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Innen-Schleif- oder Polier-Maschine Die Erfindung bezieht sich auf
das Innenschleifen oder -polieren und insbesondere auf eine Innen-Schleif- oder
Poliermaschine zum Schlichten von Bohrungen mit gewünschten Größen und Oberflächen-Eigenschaften.
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In der Regel wird, wie es bekannt ist, das Werkstück, das ein hohler
zylindrischer Gegenstand aus harten Legierungen oder Stahllegierungen ist, mit der
Hand gegen eine rotierende Schleifscheibe gehalten, Da hierbei ausschließlich die
Geschicklichkeit und Erfahrung des Arbeiters erforderlich ist, war es bisher sehr
schwierig, eine gewünschte geschlichtete Oberfläche herzustellen mit einer genauen
Größentvleranz.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine befriedigend arbeitende
Innen-Schleifmaschine zu schaffen zum Antrieb einer Bearbeitungsvorrichtung zur
gleichzeitigen axialen Hin- und Herbewegung und Drehbewegung um die Achse. Die erfindungsgemäße
Innen-Schleif- oder Polier-Maschine besteht in Kombination aus einem senkrecht angeordneten
Gehäuse, einer senkrechten, das Gehäuse beiderseitig durchgreifenden, mit ihrem
oberen und unteren Ende gegenüber: dem Gehäuse vorstehenden Antriebswelle, aus einem
zylindrischen, koaxial an dem unteren Ende der Antriebswelle aufgenommenen Bearbeitungswerkzeug,
aus einer an dem oberen Ende der Antriebswelle angeordneten, diese in Umdrehung
versetzenden Antriebsvorrichtung, aus einer in dem Gehäuse aufgenommenen der Erzielung
einer axialen Hin- und Herbewegung der Antriebswelle gleichzeitig mit ihrer Umdrehung
und aus einer koaxial in dem Gehäuse aufgenommenen, die Antriebswelle in dem Gehäuse
während der Drehbewegung und der axialen Hin- und Herbewegung der Antriebswelle
Lageranordnung, Die Innen-Schleifmaschine ermöglicht eine gleichzeitige Drehbewegung
und eine axiale Hin- und Herbewegung des Bearbeitungswerkzeuges, Die Maschine besitzt
eine Vorrichtung zur Drehung der Antriebswelle um ihre eigene Achse und eine Vorrichtung,
die gleichzeitig mit der Drehbewegung
eine axiale hin- und hergehende
Bewegung des Bearbeitungst werkzeuges ermöglicht. Die letztere Vorrichtung besteht
aus einer senkrecht an der Antriebswelle befindlichen Achse und einem Paar von exzentrischen
auf den entgegengesetzten Enden der Achse angeodneten Lagern, und aus einer Lagerplatte,
gegen die die exzentrischen Lager elastisch oder federnd in Anlage gehalten sind,
damit die Lager sich um die Enden der Achse drehen können.
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Die exzentrischen Lager liegen exzentrisch zu der Achse, so daß sie,
wenn sie um die Achse umlaufen und auf der Lagerplatte abrollen, die Achse dauernd
gehoben und gesenkt wird, um eine axiale hin- und hergehende Bewegung der das Bearbeitungswerkzeug
tragenden Antriebswelle zu erhalten, wenn die Achse um die Antriebswelle umläuft.
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i Weitere Merkmale ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der anschließenden
Beschreibung. Die beiliegenden Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung,
und es bedeutet: Fig. 1 Ansicht im Längsschnitt der Maschine in schematischer Darstellung,
Fig. 2 Querschnitt gemäß Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 teilweise
Seitenansicht gemäß Fig. 1 in vergrößertem Maßstabe, Fig, 4 teilweise Vorderansicht
im Schnitt einer abgewandelten Ausführungsform.
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Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine Innen-Schleifmaschine mit einer senkrechten
Antriebswelle 4 und einer Vorrichtung zur Drehung der Antriebswelle 4 um ihre Achse.
