DE69115503T2 - Bearbeitung mittels eines umkehrbaren, einseitig gerichteten schleifmittelstromes - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Bearbeitung mittels eines Schleifmittelstromes, insbesondere bezieht sie sich auf ein neues und verbessertes Verfahren sowie auf einen entsprechenden Apparat für die Bearbeitung mittels eines Schleifmittelstromes unter Benutzung von mindestens einem Paar von Extrusionskammern, wobei das Werkstück an allen außer einer der Kammern befestigt ist, aus welchen ein Schleifmittel einseitig gerichtet durch das Werkstück hindurch extrudiert wird und es nach dem Verlassen dieses Werkstückes dem Schleifmittel erlaubt wird in die andere Extrusionskammer zu fallen. Durch anschließendes Befestigen eines zweiten Werkstückes an die zweite Extrusionskammer wird das Schleifmittel auf ähnliche Art und Weise in die entgegengesetzte Richtung extrudiert und fällt in die erste Extrusionskammer zurück, wo die Reihenfolge dann wiederholt werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DES STANDES DER TECHNIK
• Die Bearbeitung mittels eines Schleifmittelstromes ist ein gut bekanntes nicht traditionelles Bearbeitungsverfahren, bei welchem ein mit einem Schleifmittelkorn durchdrungenes viskoelastisches Mittel durch eine Werkstückoberfläche oder an derselben vorbei extrudiert wird, um eine schleifende Bearbeitung dieser Oberfläche zu bewirken. Die schleifende Wirkung bei der Bearbeitung mittels eines Schleifmittelstromes kann als analog zu einem Feilen, einem Schleifen, einem Läppen oder einem Honvorgang angesehen werden, wo das extrudierte viskoelastische schleifende Mittel wie ein "Stöpsel" durch das Werkstück hindurch oder an demselben vorbei geht. Der Stöpsel wird zu einem selbstformenden Stöpsel und paßt sich an die Oberfläche des Werkstückes an, während er unter Druck durch den begrenzten Durchgang hindurch extrudiert wird, wodurch die ausgewählten Oberflächen des Werkstückes bearbeitet werden.
• Während die Bearbeitung mittels eines Schleifmittelstromes in etwa ähnlich ist wie andere Schleifmethoden, bei welchen Flüssigkeiten als ein Mittel für den Transport eines Schleifmittelkornes in einer Suspension für die Durchführung von ähnlichen Schleifbehandlungen (wie etwa die hydrodynamische Bearbeitung) verwendet werden, gibt es dennoch beträchtliche Unterschiede. In solchen Anwendungen, wo Flüssigkeiten gebraucht werden, d.h. Flüssigkeiten oder Gase, sind sehr hohe Geschwindigkeiten wesentlich, nicht nur um die Strahlpartikeln in Suspension zu halten, sondern weil der Aufprall der Strahlpartikeln mit einer hohen Geschwindigkeit gegen die zu schleifende Oberfläche für einen solchen Prozeß die wesentliche Kraft darstellt. Alle solche hydrodynamischen Bearbeitungsprozesse werden durch die Gesetze der Dynamik der Flüssigkeiten eingeengt und sie sind darum nicht in der Lage komplexe Oberflächen gleichförmig zu bearbeiten.
• Bei der vorliegenden Erfindung, wie bei anderen Verfahren zur Bearbeitung mittels eines Schleifmittelstromes, ist jedoch das viskoelastische Schleifmittel ein halbfestes Plastikmaterial das durch den eingeengten Durchgang hindurch extrudiert wird, dies unter einem beträchtlichen Druck aber mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit. Das halbfeste plastische Mittel hält nicht nur die Schleifpartikeln in einer gleichförmigen Suspension, sondern es liefert desweiteren eine relativ feste Verstärkung für das schleifende Korn, um das Korn fest gegen die Oberflächen des Durchgangs zu halten, während das halbfeste viskoelastische Mittel und das Korn durch das Werkstück hindurch oder an demselben vorbei extrudiert werden. Folglich, anstatt mit hohen Geschwindigkeiten gegen die zu schleifende Oberfläche aufzuprallen, bearbeitet das Korn die Oberfläche des Werkstückes langsam und aktiv mit einer viel höheren Bearbeitungskraft, als ein in einer Flüssigkeit suspendiertes Hochgeschwindigkeitskorn, während es sich unter Kraftaufwendung entlang der Oberfläche der zu schleifenden Wände bewegt. Im Gegensatz zu mehr konventionellen Schleifmethoden, bei welchen die abschleifenden Partikel von einer festen Grundhalterung gegen das Werkstück gehalten werden, ist das die abschleifenden Partikeln tragende Mittel dagegen Plastik, so daß es sich als ein versteifendes Trägermaterial der Querschnittsform des Durchgangs anpaßt, um Ecken herum geht und die Form ändert, so wie der Durchgang selbst um Ecken dreht und die Form ändert.
• Der typische dem Stand der Technik entsprechende Apparat, wie er bei der Bearbeitung mittels eines Schleifmittelstromes zum Einsatz kommt, besteht aus einer Struktur die zwei einander direkt gegenüberliegende Extrusionskammern zusammenhält, während das Werkstück dazwischen eingefügt werden kann. Die Extrusionskammern sind Kammern für die plastische Extrusion, in Verdrängungsbauart und ausdehnbar, so wie etwa mechanisch angetriebene durch Kolbenverdrängung arbeitende Zylinder, welche das Schleifmittel aus einer Extrusionskammer durch den Durchgang des Werkstücks hindurch, und dann in die andere Extrusionskammer hinein, extrudieren können. Eine oder zwei auswechsel bare Werkstückbefestigungen, die ausgelegt sind um das Werkstück zu haltern und um den Werkstückdurchgang gegen