BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Läpp- oder Polierwerkzeug, das vorzugsweise für die Einspannung in eine Handfeilmaschine bestimmt ist.
Die besten Oberflächengüten hinsichtlich Rauhigkeit und Formhaltigkeit werden, wie in dem DIN-Blatt 4766 festgestellt wurde, durch das Läppen und Polierläppen erzielt.
Das Läppen, ein Schleifen mit losem Korn, besteht im Auflegen formrichtiger Werkzeuge (Platten - für ebene Flächen -; Dorne - für Bohrungen -; Ringe - für Wellen -) auf das Werkstück derart, dass sich zwischen beiden loses Schleifkorn (meist in einer Ölschicht) befindet, wobei das gegenseitige Bewegen von Werkstücken und Werkzeugen keine bestimmten Richtungen bevorzugen darf ( Werkstoff Handbuch Stahl und Eisen, 4. Auflage ).
In der Praxis werden zum Läppen von Oberflächen, die einer maschinellen Bearbeitung nicht zugänglich sind, in öloder wasserlöslichen Pasten eingearbeitete Mikrokörnungen von Schleif- und Poliermitteln verwendet. Zur Erzielung der Formgüte werden beim Läppen Werkzeuge aus Guss- oder Knetlegierungen verwendet. Für den anschliessenden Polierläppvorgang werden Werkzeuge aus Kunststoffen, Pressholz, Holz, Hartgummi o.a. eingesetzt.
Für die Verarbeitung von Kunststoffen zu gegenständlichen Erzeugnissen werden Giessformen benötigt, deren Kavitäten z. T. mit besten Oberflächengüten versehen sein müssen, die jedoch für eine maschinelle Bearbeitung unzugänglich sind.
Das für die Bearbeitung derartiger Kavitäten anzuwendende zeitraubende, nur von hochqualifizierten Fachleuten in mühevoller Handarbeit durchzuführende Läppen wurde vor etwa 20 bis 25 Jahren hauptsächlich mittels mechanisch angetriebener Handfeilmaschinen mit Biegewelle und Press-.
luftantrieb angewendet. Die starr eingespannten Werkzeuge erfordern allerdings, insbesondere wenn hohe Oberflächengüten erzeugt werden sollen, das Feingefühl des versierten Fachmannes.
Erst nachdem man dazu übergegangen war, das Läppwerkzeug mittels einer an der Schubstange befestigten Kugel. die teilweise in eine Bohrung des Läppwerkzeuges eingreift, zu führen, wurde es möglich, dass sogar angelernte Kräfte beste Oberflächengüten in kürzester Zeit herstellen können.
Auf die mit Läpp- bzw. Polierpaste versehene zu bearbeitende Oberfläche werden dabei die Läppringe bzw. Läppplatten aufgelegt. Bewegt werden diese im Kurzhub mit einer Handfeilmaschine durch Auflegen von an Schubstangen angelenkten Kugeln, deren Durchmesser grösser ist als die durchgehende Bohrung der jeweils verwendeten Läppringe bzw. Läppkörper. Durch diese Anordnung werden die auf der zu bearbeitenden Fläche aufliegenden Werkzeuge von der Werkstückoberfläche geführt und weitgehend unabhängig von der durch die Handbewegung der Feilmaschine zwangsläufig ständig variierenden Winkelstellung der Kugelschubstange.
Im Gegensatz zu Läpp- und Polierläppwerkzeugen mit geschlossenen Arbeitsflächen unterliegen bei den Werkzeugen mit durchgehender Mittelbohrung, die einen teilweisen Eingriff der Kugel der Schubstange erlaubt, sowohl beim Läppen als auch beim Polierläppen einer günstigeren Abnutzung.
Trotz der vorzüglichen Resultate bezüglich Qualität und Wirtschaftlichkeit haben aber auch diese verbesserten Werkzeuge Nachteile, die darin bestehen, dass die Handhabung sehr umständlich ist und dass das Läppmittel, das sich in der Mittelbohrung staut, die Kugeleingriffsfläche erreicht und dort zu einem beachtlichen Verschleiss führt.
Die umständliche Handhabung der bisher bekannten Läppwerkzeuge ergibt sich daraus, dass bei jedem Wechsel des Läppmittels, der während einer Bearbeitung zwei bis dreimal, mitunter auch öfter vorgenommen werden muss, die Handfeilmaschine stillgesetzt und mit der eingespannten Kugelstange abgehoben sowie abgelegt werden muss, um anschliessend das Läpp- oder Polierläppwerkzeug von der zu bearbeitenden Werkstückfläche abzuheben. Wurde der Boden einer Kavität bearbeitet, so muss das kleine Läppwerkzeug mit einer Pinzette herausgeholt werden. Ergibt die Untersuchung der bearbeiteten Fläche, dass das Läppen oder Polierläppen fortgesetzt werden muss, so laufen die geschilderten Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge ab. Es muss die Fläche mit einem Läppmittel gleicher oder kleinerer Körnung abgedeckt werden.
