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Diese
Erfindung betrifft allgemein Fahrzeugräder und insbesondere ein Verfahren
und ein Schneidwerkzeug zur maschinellen Bearbeitung eines Teils
einer außenseitigen
Fahrzeugradfläche
zur Erzeugung einer glatten Oberfläche, sowie einen Prozess zur
Chromplattierung der glatten Oberfläche.
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Fahrzeugräder weisen
typischerweise eine ringförmige
Radfelge und eine kreisförmige
Radscheibe auf. Die Radscheibe kann über das außenseitige Ende der Radfelge
verlaufend oder innerhalb der Radfelge zurückgesetzt ausgebildet sein.
Die Radfelge vermag einen pneumatisch aufgeblasenen Reifen zu tragen.
Die Radfelge hat an ihren Enden ausgebildete innenseitige und außenseitige
Reifenhalteflansche, die sich radial auswärts erstrecken, um den Reifen
auf dem Rad zu halten. Innenseitige und außenseitige Reifenwulstsitze
sind an der äußeren Oberfläche der
Radfelge benachbart dem entsprechenden Reifenhalteflansch ausgebildet,
um die Reifenwandwulste zu lagern und mit ihnen eine luftdichte
Anlage zu bilden. Die Radfelge weist auch ein Felgentiefbett verringerten
Durchmessers zwischen den Reifenwulstsitzen auf, um die Anbringung
des Reifens auf dem Rad zu erleichtern.
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Die
Radscheibe weist eine mittige Radnabe zur Anbringung des Rads an
einem Fahrzeug auf. Die innenseitige Fläche der Radscheibennabe ist
typischerweise maschinell so bearbeitet, dass sie eine ebene Oberfläche bildet,
um einen guten Kontakt zwischen der Radscheibe und der fahrzeugseitigen Radnabe
sicherzustellen. Eine Hauptbohrung und eine Mehrzahl von Radbolzenlöchern verlaufen durch
die Radnabe. Die Hauptbohrung liegt mittig in der Nabe und die Bolzenlöcher sind
gleichmäßig voneinander
beabstandet entlang eines Bolzenlochkreises angeordnet, der konzentrisch
zu der Hauptbohrung liegt. Die Hauptbohrung kann das Ende einer Achse
aufnehmen, während
die Radbolzenlöcher Radbolzen
zur Anbringung des Rads an dem Fahrzeug aufnehmen. Die Radscheibe
weist typischerweise auch eine Mehrzahl von Radspeichen auf, welche
sich radial von der Radnabe zu der Radfelge erstrecken und die Nabe
innerhalb der Felge tragen.
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Bezugnehmend
auf die Zeichnung ist in 1 ein
Flussdiagramm für
einen Radherstellungsprozess gezeigt. In einem Funktionsblock 10 wird
ein Rad als ein Teil aus einem Leichtmetall, beispielsweise Aluminium,
Magnesium oder Titan, oder aus einer Leichtmetalllegierung gegossen.
Solche Räder
werden zunehmend beliebter, da sie ein geringeres Gewicht als herkömmliche
Stahlräder
haben und außenseitige
Radscheibenflächen
haben können,
die ein ansprechendes ästhetisches Äußeres haben. Einstückige Gussräder werden
für gewöhnlich durch einen
Schleuder- oder Niederdruckgießprozess
gebildet. Die Rad-Gussteile werden durch maschinelle Bearbeitung
in ihre letrtendliche Form endbearbeitet.
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Zwei
separate Bearbeitungsstationen werden typischerweise verwendet,
um ein Rad-Gussteil fertigzustellen.
Im Funktionsblock 11 wird das außenseitige Ende eines Rad-Rohgussteils an der
Arbeitsfläche
einer ersten Raddrehbank für
einen ersten Satz von Bearbeitungsvorgängen eingespannt. Eine Raddrehbank
ist eine spezielle Maschine, die zur Bearbeitung von Rädern ausgestaltet
ist. Raddrehbänke
weisen typischerweise eine Mehrzahl von Schneidwerkzeugen auf, welche
an einem Drehbankturm angeordnet sind. Der Turm wird weitergeschaltet,
um aufeinanderfolgend jedes der Werkzeuge an die Oberfläche des
Rad-Gussteils heranzubewegen. Raddrehbänke werden für gewöhnlich numerisch
gesteuert (Computer Numerical Control) betrieben, um aufeinanderfolgend
eine Anzahl von zusammengehörenden
Bearbeitungsvorgängen
durchzuführen.
Beispielsweise kann ein Rad-Drehbankturm mit einem Drehwerkzeug,
einem Plandrehwerkzeug und einem Bohrer ausgestattet sein und die Rad-Drehbank kann so
programmiert werden, dass sie sukzessive das Rad-Gussteil abdreht,
plandreht und bohrt. Die Rad-Drehbankarbeitsfläche weist typischerweise eine
Spannvorrichtung mit einer Mehrzahl von Spannbacken auf, welche
den außenseitigen
Radhalteflansch und den Reifenwulstsitz ergreifen. Folglich wird
das außenseitige
Radfelgenende während
des ersten Satzes von Bearbeitungsvorgängen nicht endbearbeitet.
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Die
außenseitige
und innenseitige Oberfläche
der Radfelge werden auf ihre Endformen abgedreht und die innenseitige
Oberfläche
der Radnabe wird in einem Funktionsblock 12 plangedreht.
Zusätzlich
wird das innenseitige Ende der Radfelge endbearbeitet. Das teilweise
endbearbeitete Radgussteil wird von der ersten Raddrehbank abgenommen,
umgedreht und für
einen zweiten Satz von Bearbeitungsvorgängen im Funktionsblock 13 in
einer zweiten Rad-Drehbank eingespannt. Während des zweiten Satzes von
Bearbeitungsvorgängen
werden der innenseitige Radflansch und der Reifenwulstsitz von den
Spannbacken der Rad-Drehbankspannvorrichtung ergriffen, was die
außenseitige
Oberfläche der
Radscheibe und das außenseitige
Ende der Radfelge für
die Bearbeitung freilässt.
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Im
Funktionsblock 14 dreht die zweite Rad-Drehbank die außenseitige
Radfläche
ab und plan. Während
dieser Vorgänge
werden der außenseitige
Reifenhalteflansch und der außenseitige
Reifenwulstsitz ebenfalls auf ihre Endformen abgedreht. Die Oberfläche eines
Nabenkappenhaltebereichs wird in die Endform bearbeitet und die
Bolzenbefestigungslöcher
werden im Funktionsblock 15 durch die Nabe gebohrt. Alternativ
kann das Rad-Gussteil von der Rad-Drehbank abgenommen werden und
der Bohrvorgang kann in einer anderen Arbeitsstation abgeschlossen
werden.
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Während des
Drehens und anderer Bearbeitungsvorgänge werden in den Oberflächen des
Rades sehr feine Riefen gebildet. Folglich wird die Oberfläche des
Rades typischerweise einem Endbearbeitungsschritt unterworfen, wie
im Funktionsblock 16 gezeigt. Ein typischer Endbearbeitungsvorgang
enthält
das Polieren der Radoberfläche,
um die Riefen zu glätten
und um der Oberfläche
des Rades ein glänzendes Äußeres zu
verleihen. Das Polieren wird gewöhnlich
gefolgt von einer Aufbringung eines klaren Überzugs, um die polierte Radoberfläche zu schützen.