die Extrusionskammern abzudichten, müssen zwischen dem Werkstück und den zwei Extrusionskammern befestigt werden. Die Befestigungsvorrichtung für das Werkstück muß so entworfen werden, daß es das Werkstück sicher festhält, auf daß die zu bearbeitende Werkstückoberfläche innerhalb des Durchganges zwischen den zwei Extrusionskammern frei exponiert ist, um es dem Schleifmittel zu erlauben ohne auszulaufen in das Werkstück hinein und aus diesem heraus extrudiert zu werden. Wenn eine Oberfläche, die abgeschliffen werden soll, lediglich eine Bohrung durch das Werkstück darstellt, dann muß die Befestigungsvorrichtung lediglich dazu dienen jedes Ende der Bohrung gegen eine Extrusionskammer zu versiegeln, so daß die Bohrung selbst ein abgedichteter Durchgang zwischen einer Extrusionskammer und der anderen wird. Andererseits, wenn die abzuschleifende Werkstückoberfläche eine externe Oberfläche ist, dann ist die Befestigungsvorrichtung normalerweise komplexer und muß so ausgelegt werden, daß das Werkstück und die Befestigungsvorrichtung zusammen den wesentlichen eingeengten Durchgang definieren. Also bildet die Oberfläche, die geschliffen werden soll, einen Teil des Durchgangs und das Mittel schleift zumindest diese Oberfläche ab während es durch den Durchgang hindurch extrudiert wird.
• Einige der früheren Methoden für die Bearbeitung mittels ein Schleifmittelstromes waren in eine Richtung wirkende Prozesse, die eine Extrusionskammer benutzten von welcher das Schleifmittel durch eine Einlaßbefestigungsvorrichtung und durch den Werkstückdurchgang hindurch extrudiert wurde und bei welcher es dem Schleifmittel beim Verlassen des Werkstücks dann erlaubt wurde auf den Maschinentisch oder in einen Behälter zu fallen. Zu irgendeinem Zeitpunkt wurde es notwendig die Extrusionskammer erneut mit dem gesammelten Schleifmittel zu beladen. Infolge der zusätzlichen Anstrengung und des implizierten Zeitaufwandes, um das Schleifmittel zurück in die Extrusionskammer zu befördern, ist der vorliegende in eine Richtung wirkende Prozeß für das Hin- und Zurückextrudieren des Schleifmittels durch ein Werkstück oder durch mehrere Werkstücke (wie dies oben beschrieben worden ist) vorteilhaft und schließt auf diese Weise die Notwendigkeit aus die einzelne Extrusionskammer wieder manuell beladen zu müssen, und der Prozeß wird die insgesamt notwendige Betriebszeit auf kennzeichnende Weise verkürzen.
• Am Anfang von einem Betriebszyklus besteht das Extrusionsmittel aus einem halbfesten, schwer fließenden, mit einem abschleifenden Korn durchdrungenen viskoelastischen Material. Es ist in einer der Extrusionskammern enthalten, während die andere Kammer leer oder fast leer ist. Um den Prozeß durchzuführen, wird das Schleifmittel hydraulisch oder mechanisch aus der gefüllten Kammer hin zu der leeren Kammer extrudiert und zwar durch den eingeengten Durchgang und durch die abzuschleifende Werkstückoberfläche oder an derselben vorbei, um dadurch die Oberfläche so zu bearbeiten wie dies gewünscht wird. Normalerweise wird das Extrusionsmittel dann in zwei Richtungen hin und zurück zwischen den beiden Extrusionskammern in dem Maße extrudiert wie dies notwendig ist, um den gewünschten Grad der Abrasion zu bewirken. Schulterbohrungen, eingelassene Bereiche und sogar Blindbohrungen können durch Einsatz von Begrenzern oder Dornen geschliffen werden, um so den Schleifmittelfluß entlang den abzuschleifenden Oberflächen zu leiten und zu führen. Eine detailliertere Beschreibung des ursprünglichen Standes der Technik über die Bearbeitung mittels eines Schleifmittelstromes kann in den Patenten der Vereinigten Staaten Nr. 3.521.412 von McCarty; 3.634.973 von McCarty; 3.802.128 von Minear Jr. und 3.819.343 von Rhoades gefunden werden.
• Während die zum Stand der Technik gehörenden Methoden sehr wirksam sind. haben sie dennoch ihre Grenzen was bestimmte Merkmale von Werkstücken anbetrifft. Zum Beispiel haben einige Werkstücke komplexe geometrische Formen, die es schwierig machen Befestigungsvorrichtungen zu gestalten oder anzuwenden, welche die Öffnung wirksam gegen einen zu bearbeitenden Durchgang abdichten. Als Beispiele für solche Werkstücke kennt man einige der verschiedenen fortschrittlichen Zylinderköpfe, die mehrfache Ansaugund/oder Auslaßventile pro Zylinder in sich vereinigen, und diese sind sowohl auf der Seite der Krümmer als auch auf der Seite der Kolbenzylinder der Öffnungen sehr schwierig zu befestigen. Bei den Anstrengungen um solche Ansaug- oder Auslaßöffnungen innerhalb solcher Zylinderköpfe unter Einsatz der Bearbeitung mittels eines Schleifmittelstromes zu polieren, ist es verhältnismäßig leicht gewesen, eine Befestigungsvorrichtung an die Seite der Krümmer der Öffnungen anzuschließen, weil die äußeren Öffnungen solcher Mündungen normalerweise auf einer flachen Oberfläche gelegen sind an welche der Ansaug- oder Auslaßkrümmer gegebenenfalls auch angeschlossen werden kann. Die anderen Enden der Mündungen sind jedoch nicht sehr leicht dicht an eine Befestigungsvorrichtung anzuschließen, denn die Mündungsöffnungen sind normalerweise in sehr engen Abständen innerhalb eines gewölbten oder halbzylindrischen Zylinderkopfes angeordnet, was desweiteren durch die Tatsache verkompliziert