DE559226C - Vorrichtung zum Ausschleifen von hohlen Werkstuecken mittels eines ausdehnbaren Schleif-kolbens, insbesondere zum Ausschleifen von Pumpengehaeusen fuer Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf

eine Vorrichtung zum Ausschleifen von hohlen Werkstücken, und zwar insbesondere zum Ausschleifen von Pumpengehäusen für Verbrennungskraftmaschinen.

Es sind bereits Schleifvorrichtungen zum Ausschleifen hohler Werkstücke bekannt, bei denen ein starrer Schleifkolben von passender Form unter Einfügung eines Schleifmittels

to im Innern des auszuschleifenden Hohlraumes in Drehung versetzt wird. Diese Schleifvorrichtung ist jedoch nicht sehr wirksam. Man hat zwar auch schon vorgeschlagen, einen Schleifkolben zu verwenden, welcher aus einem mit Längs schlitzen versehenen Rohrstück besteht, das durch einen mitten in seinem Innern angeordneten, unter Federdruck stehenden Körper ausgedehnt werden kann. Hierbei entsteht jedoch eine ungünstige, gewölbte Ausbauchung des Schleifkolbens, und ferner lassen sich mit einer Feder nur verhältnismäßig schwache Drücke erzielen.

Im Gegensatz dazu besteht die Erfindung darin, daß der mit einer nach innen abgeschlossenen Bohrung versehene, zweckmäßig dünnwandige Schleifkolben unter der Wirkung eines in sein Inneres eingeführten flüssigen oder gasförmigen Druckmittels ausgedehnt wird. Dadurch wird erreicht, daß ein völlig gleichmäßiger Druck auf die gesamte Innenwandung des Schleifkolbens ausgeübt wird, so daß eine gleichmäßige Ausdehnung des Schleif kolbens erzielt wird. Auch lassen sich mit einem flüssigen oder gasförmigen Druckmittel sehr viel höhere Drücke erzielen, als mit einem unter Federdruck stehenden Druckkörper. Ferner kann bei dem Erfindungsgegenstand der Druck in einfacher Weise kontinuierlich während des Schleifvorganges geregelt werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen veranschaulicht, und zwar zeigt

Fig. ι teils im Längsschnitt, teils in einem schematischen Schnitt eine Schleifvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, während

Fig. 2 im Längsschnitt einen Teil einer Schleifvorrichtung darstellt, welche gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist.

Im folgenden sind beispielsweise zwei besonders zweckmäßige Ausführungsformen einer Schleifvorrichtung beschrieben, die zum Ausschleifen der Zylinderwandungen eines

Pumpengehäuses a dienen, welches vorher genau ausgebohrt worden ist.

Das Pumpengehäuse α wird in einem Ständer b angeordnet, welcher beispielsweise mit einer mittleren zylindrischen Aussparung versehen ist. In diese zylindrische Aussparung wird das Pumpengehäuse α eingesetzt. Hierbei legt sich der Kopfteil α¹ des Pumpengehäuses vorteilhaft unter Zwischenlage einer Dichtungsplatte c¹ auf die obere Randfläche des Ständers b. Die Grundfläche des Pumpengehäuses stützt sich unter Einlage einer Dichtung c² vorzugsweise auf einen Vorsprung b¹ der zylindrischen Aussparung des Ständers b. Dieser Vorsprung b¹ begrenzt einen unterhalb des Pumpengehäuses liegenden Raum b".

Ferner ist ein zylindrischer Schleifkolben ti vorgesehen, welcher mit sanfter Reibung in den vorgebohrten Zylinder des Pumpengehäuses α eingeführt werden kann. Der Schleifkolben d wird derart angeordnet, daß er in sehr rasche Rotation versetzt werden kann. wobei die Drehrichtung des Schleifkolbens vorzugsweise umkehrbar ist. Der Schleifkolben d besteht aus einem beliebigen Material, beispielsweise aus Stahl, Bronze o. dgl. In der Achse des Schleifkolbens d ist eine nach innen abgeschlossene Bohrung d¹ vorgesehen. Die Tiefe dieser Bohrung ist größer als die Länge des auszuschleifenden Zylinders. Der Querschnitt der Bohrung wird derart gewählt, daß sich der Schleifkolben unter der Wirkung eines in sein Inneres eingeführten flüssigen oder gasförmigen Druckmittels ausdehnen kann. Die Abmessungen der Bohrung d¹ lassen sich leicht in jedem einzelnen Falle durch Versuche bestimmen, und zwar richten sie sich im wesentlichen nach der Beschaffenheit und dem Außendurchmesser des Schleifkolbens und nach dem Druck, welcher zur Anwendung kommen 'soll. Vorzugsweise wird die Bohrung d¹ etwas kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei die kleinere Basis des Kegelstumpfes in der Mündung der Bohrung liegt.