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Ein
typischer Polier- und Chromplattierungsvorgang ist im Flussdiagramm
von 2 dargestellt. Das
Polieren umfasst typischerweise einen ersten Schritt des Grobschwabbelns
mit einem Schleifmittel, wie im Funktionsblock 20 gezeigt.
Das so bearbeitete Rad wird im Funktionsblock 21 entfettet.
Ein häufig verwendetes
Entfettungsverfahren schließt
das Führen
des Rads durch eine Kammer ein, welche mit einem Lösungsmitteldampf
gefüllt
ist. Der Lösungsmitteldampf
kondensiert auf dem Rad und deckt die gesamte Radoberfläche ab.
Sobald das Lösungsmittel eine
ausreichende Zeit hatte, um jegliches Oberflächenfett abzulösen, wird
das Lösungsmittel
von dem Rad abgewaschen, um die Entfettung abzuschließen. Wie
im Funktionsblock 22 gezeigt, wird das Rad dann mit einem
flüssigen
Schmiermittel als Polierschleifmittel nasspoliert. Das Rad wird
gewöhnlich gedreht
und sich drehende Polierscheiben werden auf die Oberfläche aufgesetzt,
während
eine Aufschlämmung
aus Polierschleifmittel und einem Trägerfluid auf die Radoberfläche aufgebracht
wird. Danach wird das Rad im Funktionsblock 23 abgespült. Für das Spülen wird
typischerweise deionisiertes Wasser verwendet.
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Die
während
des Radpolierens verwendeten Substanzen sind für gewöhnlich toxischer Natur. Folglich
ist es allgemeine Praxis, die Räder
zu einem Polier-Zulieferbetrieb
zu schicken, der Sicherheitsmaßnahmen
verwendet, um das Personal zu schützen. Der Zulieferer ist auch
dafür eingerichtet,
während
der Poliervorgänge
erzeugte giftige Abfälle
zu entsorgen.
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Die
polierte Radoberfläche
wird im Funktionsblock 24 geschwabbelt. Typischerweise
verwendet dieser Schwabbelschritt eine Schleif- und Schwabbelzusammensetzung, um
eine Oberflächenglätte und
einen ausreichenden Glanz zu erzeugen, so dass die allgemein anerkannte
Glätte
und Sauberkeit erreicht wird, welche zur Chromplattierung eines
Aluminiumrades notwendig ist. Das Rad ist nun bereit für den Chromplattierungsprozess.
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Die
Chromplattierung, welche am Ort des Polierens erfolgen kann oder
nach dem Versand des Rades zu einem anderswo gelegenen Chromplattierungsort,
besteht aus der Abscheidung einer Anzahl von Metallschichten auf
der Oberfläche
des polierten Rades. Die Chromplattierung umfasst die Abscheidung
einer Mehrzahl von metallischen Schichten auf der Radoberfläche und
beginnt im Funktionsblock 26, wo eine Schicht 28 aus
Kupfer chemisch auf der polierten Oberfläche eines Rads 30 abgeschieden wird,
wie in 4 durch eine
Teilschnittdarstellung eines Abschnittes einer Radoberfläche dargestellt.
Typischerweise wird der zu plattierende Teil des Rades in ein chemisches
Bad getaucht, welches gelöstes Kupfer
enthält.
Ein elektrischer Strom wird durch die Kupferlösung und durch das Rad geführt, um
das Kupfer an die Radoberfläche
zu ziehen, wo es chemisch an dem Radmetall anhaftet. Die Kupferschicht 28 wird
dann im Funktionsblock 32 geschwabbelt, um eine glatte
Oberfläche
zur Abscheidung der verbleibenden Schichten zu schaffen.
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Die
Kupferschicht 28 wird benötigt, um eine Barriere zwischen
den nachfolgend aufzubringenden Schichten und der Radoberfläche zu bilden.
Während
des Gießens
des Rads wird eine Versiegelungsschicht auf der Radoberfläche gebildet,
beispielsweise Aluminiumoxid bei einem Aluminiumgussrad. Wenn jedoch
die Oberflächen
des Rads bearbeitet werden, wird diese Versiegelungsschicht entfernt, was
Oberflächenporen
freilegt, die Feuchtigkeit absorbieren können. Über die Zeit hinweg kann die
eingeschlossene Feuchtigkeit damit beginnen, von unten her die verchromte
Oberfläche
zu oxidieren. Zusätzlich
verwendet, wie oben beschrieben, der Poliervorgang zur Vorbereitung
des Rades für
die Plattierung Polierzusammensetzungen, welche innerhalb der Oberflächenporen
eingeschlossen werden können
und über
die Zeit hinweg beginnen können,
zu oxidieren, was ebenfalls eine nachteilige Auswirkung auf das
Erscheinungsbild der plattierten Oberfläche haben würde. Daher wird die Kupferschicht 28 aufgebracht,
um eine Barriere oder Versiegelungsschicht zwischen der Radoberfläche und
der nachfolgend aufgebrachten Schicht zu bilden.
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Fortfahrend
mit dem nächsten
Schritt, der im Flussdiagramm von 2 gezeigt
ist, wird im Funktionsblock 36 eine Schicht 34 aus
halbblankem Nickel chemisch über
der Kupferschicht 28 abgeschieden. Die halbblanke Nickelschicht 34 schafft
eine zusätzliche
Korrosionsbeständigkeit
für die
plattierte Oberfläche.
Nachfolgend wird im Funk tionsblock 38 eine Schicht 40 aus
blankem Nickel oder Glanznickel chemisch über der halbblanken Nickelschicht 34 abgeschieden,
um der Radoberfläche
Reflektionsvermögen
und Glanz zu verleihen. Schließlich
wird im Funktionsblock 42 eine Schicht 44 aus
Chrom chemisch über
der Glanznickelschicht 34 abgeschieden, um ein Anlaufen
des Nickels zu verhindern. Typischerweise werden die Nickel- und
Chromschichten 34, 40 und 42 gebildet,
indem der zu plattierende Teil des Rades in ein chemisches Bad getaucht
wird, welches eine Lösung
des bestimmten, auf der Radoberfläche abzuscheidenden Metalls
enthält.
Wie oben beschrieben, wird ein elektrischer Strom durch die Lösung und
das Rad geführt,
um das Metall an die Radoberfläche
zu ziehen. Somit wird jede Schicht chemisch an der vorausgehenden
Schicht angeheftet, um eine haltbare und attraktive Oberflächenzierbeschichtung
am Rad zu erhalten.
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Wie
oben beschrieben, ist es bekannt, eine Aluminiumradoberfläche vor
der Chromplattierung zu polieren und zu schwabbeln. Diese Vorgänge benötigen jedoch
Schleifmittel und Lösungsmittel.
Das Polieren und Schwabbeln kann leichte Welligkeiten oder geringfügige Änderungen
in der Ebenmäßigkeit
der polierten Oberfläche
aufgrund harmonischer Schwingungen der verwendeten Antriebsausstattung
und eines unterschiedlich hohen Maßes an Arbeitsdruck erzeugen,
der auf die Oberfläche
aufgrund unterschiedlicher Höhenlagen
der geometrischen Gestaltung der Radoberfläche ausgeübt wird. Wenn das Polieren
und Schwabbeln von Hand durchgeführt wird,
sind die Schwankungen aufgrund der Ermüdung der menschlichen Muskeln
und der Unfähigkeit, exakte
dimensional wiederholbare Bewegungen zu machen, mehr zufällig. Somit
ist es von herkömmlichen
Polier- und Schwabbelverfahren bekannt, dass sie eine etwas gestörte Reflektion
erzeugen, welche ähnlich
einem Blick durch eine altertümliche
Glasplatte ist, welche einen gewissen Fluss in ihrer Molekularstruktur
erfahren hat. Ein solcher Fluss kann einen gewissen Grad an Brechung
oder Ablenkung der Lichtstrahlen bewirken, welche durch das Glas
laufen. Daher wäre
es wünschenswert,
einen Prozess zum Glätten
einer Radoberfläche
bereitstellen zu können,
bei dem das übliche
Polieren und Schwabbeln nicht notwendig ist.