wird, daß die Kuppel auch eine Zündkerzenöffnung enthält. Während passende Befestigungsvorrichtungen natürlich entworfen werden können, sind sie ziemlich teuer zu produzieren und die Dauer, um das aus einem Zylinderkopf bestehende Werkstück richtig auf solchen Befestigungsvorrichtungen zu montieren, kann ziemlich zeitaufwendig sein wenn eine Dichtung hergestellt werden soll die dazu geeignet ist den Fluß des Behandlungsmittels in Bereiche wie etwa die Auspuffmündungen und die Zündkerzenlöcher zu verhindern. Außerdem funktioniert die Strömung in umgekehrter Richtung durch solche Mündungen in den meisten Fällen nicht besonders gut, da die Durchgänge in der entgegengesetzten Richtung spitz zulaufen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Die vorliegende Erfindung basiert auf der Planung und der Entwicklung eines neuen und verbesserten Verfahrens für die Bearbeitung mittels eines Schleifmittelstromes unter Einsatz von zwei Extrusionskammern, wobei das Werkstück aber nur an einer derselben befestigt wird, um dadurch das Schleifmittel in eine einzige Richtung durch das Werkstück hindurch zu extrudieren, und nach dem Verlassen des Werkstücks wird es dem Schleifmittel erlaubt in die andere Extrusionskammer zu fallen, was den Bedarf für eine Auslaßbefestigungsvorrichtung ausschließt. Durch anschließendes Befestigen eines anderen Werkstücks gegen die andere Extrusionskammer, kann das Schleifmittel in eine Richtung verlaufend zurück in die ursprüngliche Extrusionskammer extrudiert werden und es wird dadurch jede Notwendigkeit ausgeschlossen, das Schleifmittel manuell oder auf irgendeine andere Weise an irgendeinem Punkt des Prozeßablaufes erneut zu laden. Durch Entfernung der Auslaßbefestigungsvorrichtung wird es dem Prozeß und dem Apparat gemäß dieser Erfindung nicht nur möglich die Kosten für die Auslaßbefestigungsvorrichtung abzuschaffen und den Zeitaufwand um das Werkstück richtig daran zu befestigen auszuschalten, sondern sie vermindern die Reibungskräfte, denen das Schleifmittel ausgesetzt wird, merklich und reduzieren dadurch den mittleren Hitzeaufbau und die mittlere Abnutzung und sie verlängern die nutzbringende Lebensdauer. Von besonderer Bedeutung ist jedoch der einzigartige durch die vorliegende Erfindung herbeigeführte Vorteil, gemäß welchem es viel leichter gemacht wird eine Bearbeitung mittels eines Schleifmittel stromes auf besondere Werkstücke anzuwenden, welche Oberflächen einschließen die nur mit Schwierigkeiten dicht gegen eine Befestigungsvorrichtung angebracht werden können, und gemäß welchem es dennoch möglich wird die Extrusion aus einer jeden Extrusionskammer zu betreiben, ohne daß irgend ein gesonderter Ladevorgang notwendig wäre.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Figur 1 ist eine dreidimensionale Ansicht in Schnittperspektive eines Apparates für die Bearbeitung mittels eines Schleifmittelstromes, entsprechend einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, zum Bearbeiten von Ansaug- und/oder Auslaßöffnungen in Zylinderköpfen für Motoren mit interner Verbrennung, wobei zwei Paare von Extrusionskammern vorgesehen werden, um zwei Zylinderköpfe gleichzeitig abzuschleifen.
• Figur 2 ist ein schematischer Aufriß durch den Querschnitt des in Figur 1 gezeigten Apparates, welcher die Anordnung von Bestandteilen bezüglich eines Paares von Extrusionskammern während einer ersten Stufe des Prozesses veranschaulicht.
• Figur 3 ist identisch mit der Figur 2. außer daß sie die Anordnung von Bestandteilen während einer zweiten, umgekehrten Stufe des Prozesses zeigt.
• Figur 4 ist ein schematischer Aufriß durch den Querschnitt des Apparates gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• Die Bezugnahme auf die Figuren 1-3 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, so wie sie benutzt wird um die Ansaugöffnungen von Zylinderköpfen für Motoren mit interner Verbrennung abzuschleifen und zu polieren. So wie es in der Figur 1 gezeigt wird, beinhaltet der Apparat zwei Seite an Seite gelegene Extrusionskammern, so daß der Apparat, wie er veranschaulicht ist, sequentiell zwei Werkstücke bearbeitet. d.h. zwei Zylinderköpfe. Nachdem der erste Zylinderkopf bearbeitet worden ist, wird der Rotationstisch wieder neu indiziert und rotiert den fertigen Zylinderkopf von der Bearbeitungsstation zu der Ladebzw. Umladestation, während der unbearbeitete Zylinderkopf über der Bearbeitungsstation angeordnet ist.
• Es sei nun auf die Figuren 2 und 3 verwiesen, welche Aufrisse des Querschnitts des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels sind und welche die Einzelheiten des Verfahrens besser veranschaulichen. Bei diesem Verfahren ist ein Paar Extrusionskammern (10) und (12) starr unterhalb einer Seite eines rotierbaren Befestigungstisches (14) positioniert, und jede der besagten Kammern ist mit einer jeweiligen Öffnung (16) und (18) durch die obere Oberfläche hindurch versehen. Der rotierbare Tisch (14) ist mit zwei Paaren von Mündungen (20) und (22) sowie (20') und (22') ausgestattet, welche so angeordnet sind, daß jedes Paar der Mündungen austauschbar so ausgerichtet werden kann, daß sie gleichzeitig mit den Öffnungen (16) oder (18) zusammenpassen und mit denselben in Verbindung stehen, je nach der Position des rotierbaren Tisches (14). Die obere Oberfläche des rotierbaren Tisches (14) ist ebenfalls mit einem Paar von Befestigungsvorrichtungen beziehungsweise einer Bunkerkombination ausgerüstet, wovon eine jede eine Befestigungsvorrichtung (24) aufweist, welche angepaßt ist, um mit der Mündung (20) zusammenzulaufen, so daß ein Durchgang (26) durch die Befestigungsvorrichtung (24) auf die Mündung (20) ausgerichtet ist, sowie einen Bunker (30) aufweist, welcher angepaßt ist, um mit der Mündung (22) zusammenzulaufen zum Zweck des Durchleitens des fallenden Schleifmittels durch die Mündung (22).