Anschliessend wird das Werkzeug aufgesetzt und danach die Kugel der Kugelschubstange auf die Mittelbohrung gelegt, so dass ein teilweiser Eingriff zustande kommt.
Beinahme unmöglich ist es, mit den bekannten Läppund Polierläppwerkzeugen die Oberfläche zylindrischer Körper zu bearbeiten, wobei zu der geschilderten Handhabung noch eine Rotationsbewegung des zu bearbeitenden Zylinders eingeleitet werden muss und die Werkzeuge dem Aussendurchmesser des Zylinders im Radius anzupassen sind.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die metallischen Läppwerkzeuge nicht entsprechend dem Farbcode der Läpp-Pasten gekennzeichnet werden können. Bei nicht äusserst achtsamem Arbeiten können sehr leicht folgenschwere Verwechslungen vorkommen, wenn nämlich Läppwerkzeuge die mit gröberem Läppkorn behaftet sind, versehentlich zum Arbeiten mit feinerem Korn verwendet werden.
Werden Oberflächen mit einer definierten Rauhtiefe benötigt, insbesondere bei der Vorbereitung für eine rissfreie Politur, so kann dies nur durch stufenweise Verwendung von Läpp-Pasten mit immer feiner werdenden Körnungen erreicht werden. So resultieren beispielsweise bei Verwendung abgestufter Läppmittelkörnungen, je nach Härte einer Stahlqualität von 62 Rc bzw. 40 Rc folgende, mit feiner werdendem Korn auch kleiner werdende Rauhtiefen: Läppmittelkörnung in pm mittlere Rauhtiefe in ,um 50 8 -10 40 6 - 8 30 4,5- 6 20 3,5- 4 15 1,5- 3 10 1 - 2
7 0,1- 0,08
Für das anschliessende Polierläppen ist eine gute Aus gangsrauhtiefe mit den Läppmittelkörnungen 7, 3 und 1 llm gegeben, wobei dann je nach Stahlqualität Oberflächengüten bis zu 0,004 pm erzielt werden können.
Zu den gestuften Läppvorgängen ist zu bemerken, dass der Läppvorgang durch das Zerkneten der kristallinen Gefüge eine den verwendeten Läppkorngrössen entsprechende kalt verfestigte und mit Spannungen behaftete Schicht hinterlässt, die jeweils von den nachfolgenden, immer feiner werdenden Läppkörnungen schonend abgetragen werden muss, um zu verhindern, dass z. B. in Gefügen mit Karbideinlagerungen die Karbide in ihrer Einbettung so sehr gelokkert werden, dass bereits abgetragene kleinste Karbidreste beim anschliessenden Polierläppen und erst recht beim Polieren aus der Oberfläche herausbröckeln.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Läpp- oder Polierläppwerkzeuge zu schaffen, die die geschilderte unerwünschte Überbeanspruchung der Randzonen der Läppflächen nicht mehr aufweisen und die sich mit einem Handgriff gegeneinander austauschen lassen, so dass die Herstellung auch präziser Oberflächen mit definierten Qualitäten durch ungelernte Arbeitskräfte nach kürzester Anlernzeit ermöglicht wird.
Erfindungsgemäss wird die Lösung dieser Aufgabe dadurch erreicht, dass die Arbeitsfläche des Läppwerkzeugkörpers in eine oder mehrere gerade, ringförmige oder polygonale streifenförmige Zonen unterteilt ist und auf seiner Oberseite eine nach unten geschlossene Kugelpfanne mit Hinterschneidung angelenkt ist, die aus einem Kunststoff besteht und zur Einrastung und somit Halterung des Kugelkopfes einer Verschubstange dient, die ihrerseits vorzugsweise in eine Handfeilmaschine eingespannt ist.
Die Arbeitsfläche bzw. Arbeitsflächen des Läppwerkzeuges sind jetzt also so schmal gehalten, dass eine ungleichmässige Flächenabnutzung nicht mehr eintreten kann. Weiterhin kann das Läppwerkzeug jetzt mitsamt der Schubstange von der Arbeitsfläche abgehoben werden, weil die Kugel der Schubstange nach Art eines Druckknopfes in die Kugelpfanne des Läppwerkzeuges eingerastet ist. Da die Kugelpfanne jetzt nach unten geschlossen ist, kann kein Läppmittel mehr in die Kugelpfanne eindringen und dort einen schädlichen Verschleiss bewirken.