Der auf diese Weise ausgebildete Schleifkolben wird in den Zylinder des Pumpengehäuses eingeführt und derart angeordnet, daß sich die Bohrung d¹ über die gesamte Länge des Zylinders erstreckt.

Um das Pumpengehäuse in dem Ständer b zu befestigen, wird beispielsweise der obere Teil des Ständers b mit einem Gewinde a° versehen. Sodann wird eine Kappe e auf den Ständer b geschraubt. Die Kappe e ist in ihrer Mittelachse durchbohrt, so daß der Schleifkolben d durch die Kappe hindurchtreten kann. Ferner ist die Kappe e im Innern mit einem Flansch e^x versehen, der sich nach der Aufschraubung der Kappe e auf die obere Begrenzungsfläche des Pumpengehäuses α legt und auf diese Weise das Gehäuse α festhält. Zum Halten und zur Führung des Schleifkolbens d ist- eine beliebige Einrichtung vorgesehen, mit deren Hilfe der Schleifkolben in eine genau um seine Achse erfolgende Rotationsbewegung versetzt werden kann. Die Drehgeschwindigkeit des Domes beträgt vorteilhaft 10 000 bis 20 000 Umdrehungen pro Minute.

Die Vorrichtung wird so ausgebildet, daß zwischen die äußere Zylinderfläche des Schleifkolbens d und die inneren Zylinderwandungen des Pumpengehäuses α ein geeignetes Schleifmittel eingeführt werden kann, welches vorzugsweise aus einer Flüssigkeit besteht, die ein sehr fein verteiltes Schleifmittel in Lösung enthält. Ferner werden Mittel vorgesehen, mit deren Hilfe in die nach innen abgeschlossene Bohrung d¹ des Schleifkolbens d ein flüssiges oder gasförmiges Druckmittel eingeführt werden kann. Dieses Druckmittel bewirkt bei genügend hohem Druck eine Erweiterung oder Ausdehnung des Schleifkolbens. Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Vorrichtung kann die Schleifmittellösung gleichzeitig die Funktion des zur Ausdehnung des Schleifkolbens dienenden Druckmittels ausüben.

Für den Fall, daß zwei voneinander ge- go trennte Umlauf systeme für die Schleifmittellösung einerseits und für das Druckmittel andererseits angewendet werden, kann vorteilhaft die in Fig. 2 der Zeichnung veranschaulichte Ausführungsform der Vorrichtung benutzt werden. Gemäß dieser Ausbildungsform ist in dem Ständer b eine Leitung / vorgesehen, welche in den unter dem Pumpengehäuse befindlichen Hohlraum einmündet und zur Zuleitung der Schleifmittellösung dient. In der Kappe e ist eine weitere Leitung g vorgesehen, welche zur Ableitung der sich im Innern der Kappe e sammelnden Schleifmittellösung dient.

Der untere Teil des Schleifkolbens d ist von iner Dichtungsmuffe h umgeben. Die Dichtungsmuffe h ist durch den Ständer b nach außen geführt und dient zur Einführung des Druckmittels in das Innere des Schleifkolbens.

Für den Fall dagegen, daß als Druckmittel die Schleifmittellösung selbst verwendet wird, was an sich vorteilhafter ist, kann die Vorrichtung beispielsweise gemäß Fig. 1 ausgebildet sein. Hierbei sind die Leitungen / und g ebenso wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform angeordnet. Die Bohrung d¹ des Schleifkolbens mündet jedoch in diesem Falle unmittelbar in den Hohlraum fe° unterhalb des Pumpengehäuses.

Die Speisungssysteme für die Schleifmittellösung und das Druckmittel sind beispielsweise folgendermaßen ausgebildet:

In dem erstgenannten Fall ist einerseits ein System von Behältern vorgesehen, von denen der eine Behälter unter Druck steht und durch die Leitung / den unter dem Pumpengehäuse befindlichen Hohlraum b° mit der Schleifmittellösung speist. In den anderen Behälter dagegen strömt durch die Leitung g die Schleifmittellösung, welche sich oberhalb des Pumpengehäuses α in der Kappe e ansammelt, wieder zurück. Andererseits ist eine Einrichtung vorgesehen, welche das Druckmittel liefert und welche mit der Dichtungsmuffe h in Verbindung steht.

