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Dünne metallische Feile und Verfahren sowie Vorrichtung zu ihrer Herstellung
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fehlerhafte Formlinge als Abfall weggeworfen werden mussten.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine solche dünne Feile als metallische Folie mit sehr geringem Aufwand an Metall, Zeit und Lohn und in grossen Flächen herzustellen, so dass sie durch deren Aufteilung in kleinere, auf eine Unterlage entsprechender Form aufzuklebende Teile unterteilt werden kann und sich einerseits insgesamt die Herstellungskosten wesentlich herabsetzen lassen, anderseits durch entsprechende Querschnittsgestaltung zugleich erreicht wird, dass die bearbeiteten Oberflächen des Werkstückes äusserst glatt, d. h. ohne Rinnen bzw. Rillen, werden, bei einer bevorzugten Ausführungsform sogar zugleich hochglanzpoliert sind.
Die Feile soll ferner gleichzeitig selbst eine grosse Oberfläche aufweisen, so dass die mit ihr vom Werkstück abgetrennten Teile nicht in den Hohlräumen zwischen den Schneidkanten liegen bleiben und sie verstopfen, vielmehr aus ihnen von selbst sofort wieder herausfallen bzw. leicht herausgewischt werden können.
Die Erfindung löst diese Aufgabe zunächst dadurch, dass die Feile aus einer galvanisch oder strom- 10saufeinerNegativformaufgebautenFolie aus einem Niederschlag von Hartmetall, vorzugsweise Hartnickel besteht. Vorzugsweise verlaufen die Randbereiche der glatten hochglänzenden Hohlräume, wie an sich bekannt, etwa senkrecht zur Feilenfläche, und es sind zur Erzielung einer polierenden Wirkung die parallel zur Feilenfläche verlaufenden Stirnflächen der zwischen den Hohlräumen verlaufenden Zahnleisten, wie gleichfalls bekannt, mindestens 10 li breit.
Es sei darauf hingewiesen, dass im folgenden die Feilenfolie auch kurz "Folie" genannt wird. Wenn
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er in einem Bade unter Verwendung von Gleichstrom auf dem Wege Anode/Kathode erzeugt ist. Wenn von einem"stromlos"erzeugten Metallniederschlag gesprochen wird, sie darunter verstanden, dass er nach dem Reduktionsprinzip durch Jonenaustausch in einem entsprechenden Bade erzeugt wird.
Bei einer besonderen Ausführungsform dieser Feile ohne zugleich polierende Wirkung, die dafür aber die Werkstückoberfläche stärker angreift, liegen die Ränder der symmetrisch konkaven Hohlräume, wie an sich bekannt, unter Bildung eines spitzen Winkels abstandslos aneinander. In beiden Fällen wird durch die zirka 900 betragenden Arbeitswinkel der Schneidkanten erreicht, dass sie wie ein Schaber wirken. Wenn eine dieser beiden dünnen Feilen sich kreuzende Zahnleisten aufweist, haben diese auch im Bereich der Kreuzungsstellen gleiche Höhe.
Bei einer Feile dieser Art, die in Form einer Scheibe ein motorisch angetriebenes umlaufendes Werkzeug darstellt, deren Oberfläche sektorförmige Bereiche aufweist, in denen die Zahnleisten parallel zu deren radialer Mittellinie verlaufend angeordnet sind, besteht die Scheibe aus einer einstückigen Folie.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer Feile grösserer Härte wird der dem Werkstück zugekehrte Teil des Querschnittes der Folie aus einem stromlos erzeugten Metallniederschlag, der übrige Querschnittsteil der Folie aus einem auf ersterem galvanisch erzeugten Metallniederschlag gebildet.
Ein Verfahren zur Herstellung dieser Folien für Feilen mit gleichzeitig polierender Wirkung besteht darin, dass in an sich bekannter Weise (zur Erzeugung einer Negativform) auf eine metallische Platte mit lichtempfindlicher Schicht ein dem zu erzeugenden Muster entsprechendes Musterbild aufkopiert und nach der Entwicklung und Härtung der Schicht auf deren leitenden Teilen zunächst galvanisch oder stromlos unter Ausnutzung des Seitenwachstums je ein im Querschnitt konvexer Metallniederschlag aufgebaut wird, bis die Ränder der Metallniederschläge einen Abstand aufweisen, der dem gewünschten Abstand der Seitenflächen der Zahnleisten entspricht, und dass darauf nach dem Aufbringen einer elektrisch leitenden Trennschicht auf der Oberfläche der Negativform die positive ablösbare Folie galvanisch oder stromlos aus Hartmetall bzw. Hartnickel erzeugt wird.
Zur Erzeugung von Folien für die Herstellung von Feilen mit härterer Arbeitsfläche wird so verfahren, dass nach stromlosem Aufbau einer dünnen Oberschicht der ablösbaren Folie auf dieser die übrige Schichtdicke galvanisch aufgebaut wird. Die Härte der Arbeitsfläche kann bei dieser Ausführungsform des Verfahrens noch dadurch gesteigert werden, dass die fertige, von der Negativform abgelöste Folie zur Härtung der der Negativform zugewendeten Schicht einer Wärmebehandlung unterworfen wird.