• Der rotierbare Tisch (14) wird nicht nur auf den Achsenschaft (32), zwecks Rotationsbewegung um die Achse des Schaftes (32) herum, aufmontiert, sondern er ist auch mit gleich welchen passenden Mitteln federnd montiert, zum Beispiel mit der Feder (34), so daß der rotierbare Tisch (14) unter eine abwärts gerichtete Vorspannung gesetzt werden kann, um die durch denselben führende Mündung (20) und (22) gegen die auf passende Art und Weise zusammenlaufenden Öffnungen (16) und (18) abzudichten. Demzufolge wird ein Niederhaltemittel (36). wie etwa eine hydraulische Presse oder ein Schraubstempel, über dem rotierbaren Tisch (14) montiert, mit dem Ziel den Tisch (14) nach unten zu drücken, um die Mündungen (20) und (22) gegen die jeweiligen Öffnungen (16) und (18) durch die Extrusionskammern, (10) und (12) beziehungsweise, abzudichten.
• Mit Verweis auf die Figur 2. welche die erste Stufe des Verfahrens illustriert, wird das Werkstück (40), in diesem Fall ein Zylinderkopf, auf die Befestigungsvorrichtung (24) montiert, so daß der durch die Befestigungsvorrichtung (24) gehende Durchgang (26) auf die Einlaßöffnungen zu den Durchgängen innerhalb des zu schleifenden Werkstückes ausgerichtet ist und mit denselben kommuniziert. Die Auslaßseite des Durchganges oder der Durchgänge durch das Werkstück, das geschliffen werden soll, wird über dem Bunker (30) angeordnet, so daß das austretende Schleifmittel in den Bunker fällt und von dort in die Extrusionskammer (12). In dieser besonderen Anwendung sind die zu bearbeitenden Durchgänge die Ansaugöffnungen des Zylinderkopfes. Vorzugsweise ist deshalb die Seite des Ansaugkrümmers des das Werkstück (40) darstellenden Zylinderkopfes starr an der Befestigungsvorrichtung (24) abgesichert, am liebsten durch Benutzung der Niederhaltemittel (36), um das Werkstück (40) gegen die Befestigungsvorrichtung (24) zu halten und abzudichten.
• Um die erste Stufe des Verfahrens zu starten, wie in Figur 2 illustriert, wird der rotierbare Tisch (14) durch Rotieren so positioniert, daß die Befestigungsvorrichtung (24) und die Mündung (20) über die Extrusionskammer (10) plaziert und ausgerichtet werden, um mit der Öffnung (16) in Verbindung zu stehen. An diesem Punkt im Verlaufe des Verfahrens enthält die Extrusionskammer (10) das Schleifmittel, das durch das Werkstück hindurch extrudiert werden soll. Das Niederhaltemittel (36) wird dann aktiviert, um den rotierbaren Tisch (14) nach unten zu pressen und dadurch die Mündungen (20) und (22) gegen die Öffnungen (16) und (18) in den Extrusionszylindern (10) und (12) abzudichten. Alsdann wird die Extrusionskammer (10) aktiviert, um zu bewirken, daß sich der Kolben (42) nach oben bewegt und das Schleifmittel im Innern des Extrusionszylinders (10) durch den von der Öffnung (16), der Mündung (20), dem Durchgang durch die Befestigungsvorrichtung (24) und dem Durchgang durch das Werkstück (41) begrenzten Durchgang zu extrudieren, wodurch das Schleifmittel die Oberfläche des Durchganges oder das Werkstück (40) wie gewünscht schleift. Nach dem Verlassen des Werkstücks (40) fällt das Schleifmittel in einen Bunker (30). wo es die Schwerkraft bewirkt, daß das Schleifmittel innerhalb der Extrusionskammer (12) gesammelt wird.
• Zu irgendeinem Zeitpunkt ist die erste Stufe des Verfahrens beendet, normalerweise wenn das Werkstück (40) in dem gewünschten Umfang bearbeitet worden ist, oder wenn die Extrusionskammer (10) alles darin enthaltene Schleifmittel extrudiert hat. Vorzugsweise ist der Apparat mit einem ausreichenden Volumen für die Extrusionskammer ausgelegt, so daß die schleifende Wirkung an jedem Werkstück während jeder Stufe des Verfahrens abgeschlossen werden kann, so daß wenn jede Stufe beendet ist, das fertige Werkstück entfernt und durch ein neues unbearbeitetes Werkstück ersetzt werden kann.
• Vor dem Beginn der zweiten Stufe des Verfahrens wird das Niederhaltemittel (36) von dem rotierbaren Tisch (16) hochgehoben, so daß der rotierbare Tisch (16) rotiert werden kann, um die relativen Positionen der Mündungspaare (20) und (22) sowie (20') und (22') und die Befestigungsvorrichtungs-/ Bunkerkombination (24) und (30) sowie (24') und (30') zu wechseln. Dementsprechend werden die Mündung (20') und die Befestigungsvorrichtung (24') aufs neue positioniert, um über die Extrusionskammer (12) ausgerichtet zu werden, wenn die Mündung (22') und der Bunker (30') repositioniert werden, um mit der Extrusionskammer (10) ausgerichtet zu werden. Idealerweise wird das Werkstück (40) in der ersten Stufe bis zu dem gewünschten Umfang geschliffen worden sein, so daß es aus der Befestigungsvorrichtung (24) entfernt und durch ein neues Werkstück ersetzt werden kann, während das Werkstück (40') bearbeitet wird. Nachdem der Werkstücktisch so wie vermerkt gedreht worden ist, wird das Niederhaltemittel (36) erneut aktiviert, um die Mündungen (22') und (20') gegen die jeweiligen Öffnungen (16) und (18) abzudichten. Das Schleifmittel in der Extrusionskammer (12) kann dann in die entgegengesetzte Richtung extrudiert werden, im wesentlichen so wie es während der ersten Stufe extrudiert worden ist. Dabei wird das Schleifmittel in die Extrusionskammer (10) zurückgeführt, dadurch daß es über einen Bunker (30') und eine Mündung (22') darin zurückfällt. Danach kann die erste Stufe wiederholt werden, vorzugsweise mit einem anderen neuen Werkstück.
