DE102008017475A1

DE102008017475A1 - Verfahren zur Oberflächenbehandlung von metallischen Werkstücken

Info

Publication number: DE102008017475A1
Application number: DE200810017475
Authority: DE
Inventors: Siegrid Peggy Seltmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-04-03
Filing date: 2008-04-03
Publication date: 2009-10-08

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung oder Oberflächenveredelung von metallischen Werkstücken (100), insbesondere Fahrzeugräder aus Aluminium oder Fahrzeugfelgen aus Aluminium für Personenkraftwagen und Lastkraftwagen. Nach dem Tauchschleifen (210) der Werkstücke (52, 54, 100) in mindestens einem Trog (12, 56), wobei die Werkstücke (52, 54, 100) relativ zum mindestens einen Trog (12, 56) bewegt werden, erfolgt ein Vorschleifen (220). Dabei werden die Werkstücke (100) in mindestens einem Trog (22) starr fixiert; das Vorschleifen (220) erfolgt mit einem ersten Granulat. Anschließend erfolgt ein Feinschleifen (230) der Werkstücke (52, 54, 100) mit einem zweiten Granulat in mindestens einem Trog (32), wobei die Werkstücke (52, 54, 100) ebenfalls starr fixiert sind. Das Polieren (240) der Werkstücke (100) erfolgt mit vorbehandelten hellen Keramikkörpern in Stab- oder Kugelform. Zwischen Vorschleifen (220) und Feinschleifen (230) und zwischen Feinschleifen (230) und Polieren (240) befinden sich Absetzbecken (72, 84) zur Vermeidung von Partikelverschleppung in die jeweils nachfolgenden Bearbeitungszonen.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung metallischer Werkstücke, insbesondere Fahrzeugräder oder Fahrzeugfelgen aus Aluminium zum Einsatz für Personenkraftwagen und Lastkraftwagen.
Stand der Technik
Aus dem Stande der Technik ist zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken, insbesondere von metallischen Werkstücken, das Gleitschleifen bekannt. Das Gleitschleifen stellt ein mechanisch-chemisches Verfahren zur Oberflächenbearbeitung insbesondere von metallischen Werkstücken dar. Die zu bearbeitenden Werkstücke werden zusammen mit Schleifkörpern, Wasser und einer Waschlösung (Compound) als Schüttgut in einen mit Gummi oder Polyurethan ausgekleideten Arbeitsbehälter gegeben. Durch Bewegung dieses Arbeitsbehälters entsteht eine Relativbewegung zwischen Werkstück und Schleifkörpern, wodurch ein Materialabtrag an Werkstückflächen und insbesondere an scharfen Kanten des Werkstückes auftritt. Die Bewegung des Arbeitsbehälters relativ zum Werkstück kann auf mehrererlei Art und Weise erzeugt werden. Zum einen besteht die Möglichkeit, den Arbeitsbehälter in Drehung um seine Längsachse zu versetzen. Andererseits kann der Arbeitsbehälter auch in Vibration versetzt werden.
Die neben dem Werkstück in den Arbeitsbehälter eingefüllten Schleifkörper haben eine Größe zwischen 1 mm und 80 mm. Symmetrie und Form dieser Schleifkörper sind sehr unterschiedlich. Der jeweilige Behalt an Schleif- oder Poliermineralien bestimmt die Aggressivität und damit den Verschleiß sowie die am Werkstück letztendlich erreichbare Oberflächenglätte.
Die Schleifkörper können zum einen aus einem Keramikmaterial gefertigt werden, derart, dass Schleifmaterial mit Ton gemischt wird, diese Masse anschließend extrudiert und geschnitten wird, woran sich ein Brennen der Schleifkörper einstellt. Andererseits können die Schleifkörper auch aus einem Kunststoffmaterial gefertigt werden. Schleifmineral und Kunstharz werden miteinander gemischt und in Formen gegossen. Die Masse härtet in den Formen aus.
Das neben Werkstück und Schleifkörpern im Wege des Gleitschleifverfahrens in den Arbeitsbehälter eingefüllte Compound stellt eine Tensidlösung dar. Diese dient zusammen mit dem ebenfalls in den Schleifbehälter eingefüllten Wasser dazu, den entstehenden Abrieb der Schleifkörper sowie den entstehenden Abtrag des Werkstückmaterials aufzunehmen, in Lösung zu halten und abzutransportieren. Die meisten gängigen, beim Schleifen eingesetzten Compounds enthalten zusätzliche Additive für den Korrosionsschutz und zum Entfetten.
