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Materialprüfmaschine. Das Hauptpatent behandelt eine Vorrichtung zur
Prüfung von festen Stoffen auf ihren Widerstand gegen Abnutzung und gegen Bearbeitung
mit oder ohne Anwendung von Schmiermitteln sowie zur Prüfung von Schmiermitteln
auf ihre Schmierfähigkeit. Das Wesen der Einrichtung besteht - hierbei darin, daß
von den beiden aufeinanderwirkenden Materialien das eine um eine Achse sich dreht
und das andere auf einem Rahmen befestigt wird,
der um die gleiche
geometrische Achse drehbar ist, so daß die vom sich drehenden Stück auf den drehbaren
Rahmen übertragene Tangentialkraft ein \laß für die Arbeit und der Einschnitt des
sich drehenden Stückes in das zweite und umgekehrt das Maß für die Abnutzung, Spanabnahme
und Schmierfähigkeit abgeben..
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Die vorliegende Erfindung bildet eine weitere Vervollkommnung der
eben behandelten Vorrichtung durch vorteilhafte Einrichtungen zum Ausbalancieren
und Anpressen des Versuchs- oder Probestückes, zum Ändern des Anpreßdruckes, zum
Ausgleich der Schwingun-"en des Apparates usw. Diese Einrichtungen «-erden nachstehend
an Hand der Abb. i bis ;, welche ein Ausführungsbeispiel darstellen, beschrieben.
Hierbei sind die Teile, welche dem Hauptpatent entsprechen, mit den deichen Bezugszeichen
bezeichnet wie dort.
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Abb. i zeit eine Vorderansicht der Vorrichtung, Abh.2 eine Seitenansicht
der rechten Seite und Abb.3 eine solche der linken Seite.
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Der das Versuchs- oder Probestück (oder auch Werkzeug) N tragende,
um I< drehbare Hebel L, kann nicht nur - wie gemäß dem Hauptpatent - durch ein
Gewicht an das sich drehende Werkzeug (oder auch Probestück) F anöepreßt werden,
sondern er wird durch eine im Rahmen H ge'.agerte Schraube 7 nach unten geschoben
oder auch eingestellt. Dadurch ist es möglich, in Verbindung mit dem verstellbaren
Schlitten J den Rahmen und Hebel wie den Support einer Drehbank zum Festhalten von
Drelist.ählen oder von Arbeitsstücken zu benutzen und das Drehen, Bohren u:sw. unbeschadet
der Schwingungen des Rahmens vorzunehmeli. Die Schraube 7 mu.ß aber auch vom Hebel
L. gelöst werden können, um den Hebel beim Schleifen oder Erproben von Lagern und
Schmierölen mit Gewichtsbelastung anzupressen.
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Uni das während der Hebung und Spnlung sowie Belastung des Hebels
L. mittels Sch;ittens J und Schraube 7 gestörte indifferente Gleichgewicht des Rahmens
jederzeit auszugleichen, ist .auf der Achse G ein mit dem Rahmen H verbundenes Pendel
g mit verstellbarem Gewicht io befestigt, derart, daß durch Heben und Senken des
Gewichtes io das Gleich@-ewicht wiederhergestellt werden kann.
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Auch bei der beschriebenen einseitigen 13,e:-lastunn des Hebels L.,
durch das Gewicht S (siehe Hauptpatent) wird das indifferente Gleichgewicht dq;
Rahmens gestört. Damit sich nun der Hebel mitsamt dem an ihm befestigten Probestück
oder auch Werkzeug ohne Störung des indifferenten Gleiclige-Wichtes des Rahmens
ausbalancieren und beliebig belasten läßt, ist der Hebel L2 an seinem freien
Ende mittels einer Klemme 4 an einer Kette 3 befestigt, welche über Rollen i und
2 läuft (Abb. i und 2). Auf dieser Kette können über den Klemmen 5 die mit Schlitzen
ve rsehienen Gewichte 6 aufgelegt werden. Beim Ausbalancieren des an der Kette befestigten.
Hebels L. werden die Gewichte 6 zuerst gemäß der Gleichgewichtslage des Hebels verteilt
und erst bei der Belastung des Hebels von einer Seite abgenommen und an der anderen
Seite, wo der Hebel mit der Klemme 4 befestigt ist, angebracht. Durch diese Anordnung
wird erreicht, daß die den Hebel belastenden Gewichte auf den drehbaren Rahmen H
stets das gleiche Drehinoment ausüben, so daß der Hebel somit ohne Störung der Gleichgewichtslage
des Rahmens ausbalanciert und mit beliebigem Gewicht belastet werden kann:.