• In Anbetracht der oben dargestellten Beschreibung ist es offensichtlich, daß die aufnehmende Extrusionskammer, in welcher das fallende Schleifmittel zu sammeln ist, so plaziert werden muß, daß die Eintrittsöffnung das fallende Schleifmittel aufnimmt. Darum sollte die Öffnung im allgemeinen nach oben gerichtet sein oder aber mit einem passenden Bunker für das Auffangen und das Leiten des fallenden Schleifmittels hin zu der Öffnung ausgerichtet sein. Während es nicht wesentlich ist, daß das Schleifmittel aus einer Extrusionskammer durch eine nach oben orientierte Öffnung extrudiert wird, muß jede der Extrusionskammern ihrerseits als eine aufnehmende Kammer funktionieren können. Aus einem praktischen Gesichtspunkt heraus, befinden sich darum die Öffnungen durch die Extrusionskammern am liebsten beide im allgemeinen in einer oberen Oberfläche der Kammer, um das Auffangen des fallenden Schleifmittels zu erleichtern. Während es offensichtlich ist, daß die Öffnungen zum Beispiel durch einen senkrechten Wandteil der Extrusionskammer hindurchführen könnten, um die Extrusion des Schleifmittels aus einer Extrusionskammer heraus zu erleichtern, würde jede solche Orientierung die Apparate nur verkomplizieren, dadurch daß sie komplexere Bunker oder Leitmittel verlangen würde um das fallende Schleifmittel in die aufnehmende Kammer zu bekommen. In gleicher Weise sollte die Austrittsöffnung des Werkstückes. aus welchem das Schleifmittel austreten muß, nach abwärts gerichtet sein, oder zumindest in die seitliche Richtung, so daß das Herunterfallen des Schleifmittels auf solche Art und Weise kontrolliert werden kann, daß es in die aufnehmende Kammer oder in den Bunker fällt, ohne sich auf dem Werkstück anzusammeln. Zwischen der Eintrittsöffnung, durch welche das Schleifmittel extrudiert wird, und dem Auslab aus dem Werkstück, von dem das Schleifmittel herunterfallen muß, kann der Durchgang. durch den das Schleifmittel hindurchtreten muß, jede Form oder Richtung annehmen. Offensichtlich ist, daß wenn das Schleifmittel das Werkstück durch eine aufwärts schauende Mündung verlassen muß, dann wäre es bei weitem schwieriger seinen Fall in die geeignete Extrusionskammer zu leiten und zu orientieren. Wenn es absolut wesentlich ist, kann jedoch eine nach aufwärts orientierte Ausgangsmündung geduldet sein, vorausgesetzt daß passende Dämme, Leitmittel oder sogar eine Befestigungsvorrichtung mit partiellem Ausgang vorgesehen werden, um das austretende Schleifmittel an einen Punkt zu leiten, wo es in die aufnehmende Extrusionskammer fallen wird, was wesentlich ist um den Vorgang umzukeh ren.
• Es sollte offensichtlich sein, daß zahlreiche Änderungen und unterschiedliche Ausführungsbei spiele verwirklicht werden können, ohne von dem Geist der Erfindung abzuweichen. Während das obenbeschriebene Ausführungsbeispiel gerade ein Paar Extrusionskammern benutzt, um ein Werkstück auf einmal zu verarbeiten, könnten zwei oder mehr Paare dieser Extrusionskammern vorgesehen werden, um zwei oder mehr Werkstücke simultan zu verarbeiten.
• Bei einem einfacheren Ausführungsbeispiel könnte der rotierbare Tisch mit lediglich einem Paar Mündungen (20) und (22), einer Befestigungsvorrichtung (24) und einem Bunker (30) ausgestattet sein und das Schleifmittel hin und zurück durch dieselbe Befestigungsvorrichtung und denselben Bunker extrudiert werden, indem nur deren relative Positionen gewechselt werden und das Werkstück ersetzt wird sobald es fertiggestellt ist. Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel bietet den Vorteil an, daß ein fertiges Werkstück entfernt und durch ein neues zu bearbeitendes Werkstück ersetzt werden kann, während in der gleichen Zeit ein Werkstück verarbeitet wird.
• Während die Verwendung eines rotierbaren Tisches ein sehr passendes Mittel ist für das Austauschen der Befestigungsvorrichtung und des Bunkers, um die Umkehrung der Extrusion zu erlauben, ist es offensichtlich, daß andere Methoden, die keinen rotierbaren Tisch benutzen, eingesetzt werden könnten. In einigen Anwendungen zum Beispiel kann es in der Tat einfacher sein lediglich nur das Werkstück selektiv über der entsprechenden Extrusionskammer zu befestigen, ohne daß es notwendig wäre irgendwelche beweglichen Fertigteile zu benutzen. In noch anderen Varianten des zur Ausübung des Verfahrens notwendigen Apparates, kann es überflüssig sein, einen Bunker anzuordnen, was davon abhängig ist, ob das fallende Schleifmittel in die aufnehmende Extrusionskammer geleitet werden kann, ohne daß ein Bunker erfordert ist. In wieder anderen Ausführungsbeispielen kann der Bunker in der Tat aus einer Befestigungsvorrichtung mit partiellem Ausgang bestehen, welche das Schleifmittel zu einem Punkt hin führt, von wo aus es anschließend in die aufnehmende Extrusionskammer fallen kann.
