Verfahren und Vorrichtung zum Polieren von Flächen. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Polieren von Flächen durch pneumatisches Aufspritzen eines in einer Flüssigkeit suspen dierten Poliermittels auf die zu polierende Fläche. Das Verfahren ist dadurch gekenn zeichnet, dass eine wässerige Emulsion mit darin suspendierten Poliermittelpartikelchen verwendet wird, wobei die Grösse der Par- tikelchen kleiner als 149 Mikron, vorzugs weise 22 bis 11 Mikron, ist.
Die Erfindung betrifft auch eine Vor richtung zur Durchführung des erfindungs gemässen Verfahrens.
Diese weist eine Pumpe auf, die das Po liermittel in konstanter Bewegung in einem Kreislauf hält, zu welchem ein anderer Kreis parallel verläuft, der eine mit komprimierter Luft betriebene Düse aufweist, um das Polier mittel gegen die zu polierende Fläche zu spritzen.
In den Figuren der beiliegenden Zeich nungen ist ein Ausführungsbeispiel der erfin dungsgemässen Vorrichtung dargestellt.
In Fig. 1 ist die Vorrichtung teilweise in Vorderansicht und teilweise im Schnitt ge zeigt, wobei es sieh um eine Doppelanlage handelt.
Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die Fig.1. Fig.3 ist eine vergrösserte Einzelansicht einer Ausführungsform der Düse.
Fig.4 ist eine vergrösserte Einzelansicht einer andern Ausführungsform der Düse. Fig.5 ist eine vergrösserte Einzelansicht der Pumpe. Die Vorrichtung ist als Doppelanlage aus gebildet und besitzt zwei Abteile A und B, an welche aber noch mehr Abteile zur nachein- anderfolgenden Verwendung angebaut wer den können.
Die Behandlungskammer 7 enthält ein Re servoir 8 mit querverlaufenden Trägern 9, die bei 10 (Fig.1) ausgenommen sind, um die Stangen 11 aufzunehmen, die das zu polie rende Werkstück tragen. Durch Vermehrung oder Verminderung der Stangenzahl und deren Abstände können sämtliche Werkstück arten aufgenommen werden. Wenn das Werk stück unregelmässig ist und einen vorstehen den Teil aufweist, kann zwischen den Stangen eine Öffnung freigelassen werden, um diesen Teil aufzunehmen.
Die Behandlungskammer 7 besitzt vorzugsweise eine mit einem Fenster 15 versehene Vorderwand 14, die auch eine mit einem Vorhang 17 verschlossene Öffnung 16 aufweist, welcher Vorhang aus aufgehäng ten Streifen besteht, zwischen denen der die Düse 20 speisende Schlauch eingeführt wird und durch welche der Arbeiter mit den Hän den greifen kann, um mit der Düse und dem Werkstück zu manipulieren, während er durch das Fenster 15 beobachten kann.
Die Vorrichtung weist auch eine Kammer 21 auf, in welcher der Arbeiter stehen kann, wobei deren Eingang 22 ganz oder teilweise mittels einer Flügeltüre oder einem Vorhang 23 abgeschlossen ist.
Eine Austrittsleitung 24 führt von einer in der Nähe vorzugsweise etwas über dem Boden des Reservoirs 8 gelegenen Stelle zum Einlass der Zentrifugalpumpe -26. Die Pumpe 26 ist speziell zum Fördern von feste Fremd körper enthaltenden Flüssigkeiten ausgebil det. Der Pumpenläufer 27 ist direkt auf der Welle 28 montiert, die in im Gehäuse 29 an gebrachten Lagern läuft. Die Pumpenwelle hat daher im Pumpengehäuse selbst kein La ger. Das Gehäuse besitzt jedoch eine Hülse 30, die sich entlang der Welle erstreckt und bei 31 an der Eintrittsstelle der Welle ins Pumpengehäuse eine Packung enthält. Der Läufer ist so entworfen, dass er auch.von der Seite der Packung her ansaugt.
Als weiteres Abwehrmittel gegen ein Eindringen des Po liermittels in die Packung ist ein Rohr 32 an geordnet, das von einem elektromagnetischen Ventil 33 gesteuert wird und mit einer Was ser- oder andern Druckleitung in Verbindung steht.
Ein Zeitschalter 35 steuert das Ventil 33 in bestimmten Intervallen, um Druckwas ser von der Leitung 34 in die Packung 31 strömen zu lassen, wodurch irgendwelches Poliermaterial, das von der Pumpenseite her in. die Packung eingedrungen sein könnte, herausgespült wird. Wenn ein konstanter schwacher Durch- flüss durch das Rohr 32 in die Packung und dann in die Pumpe aufrechterhalten würde, so würde dennoch die geringste, dauernd durchfliessende Menge das Poliermittel zu sehr verdünnen, und wenn der Durchfluss sehr gering ist, können Unterbrechungen auf treten, und die Kontrolle wird schwierig.
