich­ tung.

Bei dem dargestellten Werkzeug sind fünf Bürsten 27 vorhanden, von denen allerdings in Fig. 2 nur drei dargestellt sind. Die Borsten bürsten mit ihren Enden die zu bearbeitende Oberfläche 45 des gestrichelt angedeuteten Werkstücks 46. Dabei wird durch die Maßnahmen der Erfindung dafür gesorgt, daß die freie Borstenlänge konstant bleibt.

Fig. 3 zeigt stark vereinfacht einen der Fig. 2 entsprechenden Schnitt durch eine weitere Ausführungsform. Bei dieser weiteren Ausführungsform ist der Aufweitmechanismus und der Kern des Werkzeuges identisch wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 und 2, so daß dies nicht nochmal im einzelnen dargestellt oder be­ schrieben wird. Im Gegensatz zu der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 weist jedoch die Glocke 38 auch eine zylindrische Außen­ oberflache 39 auf. Auf die Außenseite der Glocke 38 ist eine äußere Hülse 40 aufgesetzt, deren Innendurchmesser dem Außen­ durchmesser der Glocke 38 gleich ist. Die Hülse 40 weist eine der Zahl der Längsschlitze 23 der Glocke 38 gleiche Zahl von Längs­ schlitzen auf, wobei diese Längsschlitze 41 auch gleichen gegen­ seitigen Abstand voneinander aufweisen, wie die Längsschlitze 23 der Glocke 38. Die Hülse 40 ist bzgl. der Glocke 38 einen gewis­ sen Betrag um die gemeinsame Achse verschwenkbar. Durch diese Verschwenkung gelangt die Anordnung in die Stellung, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Durch diese Verdrehung von Glocke und Hülse werden die Borsten 26 zwischen der einen Kante 42 des Längsschlitzes 23 der Glocke 38 und der gegenüberliegenden Kante 43 in der dargestellten Weise festgeklemmt. Der Pfeil 44 in Fig. 4 gibt die Bewegung des Werkzeugs an. In Bewegungsrichtung gese­ hen liegt also die Kante 43 der äußeren Hülse 40 an der Rückseite der Borsten 26 an, während an der Vorderseite der Borsten 26 die Kante 42 der inneren Glocke 38 anliegt. Würde das Werkzeug in umgekehrter Richtung bewegt, müßte die Verdrehung von Glocke 38 und Hülse 40 in umgekehrter Richtung erfolgen. Denn bei der Bürst­ bearbeitung versuchen die Borsten, gegenüber der Bewegung zurück­ zubleiben. Es kommt also auf die Einklemmung an der Rückseite der Borsten 26 an.

Die beiden dargestellten Werkzeuge sind zur Bürstbearbeitung von Innenflächen zylindrischer Bohrungen bestimmt. Selbstverständlich sind auch Werkzeuge möglich, die die Außenflächen von Gegenstän­ den in gleicher Weise bearbeiten, wobei weder bei Außen- noch bei Innenflächen eine Beschränkung auf zylindrische Flächen erforder­ lich ist. Auch kegelartige Flächen lassen sich auf diese Weise bearbeiten. Selbstverständlich lassen sich auch nach dem von der Erfindung vorgeschlagenen Verfahren sonstige Flächenformen bear­ beiten, bei denen kein rotierendes, sondern beispielsweise ein hin- und hergehendes Werkzeug erforderlich ist.

Claims (20)

1. Verfahren zum Bürsten von Oberflächen, insbesondere nach dem Honen oder während des Honens der Oberfläche, bei dem min­ destens eine Bürste (27) mit etwa senkrecht zu der zu bear­ beitenden Oberfläche verlaufenden Borsten (26) über die Oberfläche bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (26) im Bereich ihrer freien Enden im wesentlichen unverbiegbar gehalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (26) zwischen zwei mit der Bürste (27) mitbewegten Klemmelementen (25) gespannt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (26) so fest geklemmt werden, daß sie in Richtung ihrer eigenen Längserstreckung zwischen den Klemm­ elementen (25) hindurchgeschoben werden können.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (26) in einem Abstand von etwa 1-3 mm von ihrem freien Ende festgehalten werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bearbeitung von Rotationsflächen mehrere Bürsten (27) mit Hilfe eines rotierenden Werkzeugs über die Fläche bewegt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei Bürsten (27) an der zu bearbeitenden Fläche anliegende Führungsleisten über diese bewegt werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Abnützung verkürzten Borsten (26) regelmaßig nachgestellt werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Borstenlänge wahrend der Bearbeitung konstant gehalten wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu schmalen Bürsten (27) zusammengefaßte Borsten (26) verwendet werden.

10. Vorrichtung zum Bearbeiten einer Oberfläche, insbesondere während des Honens oder nach dem Honen, mit einem von einem Antrieb antreibbaren Werkzeug, das mindestens eine Halterung (14) für eine Bürste (27) aufweist, die die Oberfläche bürstet, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug eine Klemmeinrichtung (24) aufweist, die die Borsten (26) im Bereich ihrer freien Enden mindestens von vorn und hinten bzgl. der Bewegungsrichtung zwischen den Borsten (26) und der Oberfläche festhält.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung (24) derart an den Borsten (26) an­ greift, daß diese in ihrer eigenen Längsrichtung verschieb­ bar sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die Klemmeinrichtung zum Auswechseln oder Nachstel­ len der Bürsten (27) lösbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10-12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung (24) an den Borsten (26) in einem Abstand von etwa 1-3 mm von deren freien Enden angreift.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10-13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Halterung (14) für die Bürste (27) in Art eines Honwerkzeugs zustellbar ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürsten (27) auswechselbar an den Halterungen (14) befestigt sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10-15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Bearbeitung von rotationssymmetrischen Wänden das Werkzeug eine mit einseitig offenen Schlitzen (23) versehene Glocke (18) aufweist, durch deren Schlitze (23) Borsten (26) hindurchgehen, wobei die Klemmeinrichtung (24) an den über den Mantel der Glocke (18) vorstehenden Enden der Borsten (26) angreift.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung (24) an der Glocke (18) beidseits der Schlitze (23) befestigte Klemmleisten (25) aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeich­ net, daß auf die Glocke (18) eine äußere, ggf. innere, mit Schlitzen (41) versehene Hülse (40) aufgepaßt ist, die um die Achse der Glocke (38) verdrehbar ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10-18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an der Glocke (18, 38) und/oder Hülse (40) Führungsleisten angeordnet sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10-19, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die freie Borstenlänge konstant gehalten wird.