In dem zweiten Fall dagegen wird ein System von Behältern vorgesehen, welches vorzugsweise ähnlich wie das in dem ersten Fall angewendete Behältersystem ausgebildet ist. Außerdem werden Mittel vorgesehen, um den Druck der umlaufenden Lösung verändern zu können.

Das Speisungssystem und die Verbindungsmittel werden ohne Anwendung eines Apparates mit Reibungsflächen ausgebildet, da es sich darum handelt, ein Schleifmittel in Umlauf zu versetzen. Zu diesem Zweck werden zwei Behälter i¹ und i~ vorgesehen, die miteinander durch Leitungen in Verbindung stehen. Die unteren Teile der Behälter Z¹ und r sind mit der Leitung / verbunden. Der obere Teil der Behälter dagegen ist einerseits mit der Leitung g und andererseits mit einer Lieferungseinrichtung für Druckgas verbunden. Diese Lieferungseinrichtung besteht beispielsweise aus einem mit komprimierter Luft gefüllten Behälter.

In die verschiedenen Leitungen sind in zweckmäßiger Weise eine Anzahl von Hähnen k eingeschaltet. Mit Hilfe diese Hähne können die Behälter i¹ und r nach Belieben derart an die Leitungen angeschlossen werden, daß jeweils einer der Behälter als Aufnahmebehälter dient, indem er unmittelbar mit der Leitung g verbunden wird, wobei ein Auslaß für die verdrängte Luft vorgesehen ist. Der andere Behälter dient in diesem Fall als Speisebehälter, indem er mit der Druckgaslieferungseinrichtung und mit der Leitung / verbunden wird. Durch entsprechende Umschaltung der Hähne k können die Rollen der Behälter i^l und i~ vertauscht werden.

Durch mehr oder weniger weite Öffnung des Hahnes j¹ der Druckgaslieferungseinrichtung / kann die in dem Hohlraum b" befindliche Schleifmittellösung ' unter mehr oder weniger starken Druck gesetzt werden. Der Druck der Lösung kann beispielsweise an einem Manometer abgelesen werden, welches an die zu der Leitung / führende Leitung angeschlossen ist.

Schließlich sind vorteilhafterweise Mittel zur Kühlung der aufeinanderreibenden Teile vorgesehen. Zu diesem Zweck ist beispielsweise der Ständer b mit einem Kühlwassermantel ür umgeben, der mit einer Kühleinrichtung (Radiator, Ventilator o. dgl.) in Verbindung steht.

Die Wirkungsweise einer in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildeten Schleifvorrichtung ist die folgende:

Es sei angenommen, daß der Schleifkolben d mit einer Geschwindigkeit von beispielsweise 20 000 Umdrehungen in der Minute rotiert, wobei der Drehsinn vorzugsweise von Zeit zu Zeit umgekehrt wird. Die Hähne sind derart geöffnet bzw. geschlossen, daß einer der Behälter sich entleert, wobei die in ihm enthaltene Schleifmittellösung in den Hohlraum b° gedrückt wird. Der Druck der Lösung ist zunächst verhältnismäßig schwach. Bespielsweise beträgt der Druck etwa 2 kg/cm². Der andere Behälter ist derart an die Leitungen angeschlossen, daß er sich füllt, indem er die sich in der Kappe e sammelnde Lösung aufnimmt.

Die Schleifmittellösung, welche natürlich auch die Bohrung d¹ ausfüllt, dringt wegen der Unebenheiten der Zylinderbohrung zwischen die Auijenwandungen des Schleiikolbens und die inneren Zylinderwandungen des Pumpengehäuses und übt hierbei eine Schleif wirkung aus. Die verschiedenen Teilchen der Schleifmittellösung sind einerseits einer kreisförmig verlaufenden Antriebskraft unterworfen, welche durch die Rotation des Schleifkolbens hervorgerufen wird. Andererseits wirkt auf diese Teilchen eine längsgerichtete Kraft, welche durch den auf die Lösung ausgeübten Druck hervorgerufen wird. Infolgedessen beschreiben die Teilchen der Lösung im wesentlichen schraubenförmige Trajectorien, deren Steigung je nach den Relativwerten der beiden Kräfte stärker oder gerin · ger ist. Auf diese Weise wird bereits eine Schleifwirkung erzielt, welche eine Art Grobschleifen darstellt. Dieses Grobschleifen ist jedoch sehr wirksam, da die Teilchen der Schleifmittellösung sich ständig erneuern und stets verschiedene Teile der Zylinderwandun- · gen berühren.