Eine Negativform zur Durchführung des angegebenen Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine Metallplatte mit geschliffener Oberfläche, auf der ein der positiven Feilenfolie entsprechendes Bild aufgedruckt oder auf photographischem Wege aufkopiert ist, in weichem Bild stromundurchlässige Flächen mit stromdurchlässigen Flächen abwechseln, auf denen auf galvanischem Wege unter Ausnutzung des Seitenwachstums die stromundurchlässigen Flächen übergreifende konvexe Vorsprünge aufgebracht sind, deren äussere Ränder sich bis auf einen Abstand von mindestens 10 J1 nähern und mit der Oberfläche der stromundurchlässigen Flächen je einen Winkel von zirka 900 bilden die konvexen Vorsprünge sind
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dabei mit einer elektrisch leitfähigen Trennschicht überzogen bzw. verchromt.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass bei Verwendung von Hartmetaliniederschlägen wie Hartnickel, für diese Feilen bereits Härten bis zu 60 Rockwell erreicht werden, mit denen sich härtere Kunststoffe und auch Messing in dieser Weise bearbeiten lassen.
Die Härte der Feile kann aber auch durch die angegebenen Massnahmen noch wesentlich gesteigert werden, z. B. auf 75 Rockwell, so dass man mit ihr auch Materialien grosser Härte wie Stahl abzutragen vermag, wobei die erzeugten Oberflächen zugleich poliert sind.
Wenn ein Metallniederschlag galvanisch oder stromlos auf einer völlig ebenen Fläche, z. B. einem Spiegelglas, gebildet wird, dann legt sich ein Molekül des Metalles neben das andere flächenmässig genau auf der Unterlage ab, wodurch das höchste Mass an Glätte erreicht wird, so dass man diese Oberflächen der Hohlräume und der Schneidkanten als molekularglatt bezeichnen kann.
In den Zeichnungen ist die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Feilenfolie in starker Vergrösserung, Fig. 2 eine Teilansicht einer Negativform zur Herstellung dieser Folie in gleich starker Vergrösserung, die Fig. 3 und 4 sind Draufsichten auf eine mit einer solchen Folie versehene Feile (z. B.
Nagelfeile) mit parallelen bzw. sich zugleich kreuzenden Zahnleisten, die Fig. 5 und 6 zeigen unter Verwendung dieser Folie hergestellte scheibenförmige Werkzeugeinzwei verschiedenen Ausführungen, Fig. 7 zeigt ein mit einer derartigen Folie versehenes walzenförmiges Werkzeug, Fig. 8 eine Draufsicht auf die gleichfalls stark vergrösserte Arbeitsfläche eines solchen Bleches mit sich entsprechenden Fig. 3 und 6 kreuzenden Zahnleisten, Fig. 9 ein unter Benutzung der auf der Negativform aufgebauten abziehbaren Folie hergestelltes feilenartiges Werkzeug, Fig. 10 eine mit Ätzung der Metallplatte hergestellte Negativform, Fig. 11 eine ohne Ätzung der Metallplatte hergestellte Negativform, die beiden letztgenannten Figuren wieder in stark vergrössertem Massstab und Fig.
12 eine perspektivische Ansicht der Arbeitsschicht von unten bei kreuzförmigen Verlauf der Schneidkanten ähnlich der Fig. 8.
Die galvanisch aus Hartmetall, vorzugsweise Hartnickel, aufgebaute Feilenfolie --1-- besitzt eine Stärke je nach dem Verwendungsfall, z. B. von 20 li und linienförmige Zahnleisten --la--, die durch die Arbeitsebene bildende hochglänzende stimflächen --1b-- von z.B.20 Breite begrenzt werden.
Zwischen je zwei Zahnleisten--ja, lb--liegt ein konkaver vertiefter Raum--l c¯- mit ebenfalls hochglänzender Oberfläche. Diebeiden Stimflächen --1b-- werden von Schneid- oder Schabekanten --1@--
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Hartnickelbad galvanisch aufgebaute Folien solcher Art besitzen eine Härte von bis zu 60 Rockwell. Sie lassen die feilenartige Bearbeitung von entsprechenden Werkstücken zu, die bei dieser Behandlung zugleich einehochglänzende Oberfläche erhalten. Sie sind daher im besonderen Masse geeignet als Nagelfeilen (Fig. 3 und 4), die sowohl die Nagelfläche als auch ihre Ränder polieren, wie wenn sie lackiert wären.
Die galvanische Herstellung dieser Folien --1-- erfolgt auf einer galvanisch hergestellten Negativform (Fig. 2 und 10). Diese besteht hier aus einer Metallplatte --3-- mit geschliffener Oberfläche oder einer Metallfolie, die auf eine Kunststoffplatte aufgeklebt ist, wie sie heute bei gedruckten Schaltungen Verwendung findet. Auf ihrer Oberfläche wird zunächst zur Erzielung des Zahnleistenbildes der Feilenfolie eine Isolierstoffschicht aufgedruckt oder unter Benutzung einer lichtempfindlichen Schicht auf bekanntem photographischem Wege aufkopiert. Zwischen den belichteten und gehärteten Teilen - der nicht dargestellten isolierenden Kopierschicht verbleiben schlitzartige Durchbrüche --3d--, an denen die Oberfläche der Metallplatte --3-- freiliegt, nachdem die Kopierschicht dort entfernt worden ist.
Gegebenenfalls kann auch eine Tiefätzung mit nachfolgender Isolierstoffausfüllung erfolgen (Fig. 11). Wenn diese so vorbereitete Platte--3, 3a--in ein galvanisches, vorzugsweise Nickelbad, eingebracht wird, setzt sich zunächst auf den freien Flächen-3-bis zur Oberfläche von --3a-- hin
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beim späteren Erzeugen der Folie --1-- auch deren zugewendete Flächen Hochglanz besitzen, wie er sonst durch eine Polierbehandlung üblicher Art nicht besser erzeugt werden könnte. Damit die später darauf aufzubauende Folie --1-- sich abtrennen lässt, wird die soweit fertiggestellte Negativform in an sich bekannter Weise mit einer elektrisch leitenden Trennschicht, z.
B. durch Behandlung mit Ammoniumbichromat, versehen oder auch in diesem Bereich verchromt.
Zur Entfernung von Vorsprüungen wie z. B. des sichtbaren Angussrestes bei Spritzlingen aus Kunststoff oder Metall eignet sich ein scheibenförmiger Werkzeugträger --2--. der mit einer scheibenförmigen Folie-l-beklebt ist und in seiner Ebene rotiert (Fig. 5). Bei Behandlung mit diesem Werkzeug --1, 2-- wird der Angussrest so beseitigt, dass die Stelle praktisch nicht mehr erkennbar ist. Es empfiehlt sich, die scheibenförmige Folie-l-in sektorförmige Bereiche aufzuteilen, in denen die Zahnleisten --1 a¯- zu deren radialer Mittellinie parallel verlaufend angeordnet sind. Die Zahnleisten - können auch gekreuzt verlaufen (Fig. 6). Hier kann auf eine sektorförmige Aufteilung verzichtet werden.
Bei geeigneter Stärke werden die Folien-l-schon selbsttragend. Sie können auch paarweise mit ihren Rückseiten aneinandergeklebt werden, wenn auf eine besondere handgriffbildende Unterlage verzichtet werden soll. Sie wäre dann also zweiseitig wirksam.
Fig. 7 zeigt eine walzenförmige Ausführung des Werkzeugs, auf dessen Umfang eine entsprechende streifenförmige Folie --1-- aufgeklebt ist, wobei die Zahnleisten--la--aber auch wie bei den Fig. 3 und 6 gekreuzt verlaufen können. Mit einem solchen schmalen walzen- oder fräserförmigen Werkzeug lassen sich die erwähnten Angussreste besonders leicht abtragen.
Fig. 8 zeigt die Ansicht einer Folie --1--, deren Zahnleisten --1a-- und Stimflächen --1b-- sich im Winkel kreuzen. Dort wird besonders klar erkennbar, dass die Zahnleisten --1 a¯- und demnach auch die Stirnflächen-lb-an den Kreuzungsstellen in gleicher Höhe verlaufen, also nicht, wie es bei aufgehauenen Feilen der Fall ist, unterbrochen sind.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 nur dadurch, dass die Ränder der konkaven vertieften Räume --1c-- sich zur Bildung besonders scharfer Schneid- oder Schabe- kanten-1-jabstandslosberühren. Auch in diesem Falle ist die scharfe spitzwinkelige Schneid- oder Schabekante --1 d¯- molekularglatt, o dass sie nicht wie andere Feilen in der bearbeiteten Oberfläche Rillen bildet.
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Die Metallplatte --3-- kann aber auch (Fig. 11) in bekannter Weise als Matrize bei Verwendung einer umgekehrtenBildvorlage an den unbelichteten Stellen tiefgeätzt werden, worauf die so gewonne-
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vorteilhaft so verfahren, dass nach dem Aufbau einer nur dünnen harten Metallniederschlagsschicht bis zu der in Fig.
9 gestrichelt dargestellten Linie-l'-im stromlos arbeitenden Bad auf dieser Schicht nun im galvanischen Bade die übrige Schichtstärke aufgebaut wird, wobei man schneller und billigere aufbaubare Metalle, wie Kupfer oder Weichnickel verwenden kann.
Man kann auch die von der Negativform abgezogene Folie --1,1'-- bekannten unter Wärmeanwendung verlaufenden Härteverfahren unterwerfen.
Fig. 12 lässt besonders deutlich erkennen, dass bei dieser Ausführungsform die Ränder der die kon-
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ausserordentlich scharf sind.
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