Durch kurzzeitiges und weites öffnen des Ventils in Intervallen wird die notwendige Spülung ohne diese Nachteile erreicht, und die Verdünnung des Poliermittels kann .genau überwacht und dementsprechend korrigiert werden.
Eine abgemessene Menge des Poliermate rials ist bei 36 im Reservoir .8 gezeigt. Nach dem das Poliermaterial von der Pumpe 26 aus dem Reservoir abgesaugt worden ist, wird es in den erhöhten Tank 370 gefördert, wo es bei 38 mittels einer Überlaufleitung 39 auf konstantem Niveau gehalten wird, welche Lei= tung die überlaufende Flüssigkeit zum Reser voir zurückführt.
Vom T-Stück 40 aus, das bedeutend über ; dem Boden des Tanks 370 liegt, führt die Lei tung 41 zum Schlauch 42, der die Verbindung mit der Düse herstellt. Der andere, zur Düse führende Schlauch 43 ist der Luftschlauch, der mit der Leitung 44 verbunden ist, welche ; Druckduft führt, und die Verbindung wird von einem Ventil 45 gesteuert. Zur Bedie nung durch den Arbeiter ist an der Düse bei 46 ein weiteres Ventil angeordnet.
Die Düse 20 ist in Fig. 3 ausführlich dar gestellt. Sie besitzt einen Durchgang 47 für das Poliermittel, welcher Durchgang 47 zum auswechselbaren Mundstück 48 führt, mit dem die Luftleitung 49 bündig ist.
Für andere Arbeiten kann die in Fig.4 gezeigte Düse 20' verwendet werden, wobei die Verbindungen zu ihr dieselben sind. Das auswechselbare Mundstück 50 ist aber in bezug auf den Zuleitungsschlauch schräg an geordnet. Die Luftleitung 57. ist axial aus gerichtet mit dem Mundstück 50.
Das Poliermittel ist eine wässerige Emul sion, welche bestimmte Mengen Flüssigkeit und Polierpulver enthält, das in der Flüssig keit suspendiert ist. Früher schon wurden Flüssigkeiten als Träger für das Poliermate rial verwendet, jedoch wurde das Poliermit tel im allgemeinen bei der Düse dem Träger zugeführt.
Bei Sandstrahlgebläsen ist das feinste noch brauchbare Poliermittel von der Grösse von 177 Mikron Durchmesser und alle Ver suche, einen Flüssigkeitsträger für Poliermit tel zu verwenden, ergaben die Verwendung derselben Poliermittelsorten, wie sie in pneu matischen Sandstrahlgebläsen angewendet werden.
Es ist gefunden worden, dass, wenn feineres Poliermittel und emulgierendte Agen- tien verwendet werden, es möglich ist, das Po liermittel in Suspension zu halten mit der gesamten Menge der konstant zirkulierenden- wässerig en Emulsion, weshalb es möglich ist, eine Im wesentlichen gleichmässige Verteilung des Polierpulvers in der Flüssigkeit<B>zu</B> er reichen. Für die Hochpolitur, welche erstrebt wird, muss die Feinheit des Poliermittels möglichst hoch sein. Wie bereits oben er wähnt, sind Polierpartikel von 177 Mikron Durchmesser die feinsten beim Sandstrahlen bisher verwendeten.
Feinere bekannte Polier mittel zum Läppen und für andere Feinpoli turen haben ungefähr 22 Mikron Durchmes ser. Dies ist ungefähr die Feinheit von Tal kumpulver. Die Polierpulver, welche im vor liegenden Fall verwendet werden können, rei chen von 149 Mikron bis 5,5 Mikron, welch letzteres ein nicht fühlbares Pulver ist. Die gewöhnliche Grösse reicht von 22 Mikron bis 11 Mikron.
Die Flüssigkeit ist vorzugsweise Wasser mit chemischen Zusätzen. In der beschriebe nen Vorrichtung wird für gewöhnliche Ar beiten 22,68 kg Polierpulver in trockenem Zu stand, auf 22,68 kg Wasser verwendet. Dem Wasser wird ein rostverhinderndes Mittel zu gesetzt.
Ferner wird dem Wasser ein geeignetes Netzmittel zugesetzt, wobei für die oben an gegebene Menge nur ein Teelöffel voll genügt. Diese Chemikalien haben die Wirkung emul- gierender Agentien, indem sie dazu beitragen, die Poliermittelteilchen in Suspension zu halten.
Wenn die Toleranzen des Arbeitsstückes eine feinere Polierwirkung erforderlich ma chen, kann die Polierpulvermenge in bezug auf die Wassermenge reduziert werden. Wenn die Toleranzgrenzwerte beispielsweise 2,5 Mi- kron sind, soll nicht nur ein ganz feines Po lierpulver verwendet werden, sondern es soll zum Beispiel auch nur 13,61 kg Polierpulver in 31,75 kg Wasser suspendiert werden. Die Menge des emulgierenden Agens kann gemäss i der Feinheit des Polierpulvers ebenfalls ge ändert werden.
