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Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken. Es sind bereits
Vorrichtungen bekannt, bei denen das Werkstück einem unter kinetischer Energie einwirkenden
Sehleifmittelstrom ausgesetzt wird. Dabei wird das Schleifmittel mittels eines Luft-
oder Flüssigkeitsstrahles auf das Werkstück gelenkt. Der Luftstrom verdichtet sich
an der Oberfläche des Werkstückes und bildet ein Luftpolster, das die Geschwindigkeit
des Schleifmittels bremst und dessen Wirkung abschwächt. Ein reiner Flüssigkeitsstrom
läßt sich aus verschiedenen Gründen nicht mit der nötigen Geschwindigkeit erzeugen
und auf das Werkstück lenken. In beiden Fällen handelt es sich tun einen tnehr oder
weniger begrenzten Strahl, der auf dem Werkstück ein störendes Spurenmuster hinterläßt,
da es andererseits nicht möglich ist, das Werkstück gleichmäßig an allen Teilen
und Flächen dem Luft- oder Flüssigkeitsstrom auszusetzen. 1>azu kommt, daß zur Zuführung
des Schleifmittelträgers eine große Förderleistung nötig ist.
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Nach der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß eine
Aufschlämmung eines feinkörnigen Schleifmittels in einer Flüssigkeit von der Achse
aus in ein Schleuderrad geleitet und durch dessen Schaufeln derart hoch beschleunigt
wird, daß es in zerstäubtem Zustand und mit großer, derjenigen eines Gebläses vergleichbaren
Geschwindigkeit
abgeschleudert wird und auf die Oberfläche des Werkstückes einwirkt. Die Zuführung
des Schleifmittels kann in der Weise geschehen, daß die Schaufeln des Schleuderrades
um einen stillstehenden, das Ende einer Schleifmitteldruckleitung bildenden geschlossenen
Hohlkörper rotieren, der an einer solchen Stelle des Umfangs mit einer oder mehreren
Austrittsöffnungen für das Schleifmittel versehen ist, daß sich der Schleifmittelstrom
auf das Werkstück richtet.
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Der zerstäubte Schleifmittelstrom erfaßt dabei eine große Oberfläche
des Werkstückes, so daß eine gleichmäßige Oberflächenbehandlung aller Teile und
Flächen erzielt wird. Soweit erforderlich, können die Werkstücke außerdem durch
den Schleifmittelstrom bewegt werden, z. B. mittels eines Drehtisches oder durch
ein Förderband.
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Es können verschiedene Arten von Schleifmitteln und Flüssigkeiten
verwendet werden. Das Schleifmittel kann entweder organischer Art sein, wie pulverisierte
Hülsen oder Schalen, oder ein anorganisches Material, wie Schmirgel, Bimsstein,
Marmorstaub, Siliciumkarbid u. dgl. Präparate, und kann sich in seiner Feinheit
von verhältnismäßig groben Teilchen bis zu außerordentlich feinem Pulver bewegen.
Die Flüssigkeit kann Wasser oder eine nicht oxydierende oder korrosionserzeugende
Flüssigkeit sein, wie Petroleum, leichte Öle, Tetrachlorkohlenstoff, Trichloräthylen
und sonstige Flüssigkeiten. Die Auswahl der Flüssigkeiten richtet sich nach den
zu behandelnden Werkstoffen und der gewünschten Wirkung. Beispielsweise ist es oft
vorteilhaft, eine Flüssigkeit zu verwenden, die ein Lösungsmittel für von der Oberfläche
des Materials zu entfernende Verunreinigungen darstellt.
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Die Erfindung ermöglicht es, auf wirtschaftliche Weise und mit hoher
Leistung Oberflächen zu erzeugen, wie sie auf keine andere Weise erzielt werden
können. Beispielsweise kann auf Aluminiumteilen ohne Änderung der sehr kleinen Toleranzen
des behandelten Werkstückes eine sammetglatte Oberfläche von außerordentlich feinem
und nur mikroskopisch wahrnehmbarem Korn erzeugt werden. Motorenteile, wie Kolben,
können nach diesen Verfahren wirtschaftlich ohne Abnutzung oder Veränderung der
Masse der behandelten Teile gereinigt werden.
