CH364438A - Verfahren zum Abtragen von Material von der Oberfläche von Körpern - Google Patents

Description

  Verfahren zum Abtragen von Material von der Oberfläche von Körpern    Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein  Verfahren zum Abtragen geringer     Materialmengen     von der Oberfläche von Körpern, beispielsweise von  Metallkörpern, insbesondere zum Einsenken von  Schriftzügen und Zeichnungen in solche Oberflächen.  



  Es existiert bereits eine grosse Anzahl von Ver  fahren zur Einsenkung von Schriftzügen in Oberflä  chen von Körpern, beispielsweise durch Eingravieren  oder durch Einprägen. Diese Verfahren haben sich  auch     allgemein    bewährt, solange es sich nicht um  die Einsenkung von     Miniaturschriften    handelt, bei  spielsweise um die Beschriftung von Metallteilen der  Uhren- und Apparate-Industrie. Für solche Miniatur  beschriftungen ist das Eingravieren der Schriftzüge  mit einem sogenannten     Pantographen    viel zu zeitrau  bend, da hierbei die Linienzüge der     Miniaturschrift     der Reihe nach eingraviert werden müssen.

   Diesen  Nachteil des grossen Zeitaufwandes weist das Ein  prägen nicht auf, denn hierbei wird das gesamte       Schriftbild    mittels eines entsprechend ausgebildeten  Presstempels in nur einem Arbeitsgang in die be  treffende Oberfläche eingeprägt. Da bei dem Präge  vorgang aber natürlich eine gewisse     Materiahnenge     verdrängt werden muss, bilden sich unerwünschte       aufgebördelte    Ränder längs der Linienzüge und in  nerhalb der betreffenden Körper entstehen mecha  nische     Spannungen,    die ein bei Präzisionsteilen höchst  unerwünschtes Verziehen und Verdichten zur Folge  haben können.  



  Die genannten     Nachteile    solcher mechanischer  Verfahren können durch das Einätzen der Miniatur  schriftzüge auf chemischem Wege vermieden werden.  Allerdings ist auch hier der Zeitaufwand     beträchtlich,     bis eine Einsenkung der Schriftzüge bis in eine Tiefe  von z. B. 0,1 mm     erfolgt    ist. Ausserdem bereitet das  Abdecken der nicht     anzuätzenden    Oberflächenteile  nicht     unerhebliche    Schwierigkeiten.

      Jedenfalls ist bisher kein Verfahren zur Einsen  kung     derartiger        Miniaturbeschriftungen        bekannt    ge  worden, das wie     beim    Einprägen nur einen Arbeits  gang benötigt und nur einige Sekunden dauert, aber  die betreffenden Gegenstände so wenig beansprucht,  dass weder eine mechanische     Spannung    noch eine  wesentliche     Aufbördelung    der Ränder entstehen     kann.     Auch für andere Zwecke als für die     Einsenkung    von  Schriftzügen und Zeichnungen, bei welchen ein Ab  tragen von Material von der     Oberfläche    von Körpern  stattfindet, ist dies der Fall.  



  Die vorliegende     Erfindung        betrifft    ein derartiges  Verfahren zum Abtragen geringer     Materialmengen     von der Oberfläche von Körpern und ist dadurch  gekennzeichnet, dass     die    gesamte Materialabtragung  in einem einzigen, kurzzeitigen Arbeitsgang durch  geführt wird, indem der Körper auf einer starren Un  terlage gelagert wird, gegen horizontale Verschiebun  gen durch     seitliche    Anschläge gesichert, aber frei  zur Ausführung     vertikaler    Hubbewegungen ist, dass  der Körper in Schwingungen mit einer angenähert  vertikalen Komponente versetzt wird und dadurch  eine Relativbewegung zu einem mit rippenartigen  Erhebungen versehenen Teil erhält,

   wobei die Er  hebungen durch spanabhebende     Einwirkung    Material  von der     Oberfläche    abtragen.  



  Dieses Verfahren wird     erfindungsgemäss    zur     ver-          zugfreien    spanabhebenden Abtragung von Material  von der Oberfläche     metallischer    Apparateteile ange  wendet, vorzugsweise zur     Einsenkung    von Linien  zügen.

      Die Erfindung ist nachstehend in einigen Aus  führungsbeispielen     anhand    der     Fig.    1 bis 4 der beige  fügten Zeichnung näher erläutert.     Hiervon    zeigen       Fig.    1 und 2 eine Seitenansicht bzw. einen     Grund-          riss    mit Schnitt durch den Stempel 15 nach der      Linie     II-II    einer Vorrichtung zur Einsenkung einer       Miniaturbeschriftung    in einen     Uhrenteil    in     vergrösser-          tem    Masstab ;       Fig.    3 eine schematische Wiedergabe eines  Schriftzuges ;

         Fig.    4 einen Schnitt längs der Linie     IV-IV    durch  die     Matrizenplatte    in     Fig.    1.  



  Ein     Ausführungsbeispiel    einer Vorrichtung zur  Durchführung des     vorliegenden    Verfahrens zeigen  die     Fig.    1 und 2, angewendet auf ein     Uhrenbauteil,    in  dessen Oberfläche die in     Fig.    3 angedeutete     Minia-          turbeschriftung      12     Jewels    5> eingesenkt werden soll.  Der     Uhrenbauteil    10 ist nur schematisch in stark  vergrössertem Masstab wiedergegeben und soll in  Wirklichkeit eine Längsausdehnung von nur etwa  10 mm besitzen, wobei das Schriftbild nur etwa 4     mm     Länge und 0,4 mm Höhe     aufweist.     



  Der     Uhrenbauteil    10, der mittels einer nicht ge  zeichneten     Zuführeinrichtung    automatisch und in  unverwechselbarer Lage auf eine starre Unterlage<B>11</B>  zu     liegen    kommt, beispielsweise auf eine massive ho  rizontale Stahlplatte, ist durch die drei An  schläge 12, 13 und 14 gegen Verschiebungen längs  der Unterlage 11     gesichert.    Es ist hierbei aber wich  tig, dass der Bauteil 10     vertikale    Hubbewegungen  ausführen     kann.    Ist der Bauteil 10 also so kompakt,  dass die zu bearbeitende Stelle der Oberfläche selbst  keine Biegeschwingungen ausführen kann, so darf der       Uhrenbauteil    10 nicht etwa zwischen den drei An  schlägen 12, 13,

   14 eingeklemmt sein.     Viehmehr     muss für den     Uhrenbauteil    10 ein gewisses Spiel  zur Ausführung von Schwingungen wenigstens senk  recht zur Unterlage 11 gewährleistet sein. Dement  sprechend besitzen die Anschläge 12, 13, 14 einen  Abstand a, der aber in den     Fig.    1 und 2 der Deut  lichkeit halber     übertrieben    gross dargestellt ist. Als  zweckmässig hat sich ein seitliches Spiel eines starren       Uhrenbauteils    10 zwischen den Anschlägen 12, 13,  14 von 0,01 bis 0,05 mm herausgestellt.

   Ist dagegen  der     Uhrenbauteil    10 so dünn, dass die durch den  Stempel 15, 16 zu bearbeitende Stelle elastische Ver  tikalschwingungen ausführen kann, so kann a = 0  und der Bauteil 10 zwischen den Anschlägen einge  klemmt werden.  



  Auf die Oberfläche des     Uhrenbauteils    10 wird  der Stempel 15     gedrückt,    und zwar mit der Matrizen  platte 16, die in Spiegelschrift den erhabenen Linien  zug 17 entsprechend dem     einzusenkenden    Schriftzug  nach     Fig.    3 trägt. Die     Matrizenplatte    16 ist mit dem  Stempel 15 als     Fortsatz    starr verbunden, beispiels  weise     hart    aufgelötet und besteht vorzugsweise aus       gehärtetem    Stahl.

   Da die     Matrizenplatte    16 einer ge  wissen Abnützung     unterliegt,        sollte    eine relativ ein  fache Austauschbarkeit gewährleistet sein. Bei einem  Schnitt längs der Linie     IV-IV    in     Fig.    1 zeigt die       Matrizenplatte    16 die in     Fig.    4     angedeutete    Gestalt  mit den Rippen 17 des erhabenen     Schriftzuges.    Diese  Rippen 17 zeigen     vorteilhafterweise    dreieckigen  Querschnitt mit einem Scheitelwinkel von etwa 400  bis 700, wenn die zu bearbeitende Fläche aus Mes-    sing besteht.

   Für andere Materialien können etwas  andere Scheitelwinkel günstiger sein.  



  Der Stempel 15, der     vorteilhafterweise    kühlbar  ausgebildet sein sollte, wird in Pfeilrichtung 18 durch  einen elektromechanischen Schwingungswandler in  Vibrationen versetzt, vorzugsweise im     Ultraschall-          Frequenzbeireich,    und ist mit einer nicht dargestellten       Auswurfvorrichtung    für die in der Halterung befind  lichen     Kleinteile    gekuppelt. Beispielsweise wurde bei  einem Schriftzug gemäss     Fig.    3 von 4 mm Länge und  0,4     mm    Höhe mit Ultraschallschwingungen von  23,50     kHz    bei einer Schalleistung von etwa 30 Watt,  innerhalb von 2 bis 3 sek eine Einsenkung der Li  nienzüge von 0,1 bis 0,2 mm erzielt.

    



  Beim     Einsenkvorgang    wird der relativ leichte       Uhrenbauteil    10 zu vertikalen Schwingungen ange  regt. Jedenfalls hat sich gezeigt, dass das oben er  wähnte seitliche Spiel bei einem solchen kompakten  und starren     Uhrenbauteil    10 von Bedeutung ist und  ein     einwandfreies    Einsenken des Schriftzuges dann  nicht möglich ist, wenn der nicht elastische Uhren  bauteil 10 zwischen den Anschlägen 12, 13, 14 ein  geklemmt wird. Eine genauere Untersuchung der ein  gesenkten Linienzüge lässt erkennen, dass hier ein  spanabhebender Bearbeitungsvorgang stattfindet.

   In  folge dieser spanabhebenden Einsenkung muss bei der       Rinnenbildung    kein sehr hoher Druck angewendet  werden, so dass keine unerwünschten mechanischen  Spannungen im     fertig    bearbeiteten     Uhrenbauteil    10  entstehen können, also ein Verziehen oder Verdich  ten desselben nicht zu befürchten ist.  



  Die Einsenkung kann natürlich auch mit anderen  Frequenzen im Schall- und Ultraschallbereich vorge  nommen werden, jedoch muss die Frequenz der  Vibration genügend hoch gewählt sein, damit eine  spanabhebende Materialabnahme möglich ist. Ferner  ist es gelegentlich von     Vorteil,    beim     Einsenkvorgang     durch einen Flüssigkeitsstrahl (z. B.     Bohroel)    die  spanabhebende Wirkung der Rippen 17 zu verbes  sern. Falls erwünscht, kann auch     Diamantstaub    oder  anderer Bohrstaub in einem solchen Flüssigkeitsstrahl       emulgiert    werden.

   Anstelle der einzelnen Anschläge  12, 13, 14 kann der     Uhrenbauteil    10 auch durch  einen ihn völlig umschliessenden Anschlagrand gegen  seitliche Verschiebungen geschützt, oder in einer  Mulde in der Stahlplatte 11 gehalten werden - in  beiden Fällen muss aber bei einem starren Bauteil  eine klemmfreie     Lagerung    mit einem seitlichen Spiel  von über 0,01 gewährleistet sein, während ein ela  stisch schwingungsfähiger Bauteil seitlich festge  klemmt werden kann.  



  Ausser für die Einsenkung von Schriftzügen  kann das     vorliegende    Verfahren auch zu jeder ande  ren Oberflächenbearbeitung verwendet werden, bei  welcher eine gewisse, meist natürlich relativ kleine       Materialmenge    abgetragen werden soll. Beispielsweise  ist die Schaffung eines ein- oder beidseitigen     Fisch-          grät-    oder anderen     Linienmusters    auf diese Weise  ohne jeden Verzug möglich.

   In besonderen Fällen  kann auch in der starren Unterlage eine Matrizen-      platte mit hervorstehenden Rippen vorgesehen wer  den und der Bauteil durch einen flachen, vibrierenden  Stempel in     Hubschwingungen    versetzt werden, wobei  dann eine Materialabtragung von der Unterseite des  betreffenden Bauteils erfolgt.  