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Weiterhin
enthalten typische Lösungsmittel Trichlorethylen,
Trichlorethan, Schwefelsäure
und Perchlorethylen, welche alle toxisch sind. Zusätzlich können die
Schmiermittel für
die Schleifmittel tierische Schmiermittel enthalten, wie Fett und
Talg. Die Polierscheiben können
während
des Polier- und Schwabbelvorgangs herumfliegende Flusen erzeugen.
Folglich ist es notwendig, die Arbeiter vor diesen Materialien zu
schützen,
sie zu sammeln und Reste zu entsorgen. Aufgrund der Komplexität der Poliervorgänge und
der Notwendigkeit, die Umweltbelastung durch die verwendeten Materialien
angemessen zu kontrollieren, werden Räder zum Polieren oft zu einem
externen Zulieferer geschickt. Dies macht zusätzliche Zeit und Aufwand nötig. Daher
wäre es wünschenswert,
die Radfläche
ohne Polieren des Rades glätten
zu können.
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Zusätzlich erfordern
bekannte Prozesse zur Chromplattierung einer Fahrzeugradoberfläche eine Anzahl
getrennter Schritte. Folglich wäre
es wünschenswert,
den Chromplattierungsprozess durch Beseitigen eines oder mehrerer
der Schritte zu vereinfachen.
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Diese
Erfindung betrifft ein Verfahren und ein verbessertes Schneidwerkzeug
zur Bearbeitung eines Teils einer Fahrzeugradoberfläche, um
eine glatte und verschlossene Oberfläche zu erzeugen, sowie einen
Prozess zur Chromplattierung der bearbeiteten Oberfläche.
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Die
vorliegende Erfindung schafft ein Fahrzeugrad mit einem ringförmig umlaufenden
Radfelgenabschnitt und einer quer über die Radfelge verlaufenden
Radscheibe. Die Radscheibe hat eine außenseitige Fläche, welche
einen geglätteten
Abschnitt enthält,
um ein ansprechendes Äußeres zu bilden.
Es ist ferner möglich,
dass der geglättete
Abschnitt der Radscheibenfläche
sich über
die gesamte Oberfläche
der außenseitigen
Radscheibenfläche
erstreckt. Wahlweise kann ein Schutzüberzug auf dem geglätteten Abschnitt
der Radscheibenfläche
ausgebildet sein.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst weiterhin einen Prozess zur Ausbildung
einer dekorativen Oberfläche
auf einer Fahrzeugradfläche,
aufweisend die Bereitstellung eines bearbeiteten Fahrzeugrads mit
einer Radfelge, welche eine Radscheibe hat, die sich radial quer über eine
Radfelge erstreckt. Das bearbeitete Rad wird in einer Drehbank angeordnet. Das
Rad wird in Drehung versetzt, während
ein Schneidwerkzeug mit einer gehärteten Spitze mit gleichförmigen Schneiddruck
gegen die außenseitige Oberfläche der
Radscheibe gedrückt
wird, um die Poren zumindest in einem Teil der Radscheibenoberfläche zu glätten und
zu verschließen.
In der bevorzugten Ausführungsform
hat das Schneidwerkzeug eine gehärtete
Spitze, welche auf einem Einsatz aus poly- oder monokristallinem
Material ausgebildet ist, welches an einem Ende des Werkzeuges angeordnet ist.
Die Erfindung befasst sich auch mit der Glättung der gesamten außenseitigen
Fläche
der Radscheibe. Nach dem Glätten
der Radfläche
wird der geglättete Abschnitt
der Radfläche
unter Zuhilfenahme einer direkten Abscheidung einer Nickelschicht
auf der geglätteten
Oberfläche
chromplattiert. Eine Schicht aus Chrom wird dann auf der Nickelschicht
abgeschieden. Alternativ schlägt
die Erfindung auch die Abscheidung einer zweiten Nickelschicht zwischen der auf
der geglätteten
Oberfläche
abgeschiedenen Nickelschicht und der Chromschicht vor, wobei die
der Radoberfläche
benachbarte Schicht halbblankes Nickel enthält und die zweite Schicht Glanznickel
enthält.
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Verschiedene
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich dem Fachmann
auf dem Gebiet aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung, in der
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1 ein
Flussdiagramm eines bekannten Prozesses zur Herstellung eines einstückigen Fahrzeugrads
ist,
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2 ein
Flussdiagramm eines bekannten Prozesses zum Polieren und Chromplattieren
eines einstückigen
Fahrzeugrads ist,
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3 eine
Schnitt-Teilansicht einer Radoberfläche nach der Chromplattierung
mit dem Prozess gemäß 2 ist,
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4 eine
Schnittdarstellung durch ein Fahrzeugrad ist und einen Prozess zur
Endbearbeitung der Fahrzeugradfläche
gemäß der Erfindung zeigt,
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5 eine
Draufsicht auf ein Radoberflächen-Endbearbeitungswerkzeug
gemäß der Erfindung
ist, welches in dem Endbearbeitungsprozess von 4 verwendet
wird,
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6 eine
Seitenansicht auf das Oberflächen-Endbearbeitungswerkzeug
von 5 zeigt,
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7 eine
vergrößerte seitliche
Teilansicht des Werkzeugs von 6 ist,
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8 ein
Flussdiagramm zur Herstellung eines einstückigen Fahrzeugrads mit einem
Chromplanierungsprozess gemäß der vorliegenden
Erfindung ist,
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9 eine
Schnitt-Teilansicht einer Radoberfläche nach der Chromplattierung
mit dem Prozess von 8 ist,
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10 ein
Flussdiagramm für
eine andere Ausführungsform
des Herstellungsprozesses von 8 ist,
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11 ein
Flussdiagramm für
noch eine andere Ausführungsform
des Herstellungsprozesses von 8 ist,
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12 eine
weitere andere Ausführungsform
des Herstellungsprozesses von 8 ist,
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13 eine
Schnitt-Teilansicht einer Radoberfläche nach der Chromplattierung
mit dem Prozess von 11 ist,
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14 eine
andere Ausführungsform
des Radoberflächen-Endbearbeitungswerkzeugs
von 4 ist, und
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15 eine
Seitenansicht auf das Oberflächen-Endbearbeitungswerkzeug
von 10 ist.
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Bezugnehmend
auf die Zeichnung ist in 4 eine Schnittdarstellung eines
einstöckigen Rads 40 gezeigt,
mit einer außenseitigen
Oberfläche oder
Radfläche 42,
sowie ein Prozess zur Endbearbeitung der Radfläche 42 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Endbearbeitung umfasst das Schneidbearbeiten der Radfläche 42 mit
einem verbesserten Schneidwerkzeug, welches eine neuartige Geometrie
hat, wie nachfolgend beschrieben wird. Eine erhöhte Helligkeit oder ein erhöhter Glanz
der Radfläche
wird von dem Schneidbearbeitungsprozess erwartet. Somit richtet
sich die vorliegende Erfindung auf das Glätten der sichtbaren Teile einer
Radfläche, um
das äußere Erscheinungsbild
der Radfläche
zu verbessern.