• Ein Beispiel für solch ein Ausführungsbeispiel, das einige der obengenannten Änderungen in sich vereinigt, wird schematisch in der Figur 4 veranschaulicht, worin die Extrusionskammern (50) und (52) starr an der Unterseite einer feststehenden Platte (54) angebracht sind. Letztere ist mit zwei sie durchquerenden Löchern ausgestattet, so daß ein jedes derselben mit den Öffnungen (56) und (58) in den jeweiligen Extrusionskammern (50) und (52) kommuniziert. Die Befestigungsvorrichtung (60) wird dann unmittelbar an die Platte (54) festgeklammert oder verschraubt. so daß die Einlaßöffnung (62) mit der Öffnung (56) durch die Extrusionskammer (50) ausgerichtet ist. Das Werkstück (70) wird an die Befestigungsvorrichtung (60) befestigt, so daß jedes daraus über die Auslaßöffnung (72) austretende Schleifmittel, direkt in den Extrusionszylinder (52) fällt, ohne daß ein Bunker notwendig wäre. Schleifmittel jedoch, welches über die Auslaßöffnung (74) aus dem Werkstück (70) austritt, geht über eine Befestigungsvorrichtung mit partiellem Ausgang (78), welche das aus der Öffnung (74) austretende Schleifmittel zu einem Punkt leitet, von wo dasselbe auch in eine Extrusionskammer (52) fallen kann. Um das Verfahren für die zweite Stufe umzukehren, wird die Befestigungsvorrichtung (60) aus seiner Stellung entfernt, so wie es in Figur 4 gezeigt wird, und über der Öffnung (58) wieder festgeschraubt.
• Es sollte offensichtlich sein, daß das Verfahren gemäß dieser Erfindung nicht unbedingt eine vollständige Umgehung irgendeiner Auslaßbefestigung mit sich bringt. Während die meisten Anwendungen dieser Erfindung ohne jede Auslaßmündung durchgeführt werden können, so hat man doch erkannt, daß in einigen seltenen Fällen zumindest eine Befestigungsvorrichtung mit partiellem Ausgang notwendig sein kann, insbesondere wenn eine von der oberen Oberfläche des Werkstücks ausgehende Auslaßmündung nicht vermieden werden kann. Auch in diesen Situationen muß jedoch eine vollständige Auslaßbefestigungsvorrichtung zwischen dem Werkstück und der aufnehmenden Extrusionskammer nicht notwendig sein. Irgendwelche Auslaßbefestigungsvorrichtung dieser Art wird nur in dem Maße nützlich sein, wie sie das austretende Schleifmittel bis hin zu einem Punkt leitet, von wo aus es in die aufnehmende Extrusionskammer fallen kann, entsprechend der Praxis der vorliegenden Erfindung, und wie sie eine kritische Abdichtung für einen Auslab oder für eine den wechselweisen Fluß erlaubende Befestigungsvorrichtung nicht erfordert.
• Während Apparat und Verfahren, wie sie oben beschrieben worden sind, in etwa ähnlich mit denjenigen gemäß dem Stand der Technik sind, gibt es eindeutige Unterschiede die beträchtliche Vorteile nach sich ziehen, insbesondere in bezug auf das Bearbeiten von Werkstücken die mindestens eine Oberfläche aufweisen, an welche eine Befestigungsvorrichtung nur schwer anzubringen oder dicht zu versiegeln ist. Ganz konkret erlaubt es das Herunterfallen des Schleifmittels, nach dem Verlassen des Werkstücks, die Notwendigkeit auszuschließen, die Auslaßseite zu befestigen und dicht zu versiegeln. Es sollte leicht offensichtlich sein, daß aufgrund der Benutzung von nur einer Befestigungsvorrichtung, eine Kostenersparnis dadurch erzielt werden kann, daß die Notwendigkeit der Herstellung einer Auslaßbefestigungsvorrichtung entfällt, und daß Zeit gespart dadurch werden kann, daß die Notwendigkeit eine Auslaßbefestigungsvorrichtung anzubringen und dicht zu versiegeln ausgeschlossen wird. Während dieser Vorteil von besonderer Nützlichkeit ist in bezug auf die Werkstücke, die eine Oberfläche haben welche schwierig zu befestigen ist, wie bereits oben vermerkt worden ist, werden die Kosten- und Zeitersparnis anwendbar, wenn irgendein Werkstück bearbeitet wird, ohne Rücksicht auf die Leichtigkeit oder Schwierigkeit der Befestigung der Oberfläche desselben. Zusätzlich zu den obigen Vorteilen, wird der Einsatz eines fallenden Schleifmittels, wie es oben beschrieben worden ist und im Vergleich zu einem vollständig eingeschlossenen Schleifmittel, die Energieerfordernisse dadurch verringern, daß keine Energie oder Kraft notwendig ist, um das Schleifmittel von dem Werkstück zu der Umkehrextrusionskammer zu extrudieren. Außerdem wird das Schleifmittel keinen Reibungskräften ausgesetzt, wenn es aus dem Werkstück ausgetreten ist, was natürlich das Ausmaß der Abnutzung auf die Partikeln des Schleifmittels vermindert. Desweiteren neigt das nicht eingeschlossene, der umgebenden Luft ausgesetzte Schleifmittel dazu während dieser Zeitspanne beträchtlich abzukühlen, bevor es erneut komprimiert und extrudiert wird, was die nützliche Lebensdauer des Mittels weiter ausdehnt und vielleicht sogar die Notwendigkeit von externen Abkühlhilfsmitteln ausschließt, wie dies gelegentlich im Zusammenhang mit der Bearbeitung mittels eines Schleifmittelstromes gemäß dem Stand der Technik notwendig ist.