In Weiterbildung der Erfindung bestehen die an die metallischen Läppwerkzeugkörper angelenkten Kugelpfannen aus geeignetem, entsprechend dem Farbcode der verwendeten Läpp-Pasten eingefärbten Kunststoff.
Verwechslungen der Läppwerkzeugkörper hinsichtlich der zugeordneten Läpp-Paste sind jetzt ausgeschlossen. Zu jeder Läpp-Paste lässt sich jetzt mit Sicherheit das zugeordnete Läppwerkzeug durch Farbvergleich auswählen.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 3 bis 5 angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele nä her erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die perspektivische Darstellung eines Läppringes mit darüber dargestellter, aus der Mittelbohrung herausgezogener Kugel gemäss dem Stand der Technik,
Fig. 2 ein quadratisches Läppwerkzeug mit Mittelbohrung und teilweise in diese Mittelbohrung eingreifender Kugel, ebenfalls gemäss dem Stand der Technik,
Fig. 3 den Schnitt durch eine Kavität, mit deren Boden ein herkömmliches Läppwerkzeug in Eingriff steht,
Fig. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Läppwerkzeuges, das perspektivisch mit einem herausgebrochenen Quadranten dargestellt ist,
Fig. 5 die perspektivische Darstellung eines weiteren erfindungsgemässen Läppwerkzeuges mit herausgeschnittenem Quadranten,
Fig. 6 die perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemässen Läppwerkzeuges mit herausgeschnittenem Quadranten,
Fig.
7 die perspektivische Darstellung eines nochmals abgewandelten erfindungsgemässen Werkzeuges mit herausgeschnitten dargestelltem Quadranten,
Fig. 8 die perspektivische Darstellung eines erfindungsgemässen, für die Bearbeitung eines zylindrischen Körpers ausgebildeten, Läppwerkzeuges mit herausgeschnittenem Quadranten,
Fig. 9 eine Abwandlung des Ausführungsbeispieles gemäss Figur 8,
Fig. 10 die perspektivische Darstellung einer weiteren Variante eines erfindungsgemässen Läppwerkzeuges und
Fig. 11 die schematische Darstellung zweier mit einem Zylinder in Eingriff befindlicher Läppwerkzeuge, deren eines die Aussenfläche und deren anderes die Innenfläche des zylindrischen Rohres bearbeitet.
Die Figur 1 zeigt einen Läppring 11 und die Figur 2 einen quadratischen Läppkörper 21 aus Metall in der herkömmlichen Ausführung. In die Mittelbohrungen 14 bzw.
24 greifen die Kugeln 13 bzw. 23, die an den Schubstangen 12 bzw. 22 angelenkt sind, und deren Durchmesser grösser ist als jeweils die Mittelbohrung 14 bzw. 24 nur teilweise ein.
Die Schubstangen 12 bzw. 22 ihrerseits sind in eine Handfeilmaschine eingespannt und werden von dieser im Kurzhub bewegt. Dadurch werden die auf der zu bearbeitenden, hier nicht dargestellten, Fläche liegenden Läppwerkzeuge von der Werkstückoberfläche geführt weitgehend unabhängig von der durch die Handbewegung der Handfeilmaschine zwangsläufig ständig variierenden Winkelstellung der Schubstange.
Soll der Läppring 15 bzw; der Läppkörper 25 von der Werkstückoberfläche abgehoben werden, so muss zunächst einmal die Schubstange 12 bzw. 22 mitsamt der daran angelenkten Kugel 13 bzw. 23 abgehoben werden, wobei der Läppring 13 bzw. der Läppkörper 25 auf der Werkstückoberfläche liegen bleibt. Zwecks Kontrolle der Güte der gerade bearbeiteten Werkstückoberfläche muss dann auch noch der Läppring 15 bzw. das Läppwerkzeug 25 abgehoben werden. Soll die Werkstückoberfläche mit einer feiner gekörnten Läpp-Paste bearbeitet werden, so wird diese Werk stückoberfläche zunächst einmal gereinigt.
Danach wird die neue Läpp-Paste aufgetragen, es wird danach der Läppring 15 oder das Läppwerkzeug 25 wieder auf die zu bearbeitende Werkstückoberfläche gesetzt und anschliessend die Schubstange 12 bzw. 22 mitsamt der daran angelenkten Kugel 13 bzw. 23 zum Eingriff mit der Mittelbohrung 14 bzw. 24 gebracht.