Wenn man nach Verlauf einer gewissen no Zeit, die insbesondere von der Beschaffenheit der aufeinanderreibenden Flächen abhängt, annehmen kann, daß diese erste Schleifperiode beendet ist, so wird der Druck der Schleifmittellösung in dem Hohlraum b" erhöht. Der Druck der Lösung kann nunmehr eine Höhe von etwa 80 kg/cm² erreichen.

Die Schleifmittellösung dringt auch nach Erhöhung des Druckes weiterhin zwischen den Schleifkolben und den Zylinder, wird jedoch hierbei um so stärker behindert, je besser die Schleifarbeit ausgeführt worden ist,

weil nunmehr unter der Wirkung des Drukkes der in der Bohrung d¹ befindlichen Flüssigkeit eine Ausdehnung der Schleifkolbenwandungen eintritt.
Natürlich wird der Zylinder an derjenigen Stelle, an der die frische Schleifmittellösung eintritt, besonders kräftig ausgeschliffen. Dies hat seinen Grund vor allem darin, daß an dieser Stelle noch ein wesentlicher Druck zwisehen dem Schleifkolben und dem Zylinder herrscht, und daß die Schleifmittelteilchen an dieser Stelle anfangen, stumpf zu werden, in der Folge aber weniger wirksam sind. Wenn sich also der Schleifkolben ganz regelmäßig ausdehnen würde, so würde die Einmündungszone des Zylinders stärker ausgeschliffen werden und infolgedessen etwas zu weit ausfallen. Um diesen Übelstand zu vermeiden, wird die Wandung des Schleifkolbens um so schwächer ausgebildet, je weiter entfernt sie von der Mündung der Bohrung rf¹ ist. Die Wandung deformiert sich alsdann um so stärker, je geringer die Wandungsdicke ist. Infolgedessen wird schließlich bei richtiger Wahl der Bohrungskonizität, die sich durch Versuche bestimmen läßt, eine im wesentlichen gleichmäßige Schleifwirkung auf der ganzen Länge des Pumpengehäuses erzielt. Während des Schleif Vorganges werden die Funktionen der Behälter i¹ und i² ein oder mehrere Male vertauscht, wenn dies die Abmessungen der verschiedenen Organe, die Art der Schleifmittellösung und der Grad des zu erreichenden Schliffes erfordern. Selbstverständlich beschränkt sich dfe Erfindung keineswegs auf die beschriebenen Ausführungsformen und Anwendungsarten, sondern sie umfaßt alle Varianten. Insbesondere ist zu bemerken, daß das Werkstück selbst in bezug auf den Schleif kolben in Rotation versetzt werden kann. Auch kann die Relativbewegung dieser Teile eine Längskomponente aufweisen (Translationsbewegung).

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ι. Vorrichtung zum Ausschleifen von hohlen Werkstücken mittels eines ausdehnbaren Schleifkolbens, insbesondere zum Ausschleifen von Pumpengehäusen für Verbrennungskraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einer nach innen abgeschlossenen Bohrung (d^l) versehene, zweckmäßig dünnwandige Schleifkolben (d) unter der Wirkung eines in sein Inneres eingeführten flüssigen oder gasförmigen Druckmittels ausgedehnt wird.
2. 2. Schleifvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die über den Hubbereich des Werkzeuges hinaus durchgeführte Bohrung (d¹) des Kolbens (d) die Form eines Kegelstumpfes hat, dessen kleinere Basis in der Mündung der Bohrung liegt zum Ausgleich der auf dem Wege durch die Arbeitsstelle nachlassenden Schleifwirfaung durch den infolge der kegelförmigen Ausdehnung zunehmenden Schleif druck des Werkzeuges.
3. 3. Schleifvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer Fließbewegung der Druckflüssigkeit durch die Arbeitsstelle bei wie bekannt zugesetztem Schleifmittel zwei Behälter vorgesehen sind, die abwechselnd als Druckbehälter und druckloser Aufnahmebehälter für die zurückfließende Schleifmittelflüssigkeit benutzt werden, indem je einer der Behälter abwechselnd mit der atmosphärischen Luft durch die Leitung (g) und der andere mit der Druckleitung (/, j¹) durch Umschalten eingebauter Ventile in Verbindung gesetzt wird.
4. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (d) mit einer Geschwindigkeit von 10 000 bis 20 000 Umdrehungen pro Minute, zweckmäßig in umkehrbarem Drehsinn, umläuft.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen