DE965296C

DE965296C - Verfahren und Einrichtung zum Feinbearbeiten von Werkstueckoberflaechen

Info

Publication number: DE965296C
Application number: DEW11932A
Authority: DE
Original assignee: WMF Group GmbH
Current assignee: WMF Group GmbH
Priority date: 1950-08-14
Filing date: 1950-08-15
Publication date: 1957-06-06

Description

Verfahren und Einrichtung zum Feinbearbeiten von Werkstückoberflächen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Feinbearbeiten, wie Schleifen, Polieren od. dgl., von Werkstückoberflächen mittels an den zu bearbeitenden Oberflächen des Werkstückes entlang führbaren Bearbeitungsmittels sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Die Erfindung ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, zum Feinbearbeiten von Werkstücken mit sich über verschiedene Ebenen erstreckenden Oberflächen oder sonstigen komplizierten Formen bestimmt, wie z. B. solchen mit verschiedenartig geneigten oder gekrümmten, übergangslos ineinander verlaufenden Flächen, Verzierungen od. dgl. Bei Werkstücken dieser Art kommt es vielfach vor allem auf die Erzielung schön geschliffener und polierter Oberflächen an, wie beispielsweise bei der Feinbearbeitung von Löffeln oder anderen Besteckteilen. Jedoch beschränkt sich die Erfindung nicht auf diese Anwendung, sondern die erfindungsgemäße Einrichtung eignet sich auch zur Feinbearbeitung von genau zu schleifenden Werkstücken, wobei Oberflächen jeder Güte erzeugt werden können.
Die Bearbeitung solcher, insbesondere kompliziert geformter Werkstückoberflächen mit Hilfe von starren oder nachgiebigen Schleifscheiben ist umständlich, zeitraubend und teuer, da der Arbeiter die Werkstücke von Hand, gegebenenfalls unter Beifügung eines Schleifmittels, wie Sand, Schmirgel, Bimsmehl, Korund od. dgl., an die Schleifscheibe pressen und dabei entsprechend den verschiedenen Oberflächenformen hin- und herbewegen muß. Diese Arbeitsweise ergibt nur geringe Leistungen, erfordert aber trotzdem sehr viel Geschicklichkeit und Körperkraft und ist außerdem sehr gesundheitsschädlich. Eine Bearbeitung der in Rede stehenden Werkstückoberflächen durch Trommeln oder Sandstrahlen ist zu grob und daher für die Herstellung von Flächenschliffen und glatten, glänzenden Oberflächen ungeeignet.
Die Erfindung bezweckt, diese Mängel der bekannten Feinbearbeitungsverfahren zu beseitigen. Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß ein in losem, z. B. pulverförmigem, körnigem oder breiförmigem Zustand befindliches Schleif-, Polier- oder sonstiges Bearbeitungsmittel im wesentlichen unter statischem Druck gehalten und an den zu bearbeitenden Werk stückoberflächen entlang bewegt wird. Hierdurch unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren von den Methoden, bei denen das Bearbeitungsmittel im wesentlichen durch Wirkung der Zentrifugalkraft unter Druck gehalten wird.
Die Einrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens können in verschiedener Weise ausgebildet sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Masse des losen Bearbeitungsmittels, z. B. eines mehr oder weniger feinkörnigen Schleifmittels, von einer ortsfesten Werkzeugschale begrenzt werden, wobei das Werkstück an oder in der Bearbeitungsmittelmasse bewegt, z. B. gedreht, verschwenkt oder hin- und herbewegt wird. Umgekehrt kann die Bearbeitungsmittelmasse auch in einer beweglichen, z. B. drehbar angeordneten oder hin- und hergehenden Werkzeugschale untergebracht und an dem ortsfesten Werkstück entlang bewegt werden, oder es wird sowohl das Bearbeitungsmittel als auch das Werkstück bewegt. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung verwendet eine ortsfeste Werkzeugschale, in der das Werkstück ortsfest oder beweglich gehalten wird, während die Bearbeitungsmittelmasse unter Druck an dem Werkstück entlang durch die Werkzeugschale hindurchbewegt wird.
Der Druck, unter dem die lose Masse des Bearbeitungsmittels bei ihrer Bewegung entlang den Werkstückoberflächen gehalten wird, kann durch einfachen Schichtdruck der ruhenden Masse oder auch durch mechanische, hydraulische, pneumatische oder sonstige Druckmittel erzeugt werden. Auch durch die Bewegung des Werkstückes in der lose ruhenden Masse des Bearbeitungsmittels, welche in gerader Richtung oder als Drehbewegung erfolgen kann, wird infolge der Massenträgheit des Bearbeitungsmittels ein Bearbeitungsdruck erzeugt. Um immer wieder frisches Bearbeitungsmittel zur Einwirkung auf die Oberfläche des Werkstückes zu bringen, können das Werkstück oder das Bearbeitungsmittel oder beide eine zusätzliche Bewegung ausführen, welche z. B. auf einer kreisförmigen Bahn erfolgen kann. Durch entsprechende Wahl der Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstückes und bzw. oder des Bearbeitungsmittels und bzw. oder der Ausweichmöglichkeit des Bearbeitungsmittels kann hierbei der Bearbeitungsdruck geregelt werden. Die Ausweichmöglichkeit kann z. B. durch die Schichtstärke des Bearbeitungsmittels zwischen Werkstück und Werkzeugschale, durch die gesamte Schichthöhe, durch die Korngröße des Bearbeitungsmittels usw. bestimmt werden.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Feinbearbeitung der Werkstückoberflächen im wesentlichen maschinell durchgeführt werden kann, so daß die Gesundheit der Arbeitskräfte nicht beeinträchtigt wird und die bisher großen körperlichen Anstrengungen vermieden werden. Da die von dem Bearbeitungsmittel beaufschlagbare Zone des Werkstückes beliebig ausgewählt werden kann und wesentlich größer ist als bei der Bearbeitung durch Schleifscheiben, wird die Schleifleistung gesteigert und die Bearbeitungszeit verkürzt. Es können hierbei mehrere Werkstücke gleichzeitig, jedoch an sich unabhängig voneinander bearbeitet werden. Die Erfindung ermöglicht eine gleichmäßige Bearbeitung von Werkstücken mit verschiedenartig geneigten, gekrümmten oder sich über verschiedene Ebenen erstreckenden Flächen, wobei die bearbeiteten Flächen übergangslos ineinanderlaufen. Auf diese Weise können auch komplizierte Formen fein bearbeitet werden, was besonders beim Feinbearbeiten von verzierten Gegenständen vorteilhaft ist.
In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsformen beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. I im Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 2 eine Feinbearbeitungseinrichtung mit ortsfester Werkzeugschale und drehbaren Werkstücken; Fig. 2 zeigt die Einrichtung der Fig. I im Grundriß mit Teilschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. I; Fig.3 zeigt eine Umkehrung der Einrichtung nach Fig. I mit drehbarer Werkzeugschale und feststehenden Werkstücken, und Fig. 4 veranschaulicht schematisch im Längsschnitt eine Feinbearbeitungseinrichtung, bei der das Bearbeitungsmittel unter Druck durch den das Werkstück aufnehmenden Hohlraum einer ortsfesten Werkzeugschale strömt.
Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. I und 2 ruht auf einem Maschinengestell 9 eine runde, oben offene Werkzeugschale Io, welche mit einer losen, feinkörnigen oder pulverförmigen Masse eines Schleif- oder Poliermittels i i gefüllt ist. Die Masse i i wird durch einen kolbenartig geführten Preßdeckel 12 unter einem Druck gehalten, welcher durch hydraulische, mechanische oder sonstige Mittel regelbar ist. ImAusführungsbeispiel wirken auf den Preßdeckel 12 zwei Druckspindeln 13, die über Schneckengetriebe 14 und Zahnrädergetriebe 15 von einem Elektromotor 16 in Drehung versetzt werden. Der Elektromotor 16 und die Getriebe 1q., 15 mit dem Preßdeckel 12 sind an einer Konsole 17 befestigt, die mittels eines Schlittens 18 in einer vertikalen Führung ig gleitend angeordnet ist. Die Konsole 17 ist mittels einer in ein Muttergewinde 2o des Schlittens I8 eingreifenden, über Schneckengetriebe 2I und Zahnradgetriebe 22 durch einen Elektromotor 23 drehbaren Gewindespindel 24 heb- und senkbar.
Der Preßdeckel I2 ist mit seinem Mittelstutzen 25 axial auf einer vertikalen, oben an der Konsole I7 befestigten Wellenführung 26 verschiebbar, in der eine Welle 27 drehbar gelagert ist. Die Welle 27 wird an ihrem oberen Ende über ein Zahnrädergetriebe 28 von einem Elektromotor 29 angetrieben, während sie an ihrem unteren, in die Werkzeugschale Io ragenden Ende einen oder mehrere Querarme 30 mit Werkstückhaltern 3I trägt. An den Werkstückhaltern 3I sind Werkstücke 32, beispielsweise Löffel, deren Oberfläche fein bearbeitet werden soll, eingespannt oder in anderer Weise befestigt. Die Halteorgane 3I, 30 usw. sind aus möglichst hartem Stahl od. dgl. hergestellt, damit sie sich bei ihrer Drehung in der Bearbeitungsmittelmasse II nicht oder nur wenig abnutzen. Gegebenenfalls können die Werkstückhalter 3I mit den Werkstücken 32 zusätzlich um die Längsachse der Querarme 3o gedreht werden oder sonstige zusätzliche Bewegungen ausführen.
Bei einer Drehung der Welle 27 bewegen sich die Oberflächen der Werkstücke 32 relativ an bzw. in dem Bearbeitungsmittel II, wie z. B. Schmirgel, Korund, Quarzsand oder einem sonstigen Schleif-oder Poliermittel, welches durch den Preßdeckel I2 unter beliebig wählbarem Druck gehalten wird. Dadurch werden die Werkstückoberflächen in der gewünschten Weise geschliffen, poliert oder sonstwie feinbearbeitet. Durch Heben der Konsole I7 mittels der Spindel 24 können die Werkstücke 32 mit ihren Halteorganen aus der Werkzeugschale Io herausgehoben und derart umgespannt werden, daß auch die vorher zur Einspannung dienenden Oberflächen bearbeitet werden können.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist auf einem Gestell 9 ebenfalls eine Konsole I7 mittels einer Spindel 2,4 heb- und senkbar. An Stelle der Welle 27 (Fig. I) ist aber hier an der Konsole I7 eine vertikale Achse 33 befestigt, deren unteres, die Querarme 30, Werkstückhalter 3I und Werkstücke 32 tragendes Ende in eine ebenfalls mit Bearbeitungsmittel II gefüllte, aber im Gegensatz zu Fig. I drehbar angeordnete Werkzeugschale 34 taucht. Die Werkzeugschale 34 wird beispielsweise durch eine vertikale, im Gestell 9 geführte Triebwelle 35 über ein Zahnrädergetriebe 36 und ein Schneckengetriebe 37 von einem Elektromotor 38 in Rotation versetzt. Ein diese Drehung mitmachender, kolbenartiger Preßdeckel 39 wird in diesem Falle über ein Druckkugellager 4o belastet, beispielsweise ähnlich wie bei Fig. I durch Spindeln I3, die über Getriebe 14 und I5 von einem in der Zeichnung nicht sichtbaren Motor I6 gedreht werden können. Bei einer Drehung der Werkzeugschale 34 bewegt sich hierbei das Schleifkorn oder ein sonstiges Bearbeitungsmittel ebenfalls an den Werkstückoberflächen der Werkstücke 32 entlang und bewirkt unter regelbarem Druck die Feinbearbeitung. Bei der in Fig. 4 schematisch veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung besteht die ortsfest angeordnete Werkzeugschale aus einem Unterteil 4I und einem Oberteil 42, deren Innenwandungen 43 bzw. 44 einen Hohlraum umschließen, welcher von dem Bearbeitungsmittel II unter Druck durchströmt wird. Das Bearbeitungsmittel wird hierbei zweckmäßig mit Luft oder vorzugsweise mit Flüssigkeit vermischt, um den Strömungsvorgang zu erleichtern. Im Ausführungsbeispiel wird das breiförmige bzw. mehr oder weniger dünnflüssige Bearbeitungsmittel aus einem Sammelgehäuse 45 mittels einer durch einen Elektromotor 46 angetriebenen Pumpe 47 in Richtung der eingezeichneten Pfeile über einen Rohrkrümmer 48 in den von den Werkzeugschalenteilen 4I, 42 umschlossenen Hohlraum gedrückt, aus welchem es durch einen Rohrkrümmer 49 wieder in das Sammelgehäuse 45 zurückfließt. Der Druck, unter dem das Bearbeitungsmittel II gehalten wird, ist hierbei z. B. durch entsprechende Drehzahl der Pumpe 47 regelbar.