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Statt der Rollen i und 2 mit den an diesen angehängten Gewichten oder
in Verbindung mit diesen Rollen können beliebige Schalen-, Laufgewichts- oder sonstige
Waagen angebracht werden, die ebenfalls so ausgebildet sind, daß bei Einstellung
dieser Waagen für die Ausbalancierung und Belastung des Hebels L i, L_@ das indifferente
Gleichgewicht des Rahmens H nicht geändert wird. Wie die Abb.2 zeigt, ist hier die
Rolle i mit einer Laufgewichtswaage L3 verbunden.
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Zwecks Registrierung des Bearbeitungswiderstandes und der Formänderungen
sind zwei. Registrie.rtrommeln 24 und 25 angebracht, welche proportional der Umdrehu.ligszahl
der Werkzeugmaschine sich drehen. Von den zur Registrierung dienenden Trommeln ist
die- eine 24 am festen Gestell A und die andere 2.5 am beweglichen Rahmen H befestigt.
Der Antrieb der letzteren schwingenden Trommel 25 geschieht durch L'bertrajung der
Bewegung von der nichtschwingenden Welle 22 (Abb. 3) auf die schwingende Welle 23
durch die Rollen 17 und 18 und Schnur,- oder Kettenantrieb (auch Gummischnur) ig,
wobei diese Rollen i 1 7 und 18 ungefähr in Höhe des Drehpunktes des Rahmens H und
parallel zur Längsachse des schwingenden Rahmens (der Welle G) lieben., so daß beim
Schwingen des Rahmens durch die Schnur i g keinerlei die Messung behindernde Tangentialkräfte
weder nach der einen noch der anderen Seite ausgeübt wer-' den. Der Antrieb der
Trommel 2,1 erfolgt von der Welle 22 aus, die ihrerseits von der Welle 1-4 (Leitspindel
der Drehbank A) unter Vermittlung der Organe 13, 15, 16, 16R angetrieben wird.
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Die Arbeitsweise der neuen Vorrichtung dürfte nach Vorstehendem klar
sein, soweit c#s sich um einfache Probestücke handelt, die
in die
Fassung M eingesetzt und von dem rotierenden Werkzeug F bearbeitet werden. Wie aus
obiger Darstellung hervorgeht, können Versuchs- oder auch Probestück und Werkzeug
auch ihren Ort vertauschen, so daß ersteres sich dreht, während letzteres fe.,tsteht.
Dies ist z. B. für die Prüfung von Drehstählen u.. d.gl. erforderlich.
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Die Prüfung von beliebigen Gleit- und Rollenlagern sowie Schmiermitten
geschieht außer nach der später beschriebenen Art auch in der Weise, daß das äußere
Lager in der Fassun- M des Hebels L, eingespannt wird, während die zugehörige
Welle mit der Achse B (siehe Hauptpatent) fest verbunden wird, wodurch es möglich
ist, den Reibungswiderstand des Lagers und Schmiermittels für jedes beliebige Lager
und für jedes öl bei beliebiger Belastung und Geschwindigkeit zu messen.
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Wesentlich für die Erzielung richtiger Ergebnisse ist, daß das Prüfverfahren
nach bestimmten Grundsätzen durchgeführt wird. Bisher wurde z. B. der Abnutzungswiderstand
eines Materials durch Schleifen mit schnelllaufenden Iiarborundum- und Schmirgelscheiben
oder schnellaufenden, in öl getauchten Metallscheiben erprobt. Die Schmierfähigkeit
von Schmieröl wurde durch Gleiten von Metall auf Metall unter Benutzung des betreffenden
Schmieröls geprobt. Allen diesen bisherigen Erprobungsverfahren ist gemein, daß
die Einwirkung der betreffenden Schleifscheiben u. dgl. auf das Versuchs- oder Probestück
stets in der Weise erfolgte, daß einerseits bei geglätteter Oberfläche des Probestückes
oder auch der Schleifscheibe (Metall auf Metall; -es^hliffen wurde, daß ferner nur
sehr große Schleifgeschwindigkeiten zur Anwendung kamen, da.ß weiter bei jedem Versuch
das Schleifen unter stets gleichbleibendem spezifischen Schleifdrucke durch Ausüben
eines konstanten Druckes auf eine gleichbleibende Schleiffläche geschah, und daß
während eines Versuchs immer die gleiche Zylinderfläche der Schleifscheibe oder
des Schleifzylinders benutzt wurde. Eingehende Studien und Versuche haben nun ergeben,
daß es richtiger ist, folgende Grundsätze bei den Prüfungen, insbesondere mit der
vorbeschriebenen Einrichtung, innezuhalten: r. Vor dem Schleifversuch wird sowohl
die metallene Schleifscheibe als auch das Versuchs- oder Probestück durch Feilen
oder andere Bearbeitung aufgeraulit und von jedem glättenden Schmiermittel befreit.
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2. Das Schleifen der aufgeraulrten Metallschleifscheibe gegen das
aufgerauhte Probestück erfolgt langsam mit geringer Schleifgeschwindigkeit, die
derart bemessen wird, daß Schleifscheibe und Probestück sich nicht glatt schleifen,
sondern vielmehr raub bleiben, was dadurch entsteht, daß bei lang-#,ametn Aneinanderschleifen
der aufgerauhten F.äche:I unter Druck die Gefügekörner von Me:allschleifscheibe
und Probestück in groben sichtbaren Teilen ausbrechen, während beim raschen Aufeinamderschleifen
von Metall auf Metall die Oberflächen sich glätten..
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3. Während eines Einzelschleifversuches wird unter stetig veränderlichem
spezifischen Schleifdrucke geschliffen. Dies geschieht in der Weise, dali das scheibenförmige,
also verhältnismäßig dünne, an der Stirnseite aufgerauhte, ebene Probestück an die
aufgerauhte Schleifscheibe, und zwar an die Zylinderfläche derselben, wie die Tangentialebene
an einen Zylinder mit konstantem Gesamtdrarcke an:gepreßt wird.. In dieser Ursprungslage
ist der spezifische Schleifdruck, der nach bekannten Forme'.n berechnet werden kann,
am größten. Es schleift sich nun die kreisrunde Zylinderfläche in das ebene Probestück
ein, wodurch die Berührungsfläche zwischen Scheibe und Probestück stetig vergrößert
und der spezifische Schleifdruck während des Schleifversuches kontinuierlich vermindert
wird. Durch Ermittlung und Registrierung des Schleifweges, der entsprechenden Einschleiftiefe
(Höhe des in das ebene Probestück eingeschliffenert Kreissegmentes) und der bei
jeder Einschleiftiefe aufgewendeten Schleifarbeit sowie durch Messen der Länge und
Verbreiterung des Isreissegm.ntes läßt sich der Abnutzungswiderstand des betreffenden
Probestückes messen und registrieren.
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,f. Das laut Punkt 3 vorbereitete Versuchs-oder Probestück wird während
des Versuches parallel zur Zy:inderachse bewerbt, so daß immer neue Steilen des
Schleifwerkzeuges benutzt werden, seine Oberfläche auf die ganze Länge gleichmäßig
abgenutzt wird und die Zylinderform beibehält.
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Das im Punkt 3 und .1 beschriebene Verfahren bietet ganz besondere
Vorteile bei der Erprobung von Schmierölen, wobei das zu erprobende Schmieröl zwischen
dem sich drehenden kreisrunden Zylinder und dem ebenen, vorerst tangential anliegenden
Probestück eingebracht wird. Bei dem anfänglich hohen spezifischen Drucke wird die
kreisrunde Scheibe in das ebene Probestück so weit einjeschliffen, bis das Schmieröl
bei dem durch das Einschleifen herabgesetzten spezifischen Drucke derart schmierend
wirkt, daß ein weiterer merklicher Einschnitt unterbleibt.
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Wie beim Gegenstand des Hauptpatents sind Lt und 0, die Zeiger
zur Ablesung der Drehbewegung der Hebel. Zum Anzeigen der Abnutzung des rotierenden
Werkzeuges dient hier wie dort die Drehbewegung des Hebels
O_"
welcher auf der gleichen Achse I( wie der Hebel L.> gelagert ist und mit einer Rolle
P auf der rotierenden Werkzeugscheibe F anliegt.