Während irgendwelches Polierpulver ver wendbar ist, wie beispielsweise Quarzpulver, so ist es doch sehr günstig, ein zerkleinertes natürliches Material züx verwenden, das im Staate Arkansas, Vereinigte Staaten von Amerika, gefunden wird und unter dem Na- men Novaculite bekannt ist. Dieses Mineral enthält geringe Mengen von Borsulfat, das ein Rostschutzmittel ist.
Bei Verwendung der angegebenen Mengen Poliermittel wird eine Pumpe 26 mit einer Förderleistung von ungefähr 37,8 Liter pro Minute benützt. Eine solche Pumpe lässt die gesamte Poliermittelmenge mit beträchtlicher Geschwindigkeit durch den Apparat zirkulie ren. Bei Verwendung von Pressluft von 6,328 kg/cm2 und einer Menge von 2,8 wird die dargestellte Düse das Polier mittel in einer solchen Menge gegen das Werkstück spritzen, dass dieses von 3,6 bis 5,4 kg Poliermaterial pro Minute getroffen wird.
Der Endzustand der bearbeiteten Fläche der bei Anwendung dieser feinsten Polierpul ver in wässeriger Emulsion erreicht wird, ist von ganz anderem Aussehen gegenüber dem Endzustand, der mittels bekannter Verfahren erreicht werden kann. Die behandelte Fläche erscheint bei Berührung samtartig weich und satinähnlich im Aussehen. Dies rührt von einer Diffusion des Lichtes her, die anzeigt, dass die Fläche trotz ihrer augenscheinlichen Glätte kleinste Zellen oder Vertiefungen auf weist, in denen das Schmiermittel festgehal ten wird, wenn die Fläche als Lager verwen det wird. Es wurde gefunden, dass dieser Endzustand für die Lagerflächen günstiger ist als der bekannte glänzende Zustand.
Es ist günstiger, Luft zu verwenden an statt Wasser, um den aus der Düse austreten den Strahl zu erzeugen. Wenn nämlich Was ser verwendet würde, würde sich die Emul sion beständig verändern. Es ist wegen der Kontrolle der Art des Endzustandes und der Menge des zu entfernenden Metalles wichtig, dass das Verhältnis von Poliermittel zu Was ser in der Emulsion relativ konstant bleibt. Ferner lässt es die Tatsache, dass der Emul sion Chemikalien zugesetzt sind, wünschens wert erscheinen, eine unangemessene Verdün nung zu vermeiden.
Da das einzige der Emul sion zugesetzte Wasser dasjenige ist, das durch die Packung der Pumpe dringt, kann mit einer einzigen Emulsionsfüllung während langer Zeiträume'gearbeitet werden, ohne dass sich die festgelegten Verhältniszahlen der Be standteile wesentlich ändern. Die Luft allein würde jedoch nicht genügen, um den Polier mittelstrahl zu erzeugen, wenn sie auch die Emulsion zur Düse fördern müsste, da dann dem Strahl viel Kraft verlorengehen würde.
Man bemerkt, dass die von der Pumpe 26 auf rechterhaltene Zirkulation derart ist, dass je derzeit eine genügende Poliermittelmenge im erhöhten Tank 37 vorhanden ist, und zwar bei gleichbleibendem Druck, wobei die Flüs sigkeit unter Wirkung der Schwerkraft in und aus der Düse fliesst, sei das Luftventil nun offen oder geschlossen. Die einzige Auf gabe der Luft besteht daher darin, dem aus der Düse austretenden Strahl die notwendige Kraft zu erteilen.
Die vom Werkstück abgeschliffenen Me tallpartikel setzen sich entweder im Sumpf 8 oder in dem unterhalb dem Auslass 40 gele genen Teil des Tanks 370 ab. Wenn das Po liermaterial von Zeit zu Zeit ersetzt wird, können diese schwereren Teile entfernt wer den. Während sie infolge der durch die Pumpe erzeugten Zirkulation und infolge des emulgierenden Agens bis zu einem gewissen Grad suspendiert bleiben, so schlagen sie sich doch nieder, wenn die Pumpe aufhört zu ar beiten, während die extrem feinen Partikel des Poliermaterials ständig suspendiert blei ben.
Ein wichtiger Vorteil liegt in der Tat sache begründet, dass eine weitgehende An wendungsmöglichkeit besteht, und zwar vom gröbsten Abgraten bis *zum feinsten Honen und Polieren. Es ist möglich, vier- bis sechs mal so viel Gewicht an Poliermaterial pro Mi nute zu fördern, als bei einer bisher bekannt gewordenen Flüssigkeitpoliervorrichtung, wo bei ein derart genaues Arbeiten ermöglicht ist, dass auch die heikelsten Teile fertig be arbeitet werden können.
Die Ursache für das im wesentlichen voll ständige Ausbleiben einer Rostbildung, wenn Novaculite verwendet wird, ist nicht bekannt.