  Die     verzug-    und     spannungsfreie    Materialabtra  gung von geringen Materialmengen von der Ober  fläche eines Körpers nach dem     vorliegenden    Verfah  ren     kann    ferner zur     Entgratung    dienen. Beispielsweise  können die bei Bohr- oder     Stanzlöchern    in einer  Metallscheibe meist vorhandenen     aufgebördelten    Rän  der abgetragen werden, indem ein Stempel mit feilen  artigen Rippen zu Ultraschallschwingungen erregt,  auf die     Bohrung    aufgedrückt und langsam in Rich  tung senkrecht zu den Rippen über die Metallscheibe  hinwegbewegt wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zum Abtragen geringer Materiahnen- gen von der Oberfläche von Körpern, dadurch ge kennzeichnet, dass die gesamte Materialabtragung in einem einzigen kurzzeitigen Arbeitsgang durchge führt wird, indem der Körper auf einer starren Un terlage gelagert wird, gegen horizontale Verschiebun gen durch seitliche Anschläge gesichert, aber frei zur Ausführung vertikaler Hubbewegungen ist, dass der Körper in Schwingungen mit einer angenähert verti kalen Komponente versetzt wird und dadurch eine Relativbewegung zu einem mit rippenartigen Erhe bungen versehenen Teil erhält,

   wobei die Erhebungen durch spanabhebende Einwirkung Material von der Körperoberfläche abtragen. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass in vertikaler Richtung elastisch durchbiegbare Körper an den Rändern mindestens an einzelnen Stellen zwischen den seitlichen Anschlä gen eingeklemmt werden und zu vertikalen Biege schwingungen angeregt werden. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass in vertikaler Richtung elastisch nur wenig durchbiegbare Körper in den seitlichen Anschlägen klemmfrei gelagert und zu vertikalen Hubbewegungen angeregt werden. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass der Stempel zu angenähert verti kalen Schallschwingungen gegenüber dem Körper angeregt wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass der Körper zu angenähert vertika len Schallschwingungen gegenüber einem ruhenden Stempel angeregt wird. 5. Verfahren nach den Unteransprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass Ultraschallschwin gungen im Bereich von 10 bis 100 kHz erzeugt wer den. 6.

   Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass mindestens für die Rippen des Stempels ein Material von grösserer Härte als dasje nige der Körperoberfläche gewählt wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass der Stempel und die Körperober fläche relativ zueinander in Schwingungen versetzt und gleichzeitig längs der einander zugekehrten Flä chen verschoben werden.

   PATENTANSPRUCH Il Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch eine Zuführeinrichtung für das automatische Zuführen der zu bearbeitenden Kleinteile, durch Mittel zum Einle gen der Kleinteile in unverwechselbarer Lage in die Zuführeinrichtung, durch eine Halterung mit einer massiven horizontalen Grundplatte und einstellbaren seitlichen Anschlägen zur Fixierung der Kleinteile in vorbestimmter Lage in dieser Halterung,

   durch einen elektromechanischen Schwingungswandler mit einem Stempelfortsatz, durch Organe zur Bewegung des Stempelfortsatzes und der Halterung relativ zu einander und durch eine mit diesen Organen gekup- pelte Auswurfvorrichtung für in der Halterung be findliche Kleinteile. UNTERANSPRÜCHE B.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II, gekenn zeichnet durch einen Stempelfortsatz mit einer der Halterung zugekehrten Stempelfläche mit rippenarti gen Erhebungen, die einen angenähert dreieckigen Querschnitt und einen Winkel zwischen den schrägen Rippenflanken kleiner als 1200 aufweisen.

   9. Vorrichtung nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel im Bereich von 900 bis 400 liegt. PATENTANSPRUCH III Anwendung des Verfahrens nach Patentanspruch I zur verzugfreien, spanabhebenden Abtragung von Material von der Oberfläche metallischer Apparate teile. UNTERANSPRÜCHE 10.

   Verwendung nach Patentanspruch III zur Einsenkung von Miniaturschriftzügen in Körperober- flächen, wobei die einzusenkenden Linienzüge in Gestalt hervorstehender Rippen auf einer dem Körper zugekehrten Stempelfläche vorgesehen sind und durch dieselben während der Einwirkung auf die Körper oberfläche rinnenartige Materialabtragungen bewirkt werden. 11. Verwendung nach Patentanspruch III zur Abgratung von Kanten an den Apparateteilen.