In gleicher Weise umständlich gestaltet sich die Arbeit mit dem in Figur 3 dargestellten Läppwerkzeug 31, mittels dessen die dort dargestellte tiefe Kavität, beispielsweise ein Drucktastengesenk, bearbeitet wird. Nach dem Auftragen der Läpp-Paste muss ein Läppring nach Figur 1 oder ein Läppkörper nach Figur 3 zufolge ihrer geringen Grbsse von 2, 3, 4. 5. 6 und mehr mm im Durchmesser oder im Quadrat mit einer Pinzette in die Kavität eingelegt werden. Durch Aufsetzen der abgewinkelten, in eine Handfeilmaschine eingespannten Kugelschubstange 32 wird dann das Läppwerkzeug 31 bewegt. Die nach kurzer Läppdauer durch den Abtrag geschwärzte Läpp-Paste verhindert die augenscheinliche Beobachtung des jeweils erzielten Bearbeitungsfortschritts.
Hierzu muss die Handfeilmaschine stillgesetzt, die eingespannte Kugelschubstange 32 abgehoben und schliesslich das Läpp- oder Polierläppwerkzeug 31 mit einer Pinzette aus der Kavität herausgenommen und ebenfalls abgelegt werden. Stellt sich der Bearbeitungszustand des Bodens der Kavität als unzureichend heraus, so erfolgt nach der Reinigung des Bodens der Kavität ein erneutes Auftragen von Läpp Paste, Einlegen des Läpp- oder Polierläppwerkzeuges 31, Aufsetzen der Kugelschubstange 32 und Ingangsetzen der Handfeilmaschine. Dieser Vorgang muss nach jedem Läppwerkzeugwechsel und auch Läpp-Pastenwechsel zwei bis dreimal, mitunter auch öfter vorgenommen werden, so dass diese umständliche und zeitraubende Manipulation bis zur Fertigstellung einer rissfreien polierten Oberfläche nicht selten zwanzig bis dreissigmal auszuführen ist.
Die Ausführungsbeispiele gemäss den Figuren 1 bis 3 sind durchweg in dem bereits erwähnten Sinne nachteilig; das flüssige bis pastöse Läppmittel führt zu einer ungleichmässigen Abnutzung der Bearbeitungsfläche und es erreicht während der Bearbeitung den aufliegenden Kugelrand 16 der Schubstangen 12, 22 und 32, der verhältnismässig schnell ringförmig verschleisst. Das Läppwerkzeug insbesondere in der abgewinkelten Version 31 gemäss Figur 3 wird dadurch unbrauchbar.
Beinahe unmöglich ist es, mit im Radius angepassten Werkzeugen nach den Figuren 1 und 2 die Oberflächen rotierender Rohre zu bearbeiten, wobei zu der geschilderten Handhabung noch die zusätzliche Erzeugung der Rotationsbewegung gemäss dem Pfeil 111 erfolgen muss.
Die im Folgenden noch zu schildernden Ausführungsbeispiele erfindungsgemässer Läppwerkzeuge gemäss den Figuren 4 bis 11 weisen die angegebenen Nachteile der Läppwerkzeuge gemäss dem Stand der Technik nicht mehr auf.
Nach erfolgtem Einrasten der Kugelschubstangen 44 in eines der Werkzeuge gemäss den Figuren 4 bis 10 in einer herstellungstechnisch ausführbaren Kleinheit bis zu einer mittels einer Handfeilmaschine noch zu bewegenden Grösse können diese Läppwerkzeuge ohne weitere Manipulationen von der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche zusammen mit der bewegenden Handfeilmaschine nach Erfordernis aufgesetzt und abgehoben werden. So wird z. B. die Bearbeitung einer Kavität nach Figur 3 ausserordentlich erleichtert, nachdem die umständliche Manipulation des mehrmaligen Einsetzens und zwecks Kontrolle des Bearbeitungsfort schritts Wiederherausnehmens der Werkzeuge 31 mit einer Pinzette entfällt.
Die auf die zu bearbeitende, hier nicht dargestellte Werkstückoberfläche aufgesetzten Werkzeuge nach den Figuren 4 bis 9 werden zufolge ihrer pendelnden Halterung in den Kugelpfannen von der Werkstückoberfläche geführt, weitgehend unabhängig von der Bewegung der von Hand geführten Handfeilmaschine und dadurch zwangsläufig ständigen variierenden Winkelstellung der Kugelschubstangen 44.
Im Gegensatz zu den herkömmlichen Läppwerkzeugen unterliegen bei den erfindungsgemässen Werkzeugen gemäss den Figuren 4 bis 9 nur die schmalen Arbeitsflächen 46, 56, 66, 76, 86 und 96 einer gleichmässigen Abnutzung, so dass deren Formtreue bis zum endgültigen Verschleiss erhalten bleibt.
Die farbige Ausführung der angelenkten Kugelpfannen 42, 52, 82, 102 und die der einstückig ausgebildeten Werkzeuge nach den Figuren 6, 7 und 9 aus geeigneten Kunststoffen ermöglicht eine einwandfreie Zuordnung der Werkzeuge zu den nach einem Farbcode gekennzeichneten Läpp- und Polier-Pasten, wodurch die Gefahr einer folgenschweren Verwechslung ausgeschlossen ist.
Als Beispiel einer möglichen Verbindung der Teile 41 und 51 sind in den Figuren 4 und 5 die Kunststoffkugelpfannen 42 und 52 in den oberen Rand der metallischen Läppwerkzeuge 41 und 52 eingebördelt. Möglich wäre auch das Einlegen der Teile 41 und 51 in ein Spritzgiesswerkzeug, in welchem die Kugelpfannen 42 und 52 in ihrer funktionellen Gestalt angeformt werden.
In den Figuren 6 und 7 werden Läpp-Polierwerkzeuge gezeigt, die in ihrer Gestalt den Darstellungen gemäss Figur 4 bzw. Figur 5 entsprechen, jedoch einstückig aus entsprechend dem Farbcode der Läpp- und Polierläpp-Pasten eingefärbten Kunststoff hergestellt sind. Zu deren rationellen Fertigung kann das Spritzgiesswerkzeug für die Kugelpfanne 42 nach Figur 4 verwendet werden. Dazu ist die ebene, den Boden der Kugelpfanne 45 bildende Formplatte gegen Formplatten, in die die Kavitäten 61 und 71 zur Fertigung der einstückig ausgebildeten Polier-Läppwerkzeuge nach Figur 6 und Figur 7 eingearbeitet sind, ausgewechselt. In den Figuren 6 und 7 sind die Formtrennebenen durch die Linien A - B angedeutet.
Die Figur 8 zeigt ein wannenförmiges Läppwerkzeug 81 in einer möglichen Ausführung zur Bearbeitung sowohl von Innen- als auch Aussenrundflächen, wie in Figur 11 dargestellt, dessen Kugelpfanne 82 in einer Spritzform angeformt werden kann. Figur 9 zeigt ein Polierwerkzeug, welches in derselben Spritzform, die zur Herstellung der Kugelpfanne 82 dient, durch Nichteinlegen des wannenförmigen Metallteiles 81 einstückig ebenfalls aus entsprechend dem Farbcode der Läpp- und Polier-Pasten eingefärbtem geeigneten Kunststoff hergestellt werden kann.
Mit den Werkzeugen gemäss den Figuren 8 und 9 ist die Bearbeitung von Rotationsoberflächen, wie in Figur 11 dargestellt, ohne Schwierigkeiten möglich. Nach dem Auftragen der Läpp- oder Polierläpp-Pasten und Ingangsetzen der durch den Pfeil 111 angedeuteten Rotationsbewegung können die entsprechenden eingerasteten Werkzeuge nach den Figuren 8 und 9 mit der durch die Handfeilmaschine bewegten Kugelschubstange 113 (s. Figur 11) nach Erfordernis mühelos aufgesetzt und abgehoben werden. Figur 10 zeigt ein Werkzeug, das in seiner Gestaltung und Handhabung dem Werkzeug nach Figur 4 entspricht, dessen Arbeitsfläche 104 jedoch aus metallgebundenen Hartstoffen wie Diamanten oder Bornitriden besteht. Im Gegensatz zu den Läppwerkzeugen werden hierbei keine Läpp-Pasten benötigt.
Der schmale Arbeitsring 103 dieses Werkzeuges ist mit dem Werkzeugkörper 101 verbunden und wird bis zum Rest heruntergearbeitet. Von oben her ist die Kugelpfanne 102 in den Werkzeugkörper 101 eingesetzt, in die die Kugel einer Vorschubstange einrastet.
Die Arbeitsflächen 86 und 96 der Läppwerkzeuge gemäss den Figuren 8 und 9, die in Figur 11 in gleichzeitigem Eingriff sowohl mit der Aussen- als auch mit der Innenfläche eines Rohres dargestellt sind, stellen flächenparallele Abschnitte der zu bearbeitenden Werkstückflächen dar, so dass eine satte Auflage gewährleistet ist.