Claims (12)

1. Apparat für die einseitig gerichtete schleifende Bearbeitung durch Extrusion von wenigstens einem durch ein Werkstück hindurchführenden Durchgang, bei welchem ein jeder Durchgang mindestens eine Einlaßöffnung und mindestens eine Auslaßöffnung aufweist, wobei in diesem Apparat enthalten sind:

A. mindestens ein Paar Verdrängungsextrusionskammern für die Aufnahme eines extrudierbaren Schleifmittels in einer ersten Aufnahmeposition und für das sequentielle Extrudieren des Schleifmittels in einer zweiten Extrusionsposition;

B. eine Eintrittsbefestigung für das sequentielle und abdichtbare Ankuppeln der Einlaßöffnung an jede der Extrusionskammern in der zweiten Extrusionsposition und für das Leiten der Extrusion des Schleifmittels von der Extrusionskammer aus in die Einlaßöffnung hinein und durch den Durchgang hindurch; sowie

C. ein Folgeschaltungsmittel zur Vereinigung einer der Extrusionskammern mit der Auslaßöffnung in der ersten Position, um das von der Auslaßöffnung abgegebene Schleifmittel aufzunehmen, während die andere Extrusionskammern von dem Paar der Extrusionskammern mit der Eintrittsbefestigung und mit der Einlaßöffnung des Durchganges in der zweiten Position vereinigt wird, und anschließend die Betriebsstellung des Paares der Verdrängungskammern in Bezug auf die erste Position und auf die zweite Position gewechselt wird, so daß die Extrusion lediglich einseitig durch den Durchgang hindurchgerichtet ist, ausgehend von der Einlaßöffnung bis hin zu der Auslaßöffnung.