Diese Vorrichtung besteht aus einem Elektromotor 2, einer drehbar an einem feststehenden
nicht dargestellten Träger des Gehäuses angeordneten in horizontaler Achse drehbaren
Seilscheibe 1 und einem endlosen Antriebsseil zwischen dem Motor 2 und der Seilscheib
e 1, um die Drehung des Motors 2 auf die Seilscheibe 1 zu übertragen, Die Antriebswelle
4 besitzt ein oberes mittig in die Seilscheibe 1 eingreifendes Ende, Das obere Ende
der Antriebswelle 4 ist mit der Seilscheibe 1 derart verbunden, daß die Antriebs
welle 4 bei Drehung der Seilscheibe 1 um ihre Achse rotieren und ebenfalls relativ
zur Seilscheibe 1 sich hin- und herbewegen kann, Zu diesem Zwecke besitzt das obere
Ende der Antriebswelle 4 eine Anzahl von axial angeordneten Keilen, wie in Figur
1 gezeigt ist, und eine entsprechende Anzahl
von Keilnuten, die
in der Oberfläche der mittigen Bohrung der Seilscheibe 1 angeordnet sind.
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Unterhalb der Seilscheibe 1 befindet sich ein zylindrisches senkrecht
gerichtetes Gehäuse 5 in dessen unterem Ende ein Axiallager 6 angeordnet ist. Das
Axiallager 6 besteht aus einem inneren Zylinder 6a, der auf der Antriebswelle 4
koaxial befestigt ist und aus einem äußeren Zylinder 6b, der fest in dem Gehäuse
5 aufgenommen ist, und aus einer Mehrzahl von Lagerkugeln 6c, die unter Kontaktgabe
zwischen dem inneren und dem äußeren Zylinder 6a und 6b sich befinden. Die Lagerkugeln
6c können zwischen dem inneren und dem äußeren Zylinder 6a und 6b abrollen, um eine
Drehbewegung des inneren Zylinders 6a um seine Achse und gleichzeitig eine axiale
hin- und hergehende Bewegung mit der Antriebswelle 4 zu ermöglichen, Der innere
Zylinder 6a besitzt ein oberes, mit dem oberen Ende des äußeren Zylinders 6b fluchtendes
Ende, während das untere Ende des inneren Zylinders 6a etwa gegenüber dem unteren
Emde des äußeren Zylinders 6b zurückspringt, um ein Spiel für die axiale hin- und
hergehende Verschiebung des inneren Zylinders 6a gegenüber dem äußeren Zylinder
6b zu ermöglichen. Das obere Ende des Gehäuses 5 ist durch eine Endplatte 7 geschlossen,
die eine mittige Bohrung besitzt, die von der Antriebswelle 4 durchgriffen wird.
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Ebenso ist das untere Ende des Gehäuses 5 durch eine untere Endplatte
8 geschlossen, die eine mittige Bohrung besitzt, durch die sich die Antriebswelle
4 nach unten durch das Gehäuse 5 erstreckt. Das Gehäuse 5 ist an seinem oberen Ende
mit einem Innengewinde ausgestattet, und die obere Endplatte 7 besitzt auf ihrer
Umfangsfläche 7a ein Außengewinde, das mit dem Innengewinde des Gehäuses 5 in Eingriff
steht, wie in Figur 1 gezeigt ist. Die untere Endplatte 8 besitzt eine innenliegende
obere Oberfläche, die mit dem unteren Ende des äußeren Zylinders 6b des Axiallagers
6 in Kontakt steht, Ein zylindrisches, oberseitig offenes Federgehäuse 9 ist im
oberen Ende des Gehäuses 5 angeordnet und umschließt die Antriebswelle 4. Das Federgehäuse
besitzt eine zylindrische Seitenwand 9a, deren oberer Rand im Abstand unterhalb
der oberen Endplatte 7 angeordnet ist. Eine Spiralfeder 10 umgibt die Antriebswelle
4 und ist mit ihrem einen Ende an der Innenseite der Bodenwandung des Federgehäuses
9 befestigt, während das andere Federende 10 an der inneren, unteren Oberfläche
der oberen Endplatte 7 befestigt ist. Eine kreisförmige Stützplatte 9' ist untere
halb des Bodens des Federgehäuses 9 angeordnet und umschließt die Antriebswelle
4. Zwischen dem inneren Umfang der Stützplatte 9' und der Oberfläche der Antriebswelle
4
besteht ein geringes Spiel. Die Antriebswelle 4 besitzt einen
Ringflansch 12, der unterhalb der Stützplatte 9' angeordnet ist. Eine Mehrzahl von
Lagerkugeln 11, 11' sind zwischen der Stützplatte 9 und dem Flansch 12 angeordnet.