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Gemäß 4 weist
das Rad 40 eine ringförmige
Radfelge 44 auf. Eine Radscheibe 46, welche die
außenseitige
Fläche 42 enthält, erstreckt
sich radial quer über
das außenseitige
Ende der Radfelge 44. Die Erfindung schlägt vor,
das innenseitige Ende der Radfelge 44 mittels Spannbacken 47 einer
Drehbank oder durch ein Spinner-Spannfutter
einer (nicht gezeigten) Raddrehbank einzuspannen.
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Das
Rad 40 wird von der Raddrehbank um eine Achse 48 gedreht,
wie durch den Pfeil in 4 gezeigt. Ein verbessertes
Schneidwerkzeug 50 ist an einem Werkzeughalter 51 angeordnet,
der an einem Raddrehbankturm (nicht gezeigt) befestigt ist. Die Raddrehbank
drückt
das Schneidwerkzeug 50 mit gleichförmigem oder ausgeglichenem
Schneiddruck gegen die außenseitige
Radfläche 42,
um gleichzeitig Material von der Radfläche 42 abzutragen
und die Schnittfläche
zu glätten.
In der bevorzugten Ausführungsform
werden programmierbare Werkzeugmaschinen verwendet, um sicherzustellen,
dass der Schneiddruck für
alle Höhenlagen
der geometrischen Form des endzubearbeitenden Rades angeglichen oder
gleich ist. Das Werkzeug 50 wird in Radialrichtung vom
außenseitigen
Ende der Radfelge 44 her über die Radfläche 42 bewegt.
Das Werkzeug 50 bewegt sich abwechselnd in Richtung der
Mitte der Radscheibe 46 und von hier weg, wie durch die
kleinen Pfeile in 4 gezeigt. Wenn sich das Werkzeug 50 über die
Radfläche 52 bewegt,
wird das Werkzeug 50 auch axial bewegt, um der Kontur der
Radfläche 42 zu
folgen. Die Erfindung schlägt
weiterhin vor, dass das verbesserte Schneidwerkzeug 50 geneigt
werden kann, so dass alle möglichen
Neigungen der Radfläche 42 geglättet werden
können,
also horizontale, vertikale oder schräg verlaufende, wie gestrichelt
in 4 gezeigt. Zusätzlich
kann das Werkzeug 50 in einer axialen oder radialen Richtung
zugestellt werden, um die Menge an Materialabtrag von der Radfläche 42 zu
erhöhen.
Kühlflüssigkeit
wird auf die Arbeitsoberfläche
mittels herkömmlicher
Zufuhrmittel (nicht gezeigt) aufgebracht. Wie nachfolgend beschrieben
wird, wird ein Teil der Oberfläche
der Radfläche 42 aufgeschmolzen
und härtet
dann wieder aus, wenn das Werkzeug 50 darüber läuft, um
einen geglätteten
Abschnitt der Radfläche 42 zu
bilden.
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Wie
in den 5 und 6 gezeigt, ist das verbesserte
Schneidwerkzeug 50 ein speziell modifiziertes Flächenschneidwerkzeug.
Das Werkzeug 50 hat einen rhombusförmigen Körper 52 mit einer
durch ihn verlaufenden Bohrung 53, welche ein Befestigungsmittel
(nicht gezeigt) zum Festlegen des Werkzeugs am Werkzeughalter 51 aufnimmt.
Das Werkzeug 50 ist aus einem gesinterten Karbidstahl gefertigt
und enthält
einen an einem Ende angebrachten Einsatz 54. Der Einsatz 54 ist
aus einem polykristallinen Material gebildet, welches entweder natürlich vorkommend
oder synthetisch hergestellt sein kann. In der bevorzugten Ausführungsform
besteht der Einsatz 54 aus einem Poly Crystalline Diamond
(PCD) genannten Material. Der Einsatz 54 enthält eine
verbesserte Schneidspitze 55 an einem Ende, welche die
Radfläche 42 berührt und
das Metall bearbeitet. Der Pfeil im oberen linken Teil von 5 zeigt
die Bewegungsrichtung des bearbeiteten Metalls oder der Radfläche 42 relativ
zu dem Schneidwerkzeug 50. Der Einsatz 54 hat
eine Länge
L von ungefähr
sechs mm.
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Die
Erfindung schlägt
auch das Aufbringen eines polykristallinen Überzugs auf ein Substrat vor, um
den Werkzeugeinsatz zu bilden (nicht gezeigt). Die Erfinder glauben,
dass entweder ein Diamant- oder Keramiküberzug verwendet werden kann.
Der Überzug
würde entweder
vor oder nach der Ausbildung der Schneidspitzengeometrie aufgebracht
werden.
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Die
vorliegende Erfindung schlägt
eine spezielle Geometrie für
die Schneidspitze 55 vor, welche nicht symmetrisch ist
und zwei unterschiedliche Radien hat. Die Vorderkante der Spitze 55 hat
einen größeren Radius
R1, während
die Hinterkante der Spitze 55 einen kleineren Radius R2 hat. Die beiden Radien R1 und
R2 definieren Bögen, welche sich in der Mittellinie
des Werkzeugs 50 treffen und hierzu senkrecht sind. In
der bevorzugten Ausführungsform ist
der Radius R1 der Vorderkante zweimal so
groß wie
der Radius R2 der Hinterkante. Zusätrlich kann der
Radius R1 der Vorderkante so gewählt werden, dass
er größer als
die Zustellrate pro Umdrehung ist, welche in der Rad-Drehbank programmiert
ist, um ein mehrfaches Schneiden der Radoberfläche vor dem Tangentenpunkt
der Spitze 55 zu bewirken. In der bevorzugten Ausführungsform
beträgt
der Radius R1 der Vorderkante 3,01 mm, während der
Radius R2 der Hinterkante 1,5 mm beträgt. Diese
Radien stehen einem typischen Standardschneidspitzenradius von 1,0
mm gegenüber.
Die Bewegungsrichtung des zu bearbeitenden Rades ist in 5 mit
dem Pfeil dargestellt.
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Wie
am besten in den 6 und 7 zu sehen
ist, ist der Einsatz 54 um einen Winkel α relativ zur
oberen Oberfläche
des Werkzeugkörpers 52 schräg gestellt.
In der bevorzugten Ausführungsform beträgt der Winkel α sieben Grad.
Ein flacher Schneidrücken 58 ist
um die Oberkante des Einsatzes 54 herum ausgebildet. Der
Schneidrücken 58 ist
senkrecht oder hat einen Neigungswinkel von Null zur oberen Oberfläche des
Werkzeugkörpers 52.
Da der Einsatz 54 relativ zu dem Werkzeugkörper 52 verkantet
ist, bildet die Schneidkante des Einsatzes 54 auch einen
Winkel α mit
der oberen Oberfläche
des Werkzeugkörpers.
Somit wird die Schneidkante des Einsatzes 54 tangential
zur Oberfläche
der Fläche des
Fahrzeugrades gehalten. Der Schneidrücken 58 hat eine Breite
W, welche im Bereich zwischen 0,076 und 0,254 mm liegt, wobei bei
der bevorzugten Ausführungsform
die Breite im Bereich von 0,076 bis 0,127 mm liegt. Ein unterer
Abschnitt 59 des Einsatzes 54 und des Werkzeugkörpers 52 sind
in einem Winkel β hinterschnitten,
um abgetragenes Material abführen
zu können.
