DE3802933C2 - Bürstwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Bearbeiten einer im wesentlichen zylindrischen Oberfläche.

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

Es ist bereits ein Werkzeug der eingangs genannten Art bekannt (DE 36 18 315 C1). Dieses Werkzeug enthält vier langgestreckte Bürsten, deren Borsten radial zum Schaft verlaufen. Das Werkzeug dient zum Bürsten der Wände einer Bohrung. Die Bürsten können zur Kompensation eines Abriebs mit Hilfe eines Aufweitmechanismus nachgestellt werden. Sie besitzen jedoch eine sehr lange Borstenlänge, was dazu führt, daß die Borsten je nach Abnutzungsgrad unterschiedlich lang sind und dadurch auch unterschiedliche Bürsteigenschaften besitzen.

Ebenfalls bekannt ist eine Bürste mit einstellbaren und geführten Borsten (DE-GM 78 08 069), bei der die Borsten bündelartig zusammengefaßt und in Ausnehmungen einer Scheibe geführt sind, wobei sie nur um einen bestimmten Betrag aus der Scheibe herausragen und nachstellbar sind. Mit dieser Bürste soll die bei hohen Drehzahlen durch die Fliehkraft auftretende Ausbiegung der Bürsten verhindert werden. Eine derartige Ausbiegung aufgrund der Fliehkraft tritt bei rotierenden Bürsten jedoch nur dann auf, wenn die Borsten nicht radial zur Drehachse angeordnet sind.

Weiterhin bekannt ist ein Läppwerkzeug (DE-A1 32 23 364), das eine zweiteilige Läppbüchse aufweist, die mit Hilfe eines Aufweitmechanismus aufgeweitet werden kann.

Weiterhin bekannt ist eine Drahtbürste (DE-PS 8 39 636), bei der radial verlaufende Borstenbündel an einem Kern angebracht sind. Konzentrisch zum Kern ist mit Abstand von diesem eine Borstenführung mit Löchern angeordnet, durch die die Borstenbündel hindurchragen. Durch Verdrehen der Borstenführung gegenüber dem Kern kann eine Schrägstellung der Borsten erreicht werden. Damit dies möglich ist, ist der Durchmesser der Löcher größer als der Durchmesser der Borsten. Diese werden also in ihrem vorderen Bereich nicht verklemmt.

Die Ergebnisse der üblichen Bürstenbearbeitungen sind nicht zufriedenstellend. Es ist ebenfalls schon vorgeschlagen worden DE 37 35 266 A1), die Borsten von einem aushärtbaren Stützmaterial zu umgeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zum Bearbeiten einer im wesentlichen zylindrischen oder kegelförmigen Oberfläche zu schaffen, mit deren Hilfe eine gleichmäßig gute Oberflächenqualität des bearbeiteten Werkstücks erreicht werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgesehen. Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die einseitig offenen Schlitze der Glocke lassen sich die Bürsten von der Seite her einschieben. Die Glocke schützt weiterhin den Aufweitmechanismus des Werkzeugs gegenüber Verschmutzungen und äußeren Einflüssen. Gleichzeitig dient sie als Befestigungsmöglichkeit für die Klemmeinrichtung.

Zum Einschieben der Bürsten werden die Schlitze der äußeren Hülse mit denen der Glocke in Übereinstimmung gebracht und anschließend zum Verklemmen etwas verdreht. Auf diese Weise wird eine Klemmeinrichtung geschaffen, bei der die Klemmkraft mit einfachen Mitteln einstellbar und veränderbar ist, wobei es ebenfalls sehr leicht möglich ist, die Klemmung aufzuheben.

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.

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 durchgeführt werden.

Insbesondere günstig ist es, wenn die Klemmeinrichtung an den Borsten in einem Abstand von etwa 1 bis etwa 3 mm von deren freien Enden angreift. Damit wird eine günstige freie Borstenlänge erreicht. 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 Nachstelleinrichtung kann so gesteuert werden, daß die Bürsten immer eine konstante freie Borstenlänge aufweisen.

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

Weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt

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

Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch das Werkzeug nach 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 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 27 bestimmt. Die Bürsten 27 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 26 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 Längsschlitzes 23 je zwei Klemmleisten 25 aufge­ schraubt sind. Jede Klemmleiste 25 weist einen kürzeren und einen längeren 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 26 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 27 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 26 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 oberfläche 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 38 und Hülse 40 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 26, 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 nach dem von der Erfindung vorgeschlagenen Werkzeug auch sonstige Flächenformen bear­ beiten, bei denen kein rotierendes, sondern beispielsweise ein hin- und hergehendes Werkzeug erforderlich ist.

Claims (8)

1. Werkzeug zum Bearbeiten einer im wesentlichen zylindrischen Oberfläche, mit einem von einem Antrieb antreibbaren Schaft (12), mindestens einer Halterung (14) für eine die Oberfläche bürstende Bürste (27), einer mit Schlitzen (23) versehenen Glocke (18, 38), durch deren Schlitze (23) die Borsten (26) der Bürste (27) hindurchragen, sowie einer Klemmeinrichtung (24), die die Borsten (26) im Bereich ihrer freien Enden mindestens von vorn und hinten bezüglich der Bewegungsrichtung festhält und derart an den Enden der Borsten (26) angreift, daß diese in ihrer eigenen Längsrichtung verschiebbar sind, wobei die Klemmeinrichtung (24) eine äußere, ggf. innere, mit Schlitzen (41) versehene Hülse (40) aufweist, die auf die Glocke (38, 18) aufgepaßt und um die Achse der Glocke (38, 18) verdrehbar ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung (24) beidseits der Schlitze (23) befestigte Klemmleisten (25) aufweist.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung (24) zum Auswechseln oder Nachstellen der Bürsten (27) lösbar ist.

4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Glocke (18, 38) und/oder Hülse (40) Führungsleisten angeordnet sind, mit denen das Werkzeug relativ zum Werkstück geführt wird.

5. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß schmale Bürsten (27) verwendet werden.

6. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung (24) an den Borsten (26) in einem Abstand von etwa 1-3 mm von deren freien Enden angreift.

7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürsten (27) über die Halterungen (14) in Art eines Honwerkzeugs radial zustellbar sind.

8. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürsten (27) auswechselbar an den Halterungen (14) befestigt sind.