Durch die Feder 10 und die mit ihr verbundenen Teile wird die Antriebswelle 4 federnd
nach unten gedrückt und das obere Ende des Bedergehäuses 9 ist unterhalb der unteren
Oberfläche der oberen Endplatte 10 mit einem gewissen Abstand angeordnet, der eine
Aufwärtsbewegung der Antriebswelle 4 bei jedem vertikalen Hin- und Hergang gestattet,
wie später beschrieben wird.
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Eine waagerechte ringförmige Lagerplatte 16 ist auf dem oberen Ende
des äußeren Zylinders 6b des Axiallagers 6 angeordnet und mit ihrem äußeren Umfang
an der Innenfläche des Gehäuses 5 befestigt. Die Lagerplatte 16 besitzt eine mittige
Bohrung 16a, durch die sich die Antriebswelle 4 koaxial erstreckt. Die Bohrung 16a
besitzt einen Durchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser des inneren Zylinders
6a des Axiallagers 6, wie aus Figur 1 hervorgeht, so daß der innere Zylinder 6a
in die oeffnung 16a eintauchen kann, um eine Aufwärtsbewegung der Antriebs welle
4 zu ermöglichen, Eine horizontale Achse 13 ist an der Antriebswelle 4 befestigt
zwischen dem Flansch 12 und
der Lagerplatte 16 und besitzt ein Paar
von radial von der Antriebswelle 4 sich erstreckenden Enden. Ein Paar exzentrischer
Kugellager 14, 15 ist auf diesen entgegengesetzten Enden der Achse 13 aufgenommen,
wie aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht. Die beiden Lager 14, 15 sind in einem gegenseitigen
Abstand voneinander angeordnet, der größer ist als der Durchmesser der mittigen
Bohrung 16a der Lagerplatte 16, so daß sie auf der oberen Oberfläche der Lagerplatte
16 aufliegen, wie in Figur 1 gezeigt ist. Die beiden Lager 14 und 15 sind einander
gleich ausgebildet, so daß nur das Lager 14 im einzelnen in der Figur 3 gezeigt
ist. Das Lager 14 besitzt einen inneren Ring 14a, der an dem einen Ende der horizontalen
Achse 13 befestigt ist, und einen mittleren Ring 14b, der den inneren Ring 14a konzentrisch
umgibt. Eine Mehrzahl von Lagerkugeln 14d ist in gleichen Abständen zwischen dem
inneren und dem mittleren Ring 14a und 14b angeordnet, so daß der mittlere Ring
14b sich gegenüber dem inneren Ring 14a drehen kann Ein äußerer Ring 14c umfaßt
den mittleren Ring 14b und ist mit diesem befestigt. Der äußere Ring 14c besitzt
einen Innendurchnaesserl der konzentrisch zu der Achse 13 ist, während der Außendurchmesser
exzentrisch zu dieser Achse liegt, da er sich in seiner Wandstärke allmählich von
einer Seite bis zu der diametral gegenüberliegenden Seite verstärkt, wie die Figur
3 zeigt.
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In Figur 3 gibt der Buchstabe "G" die Größe der Exzentrizität an,
Zwischen dem Außendurchmesser des äußeren Ringes 14c und seinem Innendurchmesser.