2. Apparat gemäß Patentanspruch 1, bei welchem die Auslaßöffnung über der Verdrängungsextrusionskammer in der ersten Aufnahmeposition angeordnet ist, so daß das extrudierbare Schleifmittel, welches durch den Durchgang hindurchtritt, unbehindert in die Kammer hinabfallen kann.

3. Apparat gemäß Patentanspruch 1, bei welchem eine Austrittsbefestigung an die Auslaßöffnung und an die Verdrängungsextrusionskammer in der ersten Aufnahmeposition angekuppelt wird, um den Fluß des extrudierbaren Schleifmittels von der Auslaßöffnung hin in die Kammer zu leiten.

4. Apparat gemäß Patentanspruch 1, bei welchem die Folgeschaltungsmittel einen über dem Paar der Verdrängungskammern angeordneten Rotationstisch aufweisen und bei welchem das Werkstück und das Eintrittsbefestigungsmittel an dem Rotationstisch befestigt sind.

5. Apparat gemäß Patentanspruch 4, bei welchem das Eintrittsbefestigungsmittel an die Verdrängungsextrusionskammer in der zweiten Extrusionsposition angekuppelt ist, dies über eine abdichtbare Einlaßöffnung durch den Rotationstisch hindurch.

6. Apparat gemäß Patentanspruch 1, bei welchem ein Auslaufbunker unter der Auslaßöffnung und über der Verdrängungskammer in der ersten Aufnahmeposition angeordnet ist, um den Fluß des extrudierbaren Schleifmittels aus der Auslaßöffnung zu sammeln und um den Fluß in die Kammer zu leiten.

7. Verfahren für die einseitig gerichtete schleifende Bearbeitung durch Extrusion von wenigstens einem durch ein Werkstück hindurchführenden Durchgang, bei welchem ein jeder Durchgang mindestens eine Einlaßöffnung und mindestens eine Auslaßöffnung aufweist, wobei das Verfahren die nachfolgenden Stufen aufweist;

A. Ankuppeln der Auslaßöffnung an eine erste Verdrängungsextrusionskammer in einer ersten Aufnahmeposition;

B. Abdichten der Einlaßöffnung die an eine zweite Verdrängungsextrusionskammer, welche ein extrudierbares Schleifmittel enthält und sich in einer zweiten Extrusionsposition befindet, angekuppelt ist;

C. Extrusion des Schleifmittels aus der zweiten Verdrängungskammer in der zweiten Extrusionsposition, hinein in die Einlaßöffnung, durch den Durchgang hindurch, aus der Auslaßöffnung heraus und in die erste Verdrängungskammer in der ersten Position hinein;

D. anschließendes sequentielles Wechseln der Betriebsstellungen der ersten Verdrängungsextrusionskammer und der zweiten Verdrängungsextrusionskammer in Bezug auf die erste Position und auf die zweite Position, jedesmal wenn das extrudierbare Schleifmittel der Verdrängungsextrusionskammer in der zweiten Extrusionsposition im wesentlichen erschöpft ist, so daß die Extrusion lediglich in eine Richtung durch den Durchgang hindurch gerichtet ist, von der Einlaßöffnung bis hin zu der Ausl aßöffnung.

8. Verfahren gemäß Patentanspruch 7, bei welchem die Betriebsstellungen sequentiell durch Rotation des Werkstücks in Bezug auf die erste Aufnahmeposition und in Bezug auf die zweite Extrusionsposition gewechselt werden.

9. Verfahren gemäß Patentanspruch 8. bei welchem die Rotation von einem Rotationstisch durchgeführt wird.

10. Verfahren gemäß Patentanspruch 7, bei welchem der Fluß des extrudierbaren Schleifmittels, von der Auslaßöffnung bis hin zu der Verdrängungsextrusionskammer in der ersten Aufnahmeposition, unbehindert ist.

11. Verfahren gemäß Patentanspruch 7, bei welchem der Fluß des extrudierbaren Schleifmittels, von der Auslaßöffnung bis hin zu der Verdrängungsextrusionskammer in der ersten Aufnahmeposition, durch einen Bunker behindert wird, welcher über der Kammer und unter der Auslaßöffnung angeordnet ist.

12. Verfahren gemäß Patentanspruch 7, bei welchem der Fluß des extrudierbaren Schleifmittels, von der Auslaßöffnung bis hin zu der Verdrängungsextrusionskammer in der ersten Aufnahmeposition, durch Austrittsbefestigungsmittel hindurch geleitet wird.