In dem zwischen den Innenwandungen 43, 44 der Teile 4I, 42 befindlichen Hohlraum befinden sich ortsfest ein oder mehrere Werkstücke 5o, beispielsweise Löffel, deren Oberfläche fein bearbeitet werden soll. Das Werkstück 5o kann z. B. mittels Schraubklammern 5I an der Innenwand 43 des Unterteils 4I befestigt sein. Die Form des von den Innenwandungen der Teile 4I, 42 begrenzten Hohlraumes wird vorzugsweise der Oberflächenform des Werkstückes 5o unter Berücksichtigung der möglichen Turbulenzerscheinungen angepaßt, wobei Turbulenzen und Wirbel entweder vermieden oder zwecks verstärkter Bearbeitungswirkung absichtlich herbeigeführt werden können. Wird die Pumpe 47 in Tätigkeit versetzt, so bewegt sich die Bearbeitungsmittelmasse i i an den Werkstückoberflächen des Löffels So oder sonstiger Werkstücke entlang und schleift oder poliert diese Flächen. Durch Umspannung des Werkstückes So, vorzugsweise in einer entsprechend anders geformten Werkzeugschale, können anschließend auch die übrigen Flächen des Werkstückes, im Ausführungsbeispiel also die Innenseite des Löffels, bearbeitet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Feinbearbeiter, wie Schleifen, Polieren od. dgl., von Werkstück-- Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß ein in losem, z. B. pulverförmigem, körnigem oder breiförmigem Zustand befindliches Schleif-, Polier- oder sonstiges Bearbeitungsmittel im wesentlichen unter statischem Druck gehalten und an den zu bearbeitenden Werkstückoberflächen entlang bewegt wird.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Bearbeitungsmittel (i i) in einer dasselbe mindestens teilweise umgebenden Werkzeugschale (Io, 34 bzw. 4I, 42) angeordnet ist, in der es bei seiner Bewegung entlang den zu bearbeitenden Oberflächen der Werkstücke (32 bzw. 50) unter Druck gehalten wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bearbeitungsmittel (i i) in einer ortsfesten Werkzeugschale (Io) angeordnet und das Werkstück (32) an oder in der Bearbeitungsmittelmasse bewegt wird (Fig. I und 2).
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (5o) ortsfest oder beweglich im Inneren einer ortsfest angeordneten Werkzeugschale (4i, 42) gehalten und die Bearbeitungsmittelmasse (i i) unter Druck an dem Werkstück entlang durch die Werkzeugschale bewegt wird (Fig. 4).
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (5o) an einer der Innenflächen (43 oder 44) der Werkzeugschale befestigt ist, deren Hohlraum vorzugsweise der Oberflächenform des Werkstückes angepaßt ist (Fig. 4).
6. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsmittelmasse (i i) mit Flüssigkeit oder Luft vermischt und unter Flüssigkeits- oder Luftdruck durch die Werkzeugschale (4i, 42) gepreßt wird (Fig. 4).
7. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsmittelmasse (II) von einer beweglich angeordneten Werkzeugschale (34) begrenzt und bei deren Bewegung an dem ortsfest oder beweglich angeordneten Werkstück (32) entlang geführt wird (Fig.3).
8. Einrichtung nach den Ansprüchen i und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsmittelmasse (II) in einer drehbar angeordneten Werkzeugschale (34) untergebracht ist, in welche das Werkstück (32) einfuhrbar ist (Fig, 3).
9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Werkstücke gleichzeitig mit der Bearbeitungsmittelmasse zusammenarbeiten. Io. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen Werkstück und Bearbeitungsmittelmasse, insbesondere die Drehzahl der Werkzeugschale, variabel ist. In Betracht gezpgene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 72 618, 915 309; USA.-Patentschrift Nr. 2 2i8 353.