Die die Antriebswelle 4 federnd nach unten beaufschlagende Spiralfeder 10 übt eine
abwärtsgerichtete Kraft auf die horizontale Achse 13 aus, um die beiden Lager 14,
15 gegen die Lagerplatte 16 anzudrücken. Die horizontale Achse 13 dreht sich bei
Umlauf der Antriebswelle 4 mit dieser, so daß die beiden Lager 14, 15 eine Kreisbewegung
um die Antriebswelle 4 durchführen während sie rechtzeitig um die Enden der horizontalen
Achse 13 umlaufen, wie aus Figur 2 hervorgeht. Die beiden Lager 14, 15 bewegen aufgrund
ihres exzentrischen Aufbaues die horizontale Achse 13 nach oben und nach unten,
wenn sie sich um diese drehen, so daß die Antriebswelle 4 in senkrechter Richtung
einen Hub ausführt, der gleich dem Wert von 2G oder der doppelten Exzentrizität
des Außenringes 14c zu der horizontalen Achse 13 ist. Wenn die Lager 14, 15 sich
in der in Figur 3 gezeigten STellung befinden, wobei sie mit ihren maximalen Wandstärken
ihrer äußeren Ringe in Kontakt mit der Lagerplatte 16 stehen, hebt sich die Antriebswelle
4 in ihre oberste Lage unter Uberwindung der Kraft der Feder 10, und wenn die Lager
14,1 um 1800 gegenüber der Darstellung gemäß Figur 3 gedreht sin wobei sie sich
mit den Teilen geringster Wandstärken auf der Lagerplatte 16 abstützen, bewegt sich
die Antriebswelle 4
in ihre tiefste Stellung unter Wirkung der
Feder 10.
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Um eine übermäßige und unerwünschte Aufwärtsbewegung der Antriebswelle
4 zu verhindern, kann die obere Endplatte 7 in das Gehäuse 5 in eine ioptimale Stellung
gedreht werden, um den Zwischenraum zwischen der oberen Endplatte 7 und dem oberen
Ende der Seitenwandung 9a des Federgehäuses so einzustellen, daß das obere Ende
der Seitenwandung 9a des Federgehäuses in gleitendem Kontakt mit der oberen Endplatte
7 tritt, um eine Abwärtsbewegung der Antriebswelle 4 einzuleiten, wenn die horizontale
Achse 13 ihre oberste Stellung gemäß Figur 3 überschreitet.
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Eine senkrechte Zahnstange 17 ist an der Außenfläche des Gehäuses
5 angeordnet. Die Zahnstange 17 kann in die äußere Oberfläche des Gehäuses 5 eingeformt
sein und aus einer getrennten an dem Gehäuse 5 befestigten Platte bestehen, Ein
Zahnrad 18 greift in die Zahnstange 17 ein und besitzt eine Welle 19, die drehbar
in einem nicht dargestellten ortsfesten Lager des Gehäuses aufgenommen ist. Eine
Handgriff 20 ist an der Welle 19 befestigt, um durch Drehung des Zahnrades 18 das
Gehäuse 5 nach oben und unten zu bewegen, wodurch die vertikale STellung der Antriebswelle
4 eingestellt werden kann, entweder vor Inbetriebnahme oder während jeder beliebigen
Zeit, sofern dies notwendig ist,
Ein Spannfutter 21 ist an dem
unteren Ende der Antriebswelle 4 im Abstand unterhalb der unteren Endplatte 8 des
Gehäuses 5 angeordnet, so daß die Aufwärtsbewegung der Antriebswelle 4 nicht behindert
wird. Eine Werkzeug-Tragstange 22 ist senkrecht und koaxial mit der Antriebswelle
4 angeordnet und mit ihrem oberen Ende in dem Spannfutter 21 gehalten. Die Werkzeug-Tragstange
22 trägt ein Schleifwerkzeug 23 an ihrem unteren Ende. In der in Figur gezeigten
Ausführungsform besteht das Schleifwerkzeug 23 aus einer Mehrzahl von Schleifelementen
23a, 23b, 23c, beispielsweise aus Schleifsteinen, die in gleichen Abständen um das
untere Ende der Tragstange 22 angeordnet sind. Ein mit einem geeigneten nicht dargestellten
Spannfutter ausgestatteter Werkstückträger 24 ist unterhalb der Werkzeuges 23 koaxial