Der Winkel β liegt
im Bereich von fünf
bis fünfzehn
Grad, in der bevorzugten Ausführungsform
beträgt
er fünf
Grad.
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Der
Werkzeughalter 51 ist von üblicher Ausgestaltung, ist
jedoch aus einem Antivibrationsmaterial gebildet, beispielsweise
aus maschinell bearbeitbarem Karbid, um Vibrationen zu minimieren,
indem Resonanz vermieden wird. Weiterhin ist der Werkzeughalter 51 für eine minimale
Erstreckung von dem Rad-Drehbankturm aus ausgelegt, um die Steifigkeit
des Werkzeugs 50 zu erhöhen.
Zusätrlich ist
beabsichtigt, dass die zugehörige
Rad-Drehbank ein ausbalanciertes Spannfutter, Zentrierungs-, Ausricht-
und Glättmechanismen
enthält.
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Im
Betrieb reibt der Schneidrücken
mit null Neigungswinkel bzw. null Freifläche der Spitze des Einsatzes 54 an
der Radoberfläche,
was eine „Arbeitshärtung" des Radmetalls bewirkt.
Dies unterscheidet sich von einem Prozess, der üblicherweise als „Schmierschnitt" bezeichnet wird,
bei dem ein Werkzeug in „Rückwärtsrichtung" über das Werkstück gezogen
wird, um die Oberfläche
nur zu glätten.
Bei der vorliegenden Erfindung wird das Werkzeug 50 in „Vorwärtsrichtung" bewegt. Der Pfeil
im oberen linken Abschnitt von 5 zeigt
die Bewegungsrichtung des bearbeiteten Metalls oder der Radoberfläche relativ
zu dem Glättungswerkzeug 50. Die
neuartige Geometrie der verbesserten Schneidspitze 55 entfernt
gleichzeitig Material von der Radfläche und glättet die Radfläche. In
der bevorzugten Ausführungsform
beträgt
die Tiefe des Materialabtrags durch das Werkzeug 50 zwischen
0,05 mm und 0,1 mm. Die Reibung zwischen der Werkzeugspitze 55 und
der Radoberfläche
erzeugt ausreichend Hitze, um ein mikroskopisches Aufschmelzen der
Metalloberfläche
zu bewirken. Die Reibung zwischen der Werkzeugspitze 55 und
der Radoberfläche
drängt oder
zwingt eine geringe Menge des geschmolzenen Metalls vor der Spitze 55 in
jegliche Oberflächenlücken. Das
aufgeschmolzene Oberflächenmetall
härtet
dann wieder aus. Das Aufschmelzen und Wiederaushärten des Metalls kann eine
blanke Oberfläche zurücklassen,
welche wie poliert erscheint.
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Die
Erfinder gehen davon aus, dass, wenn ein Rad nach dem Gießvorgang
aushärtet,
sich eine Schicht von oxidiertem Metall auf der Oberfläche des Rades
bildet. Das oxidierte Metall wird während des Schneidprozesses
mit dem verbesserten Schneidwerkzeug 50 aufgeschmolzen
und härtet
rasch wieder aus. Im Ergebnis hat eine Oxidschicht keine Chance,
sich auszubilden. Ein ähnlicher
Prozess wird verwendet, um eine glänzende Oberflächenendbehandlung
bei Goldbarren zu erzielen. Wenn ein Goldbarren aushärtet, wird
die äußere Oberfläche aufgrund
einer geringen Oxidation des Goldes an der Oberfläche und
aufgrund von Verunreinigungen, die zur Oberfläche hoch steigen, matt. Ein
Brenner wird verwendet, um die Oberfläche des Barrens zu erhitzen
und in einen halbflüssigen
Zustand aufzuschmelzen. Der Brenner wird rasch entfernt, sobald
die Barrenoberfläche
glänzend
wird. Dieser Prozess bei Goldbarren wird typischerweise Verzinnen
genannt. Die Erfinder haben herausgefunden, dass, wenn die Zustellrate
für das
verbesserte Werkzeug 50 ein Zehntel oder weniger als der
Radius R1 der Vorderkante beträgt, dann
die Oberfläche
als wie poliert erscheint. Der Endbearbeitungsprozess verschließt auch
jegliche Poren, welche Luftaustritt aus einem pneumatischen Reifen
ermöglichen
könnten,
der an dem Rad montiert ist. Folglich erwarten die Erfinder, dass
die Anzahl von „Platten" verringert wird.
Zusätzlich
verhindert das Versiegeln oder Verschließen der Oberflächenporen,
dass Feuchtigkeit von der Radoberfläche absorbiert wird.
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Die
Erfindung schlägt
ferner eine Chromplattierung der Radscheibenfläche nach dem Glätten und
Versiegeln mittels des Endbearbeitungsprozesses vor. Die Schicht
der Chromplattierung bedeckt den geglätteten Abschnitt des Rades
und schafft ein ästhetisch
ansprechendes Äußeres. Die
Erfinder haben herausgefunden, dass das Glätten der Radoberfläche gemäß obiger
Beschreibung das Weglassen der Polier- und Schwabbelschritte gemäß 2 erlaubt.
Dies wiederum beseitigt die harmonisch gestörten Druckaufbringungen, die
bei herkömmlichen Polier-
und Schwabbelprozessen zu erwarten sind. Zusätzlich gibt es nur einen minimalen
Welleneffekt in der Radoberfläche
und die geometrischen Kanten der Radfläche werden durch die Abriebeffekte
herkömmlicher
Polier- und Schwabbelvorgänge
nicht abgerundet oder abgefast. Die Erfinder haben herausgefunden,
dass die Anwendung der vorliegenden Erfindung zu einer Klarheit
der Oberfläche
des chromplattierten Aluminiumrades führt, welche vergleichbar ist
mit einem chirurgischen Reflektionsspiegel oder einem Kosmetikspiegel,
wie er in einer Puderdose oder in Damentoiletten verwendet wird.
Weiterhin verschließt
oder versiegelt das Glätten
die Oberflächenporen,
was die Feuchtigkeitsabsorption verhindert, während das Weglassen des Polierens und
Schwabbelns die Wahrscheinlichkeit von Oberflächenverunreinigungen mit Politurbestandteilen
beseitigt.
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Die
Erfindung schlägt
darüber
hinaus einen verbesserten Prozess zum Glätten und Chromplattieren der
Radfläche
vor, der durch das Flussdiagramm gemäß 8 dargestellt
ist. Die in 8 gezeigten Schritte sind ähnlich den
Schritten, die in den Flussdiagrammen der 1 und 2 gezeigt
sind und sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. In 8 wird
ein Fahrzeugrad durch einen üblichen
Gussprozess gegossen, beispielsweise durch Schleuder- oder Niederdruckgießen, was
im Funktionsblock 10 erfolgt. In den Funktionsblöcken 11 bis 15 wird
das Radgussteil in seine Endform bearbeitet, wie oben beschrieben;
jedoch wird eine geringe Materialmenge für einen abschließenden Endbearbeitungsschnitt übrig gelassen,
der mit dem oben beschriebenen Spezialwerkzeug 50 erfolgt.
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Im
Funktionsblock 60 wird die außenseitige Radfläche auf
einer Rad-Drehbank oder einer anderen üblichen Rad-Endbearbeitungsmaschine
durch einen letzten Endbearbeitungsschnitt geglättet. Das Rad wird auf der
Rad-Drehbank gedreht, während ein
Schneidwerkzeug mit der oben beschriebenen neuartigen Geometrie
gegen die außenseitige
Radfläche
mit einem gleichförmigen
Schneiddruck gedrückt
wird, wobei es auch radial über
die außenseitige
Radfläche
bewegt wird. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Tiefe
des Materialabtrags durch das Werkzeug 50 zwischen 0,05
mm bis 0,1 mm. Sobald die gewünschten
Oberflächenabmessungen
und das Oberflächenfinish
erreicht worden sind, wird das Rad im Funktionsblock 62 von
der Rad-Drehbank abgenommen.
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Die
Radoberfläche
wird dann mit einem verbesserten Chromplattierungsprozess endbearbeitet, der
in der Schnitt-Teilansicht des Rads von 9 dargestellt
ist, wobei Elemente ähnlich
zu den Elementen von 3 die gleichen Bezugszeichen
haben. Der verbesserte Chromplattierungsprozess verwendet die von
dem Werkzeug 50 geschaffene glatte und versiegelte Oberfläche. Daher
wird im Funktionsblock 64 eine Schicht 34 von
Halbglanznickel chemisch direkt auf der geglätteten Oberfläche des
Rades 30 abgeschieden. Nachfolgend wird eine Schicht 40 von
Glanznickel chemisch auf der halbblanken Nickelschicht 34 im
Funktionsblock 66 abgeschieden. Schließlich wird eine Schicht 44 aus
Chrom chemisch auf der Glanznickelschicht 40 abgeschieden,
wie im Funktionsblock 67 gezeigt. In der bevorzugten Ausführungsform
werden die verschiedenen Metallschichten elektrochemisch auf dem
Rad durch Elektrolyse durch aufeinander folgendes Eintauchen in eine
Reihe von Behältern
abgeschieden, welche Lösungen
der verwendeten Metalle enthalten. Damit erlaubt bei dem verbesserten
Chromplattierungsprozess die Versiegelung der Radoberfläche 42 durch das
Werkzeug 50 das Weglassen der Abscheidung der versiegelnden
Kupferschicht 32, wie im Funktionsblock 26 von 2 gezeigt.
Weiterhin sind, wie oben beschrieben, die Polier- und Schwabbelschritte aus
dem verbesserten Chromplattierungsprozess entfernt. Somit benötigt der
verbesserte Chromplattierungsprozess weniger Schritte, was die notwendige
Zeit und die Kosten zur Chromplattierung einer Radoberfläche wesentlich
verringert.
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Die
vorliegende Erfindung schlägt
vor, dass der Glättungsvorgang
als einer der Schritte im Prozess nach dem Stand der Technik zur
Bearbeitung eines Radgussteils enthalten ist. Beispielsweise kann ein
Schneidwerkzeug, das an einem Werkzeughalter angeordnet ist, der
aus einem Antivibrationsmaterial gebildet ist, dem Turm einer Rad-Drehbank
hinzugefügt
werden, die zur Bearbeitung des Raddrehteils verwendet wird, und
der Glättungsvorgang
wird als einer der programmierten Bearbeitungsschritte zur Endbearbeitung
des Raddrehteils aufgenommen. Alternativ kann eine Glättungsstation,
welche für
das Glätten
der Radoberflächen
zuständig
ist, am Ort der Radherstellung eingerichtet werden.
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Obgleich
die bevorzugte Ausführungsform oben
zum Glätten
der gesamten außenseitigen
Radfläche
beschrieben und dargestellt worden ist, versteht es sich, dass auch
nur ein Teil der Radfläche geglättet werden
kann. Beispielsweise kann das ästhetische
Erscheinungsbild des Rad es notwendig machen, dass nur ein Teil
der Radfläche
chromplattiert werden soll, wohingegen der Rest wie bearbeitet verbleibt
oder lackiert wird. Folglich sei eine andere Ausführungsform
des oben beschriebenen Herstellungsprozesses anhand des Flussdiagramms
von 10 beschrieben. Wie oben haben die in 10 gezeigten
Blöcke,
die ähnlich
den Blöcken
in den voranstehenden Figuren sind, gleiche Bezugszeichen. In 10 wird
nur der Teil der Radoberfläche,
von dem gewünscht
ist, dass er chromplattiert werden soll, durch einen letzten Endbearbeitungsschnitt
mit dem Spezialwerkzeug 50 im Funktionsblock 60 geglättet. Daher
werden die Abschnitte der Radoberfläche, welche nicht chromplattiert
werden sollen, im Funktionsblock 40 auf ihre Endabmessungen
bearbeitet. Wie voranstehend beschrieben, wird das Rad im Funktionsblock 62 aus
der Raddrehbank entnommen.
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Eine
elektrisch nicht leitfähige
Beschichtung wird im Funktionsblock 70 auf die nicht geglätteten Abschnitte
des Rades aufgebracht. In der bevorzugten Ausführungsform werden die Abschnitte
der Radoberfläche,
welche im Funktionsblock 60 geglättet worden sind, maskiert,
bevor die nicht leitfähige
Beschichtung aufgebracht wird. Beispielsweise können die Abschnitte der Radoberfläche benachbart
der Fenster, die zwischen den Radspeichen gebildet sind, beschichtet
werden, während
der Rest der Radfläche
chromplattiert wird. Auch in der bevorzugten Ausführungsform
ist die Beschichtung eine Farbe, welche pigmentiert ist, um den
beschichteten Bereich mit einer Farbe zu versehen. Alternativ kann
die Radoberfläche
mit einem klaren Überzug
versehen werden oder der Überzug
oder die Beschichtung kann sowohl eine Schicht aus Farbe und eine
Schicht eines Klarüberzugs
oder klaren Lacks enthalten, der die Farbe abdeckt. Es ist weiterhin
möglich,
dass die Beschichtung einen inerten Bestandteil enthält, um das
Aussehen des Rades weiter zu verbessern. In der bevorzugten Ausführungsform
wird die Beschichtung auf die Radoberfläche gesprüht und härtet dann aus. Sobald die Beschichtung
ausgehärtet
ist, wird das Maskierungsmaterial entfernt. Alternativ kann eine
Sprühmaske
anstelle des Maskierungsmaterials verwendet werden, um die Aufbringung
der Beschichtung auf die Radoberfläche zu kontrollieren.
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Die
nicht beschichteten Abschnitte der Radoberfläche werden dann in den Funktionsblöcken 64 bis 67 mittels
des verbesserten Chromplattierungsprozesses gemäß obiger Beschreibung unter Zuhilfenahme
einer Schicht aus halbblankem Nickel, welches direkt auf die Radoberflächenabschnitte
im Funktionsblock 64 aufgebracht wird, chromplattiert. In
der bevorzugten Ausführungsform
werden die Metallschichten elektrochemisch auf dem Rad durch Elektrolyse
durch aufeinander folgendes Eintauchen in eine Reihe von Behältern abgeschieden,
welche Lösungen
der verwendeten Metalle enthalten. Beim Eintauchen verhindert die
elektrisch nicht leitfähige Beschichtung
das Anhaften der in den Lösungen
enthaltenen Chemikalien. Stattdessen haften die Chromplattierungschemikalien
nur an den blanken Metallabschnitten der Radoberfläche an.
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Ein
anderer Herstellungsprozess ist in 11 gezeigt,
wo wie oben Blöcke,
die ähnlich
den Blöcken
in den vorangehenden Figuren sind, gleiche Bezugszeichen haben.
In 11 wird die Beschichtung im Funktionsblock 72 auf
das Rad aufgebracht, bevor die Abschnitte der Radfläche im Funktionsblock 60 mit
dem Spezialwerkzeug 50 geglättet werden. In der bevorzugten
Ausführungsform
ist im Funktionsblock 72 die gesamte Radfläche beschichtet.
Wenn dann die Abschnitte der Radoberfläche, welche chromplattiert
werden sollen, im Funktionsblock 60 durch das Spezialwerkzeug 50 geglättet werden,
entfernt das Werkzeug 50 die Beschichtung von den Abschnitten
der Fläche
des Rades, welche chromzuplattieren sind, während sie diese glättet. Somit
ist es nicht notwendig, Abschnitte des Rades zu maskieren.
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Wie
oben wird ein elektrisch nicht leitfähiges Material im Funktionsblock 72 auf
die Radfläche
gesprüht
und dann ausgehärtet.
Wie oben beschrieben, kann das Beschichtungsmaterial eine Farbe
sein, welche pigmentiert ist, oder eine klare Beschichtung oder
ein Klarlack oder eine Mehrzahl von Schichten aus Farbe und Klarlack.
Zusätzlich
kann ein inerter Zusatz dem Beschichtungsmaterial hinzugefügt werden,
um das Aussehen des Rades weiter zu verbessern. Alternativ kann
wie oben beschrieben ein Maskierungsmaterial oder eine Sprühmaske verwendet werden,
um das Beschichtungsmaterial nur auf die Abschnitte der Radoberfläche zu begrenzen,
welche nicht mit Chrom zu plattieren sind. Sobald die Beschichtung
ausgehärtet
ist, werden die Abschnitte der Radfläche, welche mit Chrom zu plattieren
sind, im Funktionsblock 60 durch einen abschließenden Endbearbeitungsschnitt
mit dem Spezialwerkzeug 50 geglättet.
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Die
nicht beschichteten Abschnitte der Radoberfläche werden dann in den Funktionsblöcken 64 bis 67 durch
den verbesserten Chromplattierungsprozess, der oben beschrieben
wurde, mit einer Schicht aus halbblankem Nickel chromplattiert,
welches im Funktionsblock 64 direkt auf den Radoberflächenabschnitten
abgeschieden wird. In der bevorzugten Ausführungsform werden die Metallschichten elektrochemisch
auf dem Rad durch Elektrolyse durch aufeinander folgendes Eintauchen
in eine Reihe von Behältern
abgeschieden, welche Lösungen der
verwendeten Metalle enthalten. Beim Eintauchen verhindert die elektrisch
nicht leitfähige
Beschichtung die Anhaftung der in den Lösungen enthaltenen Chemikalien.
Stattdessen haften die in den Lösungen enthaltenen
Chemikalien nur an den blanken Metallabschnitten der Radoberfläche.
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Die
Erfindung schlägt
auch vor, dass die gesamte Oberfläche des Rads mit dem oben beschriebenen
verbesserten Prozess geglättet
und chromplattiert werden kann, um das äußere Erscheinungsbild des gesamten
Rades zu verbessern. Weiterhin, obgleich die bevorzugte Ausführungsform
bei der Anwendung bei Rad-Gussteilen beschrieben worden ist, versteht
es sich, dass das äußere Erscheinungsbild
von Rädern,
die durch andere herkömmliche
Prozesse gebildet worden sind, durch Anwendung der vorliegenden
Erfindung ebenfalls verbessert werden kann. Beispielsweise ist mit
der vorliegenden Erfindung auch die Glättung von außenseitigen
Oberflächen
geschmiedeter oder gestanzter Radscheiben möglich. Zusätzlich versteht es sich, obgleich
die bevorzugte Ausführungsform
für Aluminium-
oder Aluminiumlegierungsräder
dargestellt und beschrieben wurde, dass die Erfindung auch bei Rädern angewendet
werden kann, welche aus anderen Metallen und anderen Metalllegierungen
gebildet sind. Schließlich
kann eine Schicht eines Klarlacks oder eines klaren Überzugs
nach Belieben auf die chromplattierte Oberfläche aufgebracht werden (nicht
gezeigt).
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Die
Erfindung schlägt
ferner eine andere Ausführungsform
des verbesserten Chromplattierungsprozesses vor, der in dem Flussdiagramm
von 12 dargestellt ist. Wie voranstehend sind Funktionsblöcke in 12,
welche ähnlich
den Funktionsblöcken
in den vorausgehenden Flussdiagrammen sind, mit gleichen Bezugszeichen
versehen. Der Prozess von 12 ist
im Wesentlichen gleich dem Prozess von 8 abgesehen
davon, dass gemäß 13 nur
eine Nickelschicht 68 chemisch zwischen der Oberfläche des
Rads 30 und der Chromschicht 40 im Funktionsblock 69 abgeschieden
wird. Die Nickelschicht 68 kann entweder halbblankes Nickel oder
Glanznickel sein, was durch die bestimmte Endbearbeitungsanwendung
bestimmt wird. In jedem Fall wird jedoch die Nickelschicht 68 direkt
auf der Radoberfläche
abgelegt. Es versteht sich, dass, obgleich anhand des in 8 gezeigten
Prozesses nur der Prozess mit einer einzelnen Nickelschicht beschrieben
worden ist, der Prozess mit der einzelnen Nickelschicht auch angewendet
werden kann, um eine Chromplattierung auf Abschnitte der Radoberfläche aufzubringen,
indem die Radoberfläche
beschichtet wird, wie in den 10 und 11 gezeigt (nicht
dargestellt).
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Obgleich
die bevorzugten Ausführungsformen
des verbesserten Chromplattierungsprozesses oben anhand von zwei
oder drei Schichten aus Metall beschrieben und dargestellt worden
sind, welche auf die Radoberfläche
aufgebracht werden, versteht es sich, dass zusätzliche Nicht-Kupferschichten
aufgebracht werden können.
Es ist damit auch beabsichtigt, dass die Erfindung in der Praxis
so ausgeführt werden
kann, dass eine Schicht aus schwefelhaltigem Nickel (nicht gezeigt)
enthalten ist, welche chemisch zwischen der halbblanken Nickelschicht 34 und
der Glanznickelschicht 40 als Opferschicht abgeschieden
wird. Auf ähnliche
Weise kann eine Vor-Chromschicht (nicht gezeigt) aus diskontinuierlichem
Chrom über
der Glanznickelschicht 40 abgelegt werden, bevor die Chromendschicht 44 abgeschieden
wird, um die Haltbarkeit der Chromplattierung zu verbessern. Auf ähnliche
Weise schlägt
die Erfindung auch vor, dass jede Anzahl zusätzlicher Schichten auf die
Radoberfläche
aufgebracht wird (nicht gezeigt), um die Chromplattierung zu bilden. Jedoch
ist keine der zusätzlichen
Schichten eine Kupferschicht, welche direkt auf der Radoberfläche abgeschieden
wird.
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Die
Erfinder erwarten, dass die Verwendung des verbesserten Schneidwerkzeuges
zum Schneiden und Glätten
der Radfläche,
um deren Erscheinungsbild zu verbessern, weniger Kosten verursachen
wird, als das Schwabbeln oder Polieren der Radfläche. Da weiterhin das Rad auf
bereits bestehenden Rad-Drehbänken
geglättet
werden kann, sind keine hohen Kosten für Poliermaschinen notwendig.