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Ferner können spanabhebend bearbeitete Flächen zur Erhöhung der Schmierstoffhaftfähigkeit
und für andere Zwecke nachbehandelt werden. Wie noch näher ausgeführt wird, erhöht
sich auch die Ermüdungsfestigkeit der behandelten Teile.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels.
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F ig. i zeigt die Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig.2 zeigt die teilweise geschnittene Seitenansicht des Schleuderrades mit Lagerung
und Schleifmittelzuführung; Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch das Schleuderrad
nach Linie 1-I der Fig. 2. Die in Fig. i dargestellte Maschine besteht aus dem Gehäuse
io, welches auf dem Untergestell i i steht. Die Kammer 12 im oberen Teil des Gehäuses
io dient zur Unterbringung des Schleuderrades 13, das durch den bei 15 angelenkten
Deckel 14 zugänglich ist. Der Boden 16 des Gehäuses io ist trichterförmig ausgebildet
und öffnet sich in den Behälter 17. Das Gehäuse io enthält zur Aufnahme von
Werkstücken z. B. den Drehtisch 18, der durch die Tür i9 zugänglich ist. Der Drehtisch
18 ruht auf der durch geeignete Mittel angetriebenen Welle 20.
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Der Behälter 17 enthält eine Mischung 21, die aus einer Flüssigkeit
und einem darin fein verteilten Schleifmittel besteht. Das Schleifmittel wird in
der Flüssigkeit durch das Rührrad 22 in feiner Verteilung gehalten, welches auf
der durch geeignete Mittel angetriebenen Welle 23 sitzt. Die umgerührte Mischung
hat den Charakter einer Emulsion, eines Kolloids oder einer Suspension.
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Die Mischung von Flüssigkeit und Schleifmittel wird dem Behälter 17
durch die Pumpe 24 entnommen und dem Schleuderrad 13 durch das Rohr 25 zugeführt,
welches mit dem Ventil 26 zur Einstellung der dem Schleuderrad 13 zugeführten
Flüssigkeitsmenge ausgerüstet ist.
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Die Einzelheitendes Schleuderrades 13 sind in den Abb. 2 und
3 dargestellt. Das Schleuderrad besteht aus parallelen Stirnplatten 28 und 29, die
durch die Verbindungsbolzen 30 zusammengehalten werden. Die Stirnplatten
28 und 29 besitzen radial verlaufende Nuten 31 zur Aufnahme der Schleuderradschaufeln
32, die durch Paßschrauben in ihrer Lage gehalten sind. Das Schleuderrad
13 besitzt die Nabe 34, die auf der im Lager 36 gelagerten Antriebswelle
35 angeordnet ist. Die Antriebswelle 35 ist mit einem geeigneten Antriebsmotor,
beispielsweise einem Elektromotor, verbunden, der das Schleuderrad mit hoher Geschwindigkeit
anzutreiben vermag.
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Die inneren Enden 37 der Schleuderradschaufeln 32 sind verjüngt ausgebildet
und begrenzen den mittleren Raum 38, in welchen sich der zylindrische Hohlkörper
39. erstreckt. Der Hohlkörper 39 ist auf dem Konso14o drehbar gelagert. Der Innenraum
des Hohlkörpers 39 steht in Verbindung mit dem Druckrohr 25, welches zu der Kupplung
41 im Konsol 40 führt. Der Hohlkörper 39 hat die Auslaßöffnung 42 an seinem Umfang,
durch welche die Mischung von Flüssigkeit und Schleifmittel in bestimmter Richtung
auf das innere Ende der Schleuderschaufeln 32 austritt.
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Die Richtung des vom Schleuderrad abgegebenen Schleifmittelstromes
kann durch Einstellung der Winkelstellung der Auslaßöffnung 42 des Hohlkörpers 39
geändert werden. Der Einstellmechanismus besteht aus dem Handrad 43 auf der Welle
44. Die Welle 44 ist in dem Lager 45 gelagert und trägt an ihrem äußeren Ende das
Stirnrad 46, welches mit dem Zahnkranz 47 des Hohlkörpers 39 kämmt. Eine Drehung
des Handrades 43 bewirkt eine Drehung des Hohlkörpers 39 gegenüber dem Lagerkonsol4o
und Einstellung der Richtung, in welcher die Flüssigkeitsmischung durch die Öffnung
42
gegen das innere Ende der Schaufeln 32 des Rades 13 austritt und damit der Richtung
des Schleifmittelstromes.