mit diesem angeordnet. Der Werkstückträger 24 nimmt ein hohles zylindrisches Werkstück
26, das beispielsweise aus einer harten Legierung oder einer STahllegierung besteht,
auf und hält es in koaxialer Ausrichtung zu dem Schleifwerkzeug 23. Der Werkstückträger
24 kann feststehend oder vorzugsweise um seine Achse drehbar angeordnet sein, um
das Werkstück 26 in Drehung zu versetzen. Wie in Figur 1 gezeigt ist, besteht der
Werkstückträger 24 aus einer kreisförmigen Platte, die eine abwärtsgerichtete mittige
Achse besitzt
Der Werkstückträger 24 wird entgegengesetzt zur Drehrichtung
der Antriebswelle 4 in Drehung versetzt, so daß das Werkstück 20 und das Werkzeug
23 entgegengesetzt zueinander umlaufen, Die Antriebsvorrichtung des WerkstückE trägers
24 besteht aus einer Seilscheibe 24a, die an der Achse des Werkstückträgers 24 befestigt
ist, aus einem geeigneten elektrischen Antriebsmotor und einem endlosen Antriebsseil
3, das zwischen dem Motor 25 und der Seilscheibe 24 gemäß Figur 1 angeordnet ist.
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Beim Betrieb der Maschine, bei der das Werkstück 26 eine zylindrische
Bohrung 26a besitzt, der eine enge Toleranz und eine genau geschlichtete Oberfläche
zu verleihen ist, wird der Handgriff 20 geschwenkt, um das Werkzeug in Arbeitsstellung
zur Bohrung 26a des Werkstückes 26 zu bringen, und die Motoren 2 und 25 werden eingeschaltet,
Hierbei erfolgt eine gleichzeitige Drehung und axiale hin- und hergehende Bewegung
des Werkzeuges 23 durch die Antriebswelle 4 und bewirkt eine gleichmäßige und genaue
Schleif- oder Polierbehandlung der Oberfläche der Bohrung 26a. Die Drehung des Werkstückes
26 entgegengesetzt zum Werkzeug 23 verdoppelt den Wirkungsgrad der Maschine.
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Wenn die Bohrung 26a des Werkstückes in einer so großen Tiefe D zu
schleifen ist, daß das Werkzeug 23 diese Tiefe
bei seiner Ausgangsstellung
nicht erreicht, wird der Handgriff 20 wieder geschwenkt, um das Werkzeug 23 in eine
tiefere STellung abzusenken, in der die axiale Hin- und Hert bewegung der Antriebswelle
4 das Werkzeug 23 die Tiefe D erreichen läßt0 Auf diese Weise kann eine gleichmäßig
und genau geschlichtete Oberfläche auf einfache Weise über den gesamten Oberflächenbereich
der Bohrung 26a erreicht werde.
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Die Figur 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Antriebswelle
4, die mit 4' bezeichnet ist. Die Antriebswelle 4' besteht aus einem oberen Wellenteil
27 und einem unteren WEllenteil 28, die in koaxialer Ausrichtung zu dem oberen WEllenteil
27 angeordnet ist. Der obere Wellenteil 27 besitzt ein oberes, oberhalb des Gehäuses
5 befindliches Ende, das eine nicht dargestellte Seilscheibe trägt und ähnlich wie
in Figur 1 ausgebildet ist. Das untere Ende des oberen WEllenteiles 27 ist in dem
Gehäuse 5 in dessen oberem Bereich angeordnet und mit einem radialen Flansch 27a
versehen. Der Flansch 27a besitzt eine Mehrzahl von öffnungen 27b, die gleichmäßig
längs des Umfanges verteilt sind. Der untere WEllenteil 28 ist mit seinem oberen
Ende im Abstand unterhalb des unteren Endes des oberen Wellenteiles 27 angeordnet
und besitzt einen radialen ringförmigen Flansch 28a, der den Flansch 27 a des oberen
Wellenteiles
27 entspricht und parallel zu ihm gerichtet ist. Der Flansch 28a besitzt eine Mehrzahl
von aufrechtstehenden Bolzen 28b, die in gleichmäßigem Abstand längs des Umfanges
verteilt angeordnet sind. Jeder Bolzen 28b erstreckt sich gleitend durch eine der