Der Glättungsprozess
beseitigt sowohl die Belastung von Personal durch toxische Substanzen, welche
während
des Polierens verwendet werden, als auch den Aufwand der Entsorgung
der erzeugten toxischen Abfallstoffe. Produktionszeiten und -kosten werden
ebenfalls verringert, da die Notwendigkeit beseitigt ist, das Rad
an einen Polierbetrieb zu geben. Das verbesserte Schneidwerkzeug
kann in die Radfelge reichen, um die Oberfläche einer zurückspringenden
Radscheibe zu erreichen, welche mit Polierscheiben schwierig zu
erreichen sein kann. Das Schneiden und Glätten erhält scharfe Kantenflächen, welche
von ästhetischen
Gesichtspunkt her wünschenswert
sein können.
Solche Kanten neigen dazu, durch die abtragende Natur während des
Poliervorganges gebrochen oder entfernt zu werden. Während Polieren
dazu neigt, Oberflächenfehler
hervorzuheben, neigt das Schneiden und Glätten dazu, solche Oberflächenfehler
zu verbergen. Zusätzlich
können
die Schritte des Schwabbelns und des Kupferplattierens vor dem Chromplattierungsprozess
weggelassen werden, was erhebliche Herstellungszeit- und Kosteneinsparungen
mit sich bringt. Schließlich führt, wie
oben beschrieben, die vorliegende Erfindung zu einem wesentlich
verbesserten Oberflächenerscheinungsbild
und einem stark verbesserten Erscheinungsbild jeglicher Chromplattierung,
die über der
geglätteten
Oberfläche
aufgebracht wird.
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Die
Erfindung schlägt
auch eine andere Ausführungsform
des speziellen Schneid/Glättwerkzeuges 50 vor,
welche in den 14 und 15 insgesamt
mit 70 bezeichnet ist. Die in den 14 und 15 gezeigten
Bestandteile, welche gleich zu den Bestandteilen der voranstehenden
Figuren sind, haben gleiche Bezugszeichen. Das Werkzeug 70 hat
einen rhombusförmigen
Körper 52 mit
einer durchlaufenden Bohrung 53, die ein Befestigungsmittel
(nicht gezeigt) aufnimmt, um das Werkzeug am Werkzeughalter 51 festzulegen.
Das Werkzeug 70 ist aus einem gesinterten Karbidstahl und
enthält
einen Einsatz 74, der an einem Ende angebracht ist. Der
Einsatz 74 ist aus einem monokristallinen Material gebildet,
welches entweder natürlich
vorkommend oder synthetisch hergestellt ist. In der bevorzugten
Ausführungsform
ist der Einsatz 74 aus SCD-Material (Single Crystalline
Diamond) gebildet. Der Einsatz 74 enthält eine verbesserte Schneidspitze 75 an
einem Ende, welche die Radfläche 42 kontaktiert
und das Metall bearbeitet. Der Pfeil im oberen linken Abschnitt
von 14 zeigt die Bewegungsrichtung des bearbeiteten
Metalls oder der Radoberfläche
relativ zu dem Glättungswerkzeug 70.
Wie oben hat der Einsatz 74 eine Länge L von ungefähr sechs
mm.
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Die
Verwendung eines monokristallinen Einsatzes 74 anstelle
des oben beschriebenen polykristallinen Einsatzes 54 verringert
die Kosten des Einsatzes erheblich. Zusätzlich ist die Schneidspitze 75 um
die Werkzeugmittellinie symmetrisch. In der bevorzugten Ausführungsform
ist der Radius R der Schneidspitze in einem Verhältnis zur Länge des Werkzeuges 60 ausgebildet,
welches ungefähr
1 bis 16 beträgt.
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Wie
am besten aus 15 zu sehen ist, ist der Einsatz 74 in
einem Winkel α relativ
zur oberen Oberfläche 76 des
Werkzeugkörpers 52 geneigt.
In der bevorzugten Ausführungsform
beträgt
der Winkel α sieben
Grad. Ein flacher Schneidrücken 78 steht senkrecht
oder hat eine Neigung von Null zu der oberen Oberfläche 76 des
Werkzeugkörpers.
Da der Einsatz 74 relativ zu dem Werkzeugkörper 52 schräg liegt,
bildet die Schneidkante des Einsatzes 74 ebenfalls einen
Winkel α mit
der oberen Oberfläche
des Werkzeugkörpers.
Somit wird die Schneidspitze 75 des Einsatzes 74 tangential
zur Oberfläche
der Fläche
des Fahrzeugrades gehalten. Der Schneidrücken 78 hat eine Breite
W, welche im Bereich zwischen 0,076 und 0,254 mm liegt, wobei bei
der bevorzugten Ausführungsform
die Breite in einem Bereich von 0,076 bis 0,127 mm liegt. Ein unterer
Abschnitt 79 des Einsatzes 74 und der Werkzeugkörper 52 sind mit
einem Winkel β hinterschnitten,
um die Abführung von
Schnittmaterial zu ermöglichen.
Der Winkel β liegt
im Bereich von 5 bis 15 Grad und beträgt in der bevorzugten Ausführungsform
fünf Grad.
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Ähnlich zu
dem polykristallinen Einsatz 50 gemäß obiger Beschreibung schlägt die vorliegende Erfindung
vor, dass in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform die Zustellrate
pro Umdrehung bei einer Rad-Drehbank, welche das Werkzeug 70 mit dem
monokristallinen Einsatz 74 verwendet, kleiner als der
Schneidspitzenradius R ist.
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Obgleich
in der bevorzugten Ausführungsform
das Werkzeug 70 als einen Einsatz 74 aus monokristallinem
Material umfassend beschrieben wurde, versteht es sich, dass der
Einsatz 74 auch aus polykristallinem Material gebildet
sein kann, beispielsweise aus PCD-Material (Poly Chrystalline Diamond).
Die Erfindung schlägt
auch vor, einen poly- oder monokristallinen Überzug oder eine derartige Beschichtung
auf ein Substrat aufzubringen, um den Werkzeugeinsatz zu bilden
(nicht gezeigt). Die Erfinder glauben, dass entweder eine Diamant-
oder eine Keramikbeschichtung verwendet werden kann. Die Beschichtung
würde entweder
vor oder nach der Ausbildung der Schneidspitzengeometrie aufgebracht
werden.
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Die
Erfindung schlägt
ferner das Aufbringen einer Lage eines klaren Überzugs oder einer klaren Beschichtung
auf der gesamten außenseitigen
Oberfläche
des Rads einschließlich
des chromplattierten Abschnitts (nicht gezeigt); dieser Schritt
ist jedoch optional. Weiterhin schlägt die Erfindung die Anwendung
des verbesserten Chromplattierungsprozesses gemäß obiger Beschreibung bei einer
Radoberfläche vor,
welche durch irgendein Werkzeug und/oder einen Prozess geglättet worden
ist, der die Oberflächenporen
ausreichend verschließt,
um die Absorption von Feuchtigkeit oder von Oberflächenverunreinigungen
zu verhindern.
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Gemäß den Vorschriften
wurden das Wesen und die Einsatzweise der Erfindung anhand von bevorzugten
Ausführungsformen
erläutert
und dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung anders
ausgeführt
werden kann, als sie konkret erläutert
und dargestellt worden ist, ohne vom Wesen und Umfang anzuweichen.
Beispielsweise versteht es sich, obgleich die bevorzugte Ausführungsform
für ein
einstückiges
Fahrzeugrad beschrieben worden ist, dass die Erfindung auch bei
zweistückigen
Fahrzeugrädern
angewendet werden kann, welche gegossene vollflächige modulare Radscheiben
haben. Auch kann die Erfindung bei einer Radspeiche angewendet werden,
welche innerhalb einer Radfelge angeordnet ist.