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Wird das Schleuderrad 13 mit hoher Geschwindigkeit angetrieben und
ihm eine Mischung von Schleifmitteln und Flüssigkeit zugeführt, so entsteht der
aus Teilchen oder Tröpfchen bestehende Strahl 48 (Fig. i), der gegen die Drehplatte
18 gerichtet ist.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Der Behälter 17 der
Maschine wird mit einer Mischung einer geeigneten Flüssigkeit und eines fein verteilten
Schleifmittels gefüllt. Die zu behandelnden Teile werden auf den Drehtisch 18 gelegt
bzw. gestellt. Das Kreiselschleuderrad 13 wird auf die Arbeitsgeschwindigkeit gebracht
und die flüssige Mischung durch Öffnen des Ventils 26 auf das Rad 13 gegeben. Der
Rührer 22 rührt die Mischung von Schleifmitteln und Flüssigkeit um, so daß die Mischung
den Charakter einer gleichmäßigen Emulsion beibehält.
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Der Drehtisch 18 bewegt die zu behandelnden Teile langsam durch den
Strahl48, der von dem Schleuderrad abgegeben wird. Die Oberflächenbehandlung kann
einfach durch Zudrehen der Zuführungsleitung für die Mischung von Schleifmitteln
und Flüssigkeit beim Ventil26 unterbrochen werden, wonach die auf dem Drehtisch
befindlichen Teile entfernt werden können.
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Die Drehung des Drehtisches kann auch beliebig unterbrochen werden,
um die Mischung den Teilen zuzuführen, während diese stillstehen.
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Die Oberfläche der behandelten Teile ist im Aussehen und ihren mechanischen
Eigenschaften einer gehonten Oberfläche vergleichbar. Verunreinigungen werden entfernt
ohne Veränderung der engen Toleranzen der behandelten Teile. Dies ist von besonderer
Bedeutung bei der Aufarbeitung bzw. Instandsetzung von Teilen von Arbeits- oder
Kraftmaschinen, wie z. B. Motorenteilen.
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Das Verfahren ist sehr wirtschaftlich und bedarf nur eines Bruchteiles
der für das übliche Honen benötigten Zeit.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der gleichmäßigen Wirkung
des Strahles über eine große Fläche hinweg, zum Unterschied von Verfahren und Maschinen,
die nach dem Luftstrom-oder Flüssigkeitsstromprinzip arbeiten, bei welchem die Strahlen
gewöhnlich ein störendes Spurenmuster auf den behandelten Oberflächen hinterlassen.
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Hervorzuheben ist ferner das ungewöhnlich günstige Verhältnis zwischen
zugeführter Mischungsmenge und hierfür verbrauchter Leistung. Die für die Zuführung
einer bestimmten Mischungsmenge erforderliche Leistung beträgt bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren nur einen sehr kleinen Bruchteil der Leistung, die bei Verfahren erforderlich
ist, welche einen Luftstrom zur Beschleunigung der Mischungsteilchen verwenden.
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Bei der Erfindung werden keine störenden Luftmassen bewegt, welche
die Tendenz haben, auf der zu behandelnden Oberfläche einen Abschirmfilm oder ein
Kissen zu bilden, durch welches die Schleifmittel- und Flüssigkeitsteilchen hindurchgetrieben
werden müssen. Infolgedessen wird eine wirksamere Behandlung der Oberfläche erzielt.
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Weiterhin ist festgestellt worden, daß die erfindungsgemäße Behandlung
von Maschinenteilen die Ermüdungslebensdauer der Teile erheblich erhöht. Dies beruht
auf der Beseitigung und Ausrundung scharfer Kerben und Risse, die, wenn auch nur
von mikroskopischer Größe, praktisch an allen bearbeiteten Teilen zu finden sind
und den Bruch des Materials einleiten.