Öffnungen 27b des oberen Flansches 27a. Eine Spiralfeder 29 ist zwischen den beiden
Flanschen 27a und 28a koaxial mit den Wellenteilen 27, 28 angeordnet und ist umfaßt
durch die Bolzen 28b Das untere Ende des unteren Wellenteiles 28 erstreckt sich
nach unten durch das Gehäuse 5 und trägt ein Spannfutter, eine Werkzeug-Tragstange
und ein Werkzeug, wie in Figur 1 beschrieben ist. Der untere Wellenteil 28 trägt-ebenfalls
eine nicht dargestellte Vorrichtung zur axialen Hin- und Herbewegung der Antriebswelle
4', die der Vorrichtung 13, 14, 15 der Figur 1 entspricht. Die Antriebswelle 4'
ist in ähnlicher Weise, wie in Figur 1 beschrieben, abgestützt, und die Maschine
ist im übrigen ähnlich der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Maschine, Bei der
Ausführungsform gemäß Figur 4 ist wesentlich, daß die hin- und hergehende Bewegung
der Antriebswelle 4' beschränkt ist auf den unteren WEllenteil 28. Der obere Wellenteil
27 ist lediglich um seine Achse drehbar und drehfest mit der Seilscheibe verbunden,
wobei die axiale Hin- und Herbewegung des unteren Wellenteiles 28 von der
Feder
29 aufgenommen wird. Auf diese Weise wird ein Fressen des oberen Wellenteiles oder
eine andere schädliche Beschädigung vermieden, die eintreten könnte aufgrund des
wiederholten Reibungskontaktes zwischen dem oberen Wellenteil 27 und der Seilscheibe.
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Die Maschine nach der vorliegenden Erfindung gestattet auf wirksame
Weise die Erzielung einer gleichmäßig und genau geschlichteten Oberfläche in der
Bohrung eineszylindrischen Werkstückes, ohne daß eine unerwünschte geneigte oder
schiefe Oberfläche erzielt wird, wenn eine genaue zylindrische geschlichtete Bohrung
hergestellt werden soll.
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Die erfindungsgemäße Maschine bietet besondere Vorteile bei der Herstellung
von Preßstempeln oder Prägestempeln oder ähnlichen Gegenständen, die aus harten
Legierungen bestehen und eine sehr geringe Durchmessertoleranz in der Größenordnung
von 1/100 mm erfordern Die erfindungsgemäße Maschine kann erfolgreich mit einem
zehnfach höheren Wirkungsgrad arbeiten, wie er sich durch die bekannten Ausführungsformen
erreichten läßt.
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Die erfindungsgemäße Maschine kann Modifikationen oder Änderungen
erfahren, die im Schutzbereich der Erfindung liegen.
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Beispielsweise kann der Aufbau des Schleifwerkzeuges 22-2 3 in anderer
Weise als in den Zeichnungen gezeigt erfolgen.
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Beispielsweise kann eine STahlstange an einem Ende geschlitzt sein,
und das geschlitzte Ende kann radial nach außen gebogen sein, um eine Mehrzahl von
in gleichen Abständen angeordneten Schneidrändern zu schaffen, die auf einem Kreis
liegen, während das andere Ende der Stange mit der Antriebswelle durch ein Spannfutter
oder dergleichen verbunden ist. Der Betrag der Austragung der Schneidränder kann
der Bohrung angepaßt sein, die zu bearbeiten ist. Die Erfindung ist in gleicher
Weise anwendbar bei einer Bearbeitung gleicher Art, um eine geschlichtete Oberfläche
mit geringer Duchmessertoleranz bei einer Bohrung eines zylindrischen Gegenstandes
zu erzielen, der aus harten Legierungen oder gehärteten Stahllegierungen besteht,
wobei die Bearbeitung als Schleifen, als Läppen, als Honen, als Polieren oder auf
andere.Art erfolgen kann.