Durch das Gleitschleifen lassen sich Arbeiten wie Entgraten, das Kanten verrunden, das Schleifen, das Glätten, Polieren, Entfetten, Entzundern, Mattieren und Verdichten durchführen. In aller Regel ist das Gleitschleifen ein diskontinuierliches Verfahren. Dies bedeutet, dass eine Ladung von Teilen und Schleifkörpern, die in einen Arbeitsbehälter eingefüllt werden, gemeinsam in die Maschine eingebracht werden und die Werkstücke nach Ende der Gleitschleifbearbeitung aus dieser entnommen werden können. Das Gleitschleifverfahren ist auch unter dem Begriff „Trowalisieren” bekannt.
Beim Polieren von hochwertigen Automobilzubehörteilen, zum Beispiel Alufelgen oder Aluräder, lässt sich mittels der gängigen Verfahren, zum Beispiel des oben skizzierten Gleitschleifverfahrens, nur eine bestimmte Oberflächengüte erzielen. Oftmals verbleibt an Aluminiumfelgen eine Oberflächenrauigkeit zurück, so dass diese vielfach nicht derart spiegeln wie gewünscht. Abhilfe wird daher dadurch geschaffen, dass Aluminiumfelgen nachträglich mit einer Chrombeschichtung versehen werden. Aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien Aluminium und Chrom ist diese Art der optischen Verbesserung, d. h. die Herbeiführung eines spiegelnden Effektes, auf diese Weise nicht von langer Dauer.
Bei den bisher gängigen Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken, insbesondere metallischen Werkstücken wie die skizzierten Autoräder oder Autofelgen, die im Übrigen auch bei Nutzfahrzeugen eingesetzt werden können, werden die nachfolgenden Bearbeitungsschritte durchlaufen: An das Tauchschleifen schließt sich das Vorschleifen an, auf welches wiederum das Feinschleifen erfolgt, an das sich das Polieren anschließt. Im Allgemeinen werden diese Verfahrensschritte, d. h. Bearbeitungsschritte, an den metallischen Werkstücken an den verschiedenen Bearbeitungsbereichen im Rahmen der Fertigung vorgenommen. So erfolgt in der Regel nach dem Tauchschleifen der Werkstückrohlinge, zum Beispiel unbehandelter Aluminiumräder oder Aluminiumfelgen, deren Transfer vom Tauchschleifbereich zu einem Vorschleifbereich. Nach Durchführung des Vorschleifens, was in der Regel in einer Anzahl von Trögen unter Einsatz von Granulaten erfolgt, werden die erhaltenen vorgeschliffenen Werkstücke im Rahmen eines weiteren Transfers einem Feinschleifbereich zugeführt. Nach dessen Durchlaufen werden die feingeschliffenen Werkstücke dem Polierbereich zugeführt, was einen dritten Transfer innerhalb des Bearbeitungsprozesses darstellt.
Die angesprochenen Transfers bei der Oberflächenvergütung oder Oberflächenveredelung von metallischen Werkstücken, insbesondere Alufelgen oder Alurädern für den Automobil- oder den Lkw-Bereich, stellen jedoch in Bezug auf die erforderlichen Transfers von einem Bearbeitungsbereich zum darauf folgenden Bearbeitungsbereich, erhebliche Risiken dar. So ist sicherzustellen, dass keine „Ausschussveredelung” auftritt, die zum Beispiel durch die Beschädigung eines bereits bearbeiteten Werkstückes während des Transfers zur nächsten Bearbeitungsstufe auftritt. Je nach Bearbeitungsprozess, sei es Tauchschleifen und Feinschleifen, stellt mit zunehmender Bearbeitungsreihenfolge eine Beschädigung während des Transfers zum nachfolgenden Bearbeitungsbereich ein gravierendes Risiko dar, da die erhaltenen Zwischenprodukte immer hochwertiger sind und demzufolge eine Beschädigung derselben einen immer höheren Schaden nach sich zöge.
Offenbarung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung, insbesondere zur Oberflächenveredelung, von metallischen Werkstücken, insbesondere Leichtmetallräder oder Leichtmetallfelgen, bereitzustellen, was einerseits eine hohe Ausbringungsrate aufweist und die erreichbare Qualität an den ausgebrachten metallischen Werkstücken maximiert ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass die Werkstücke, insbesondere die metallischen Werkstücke aus Leichtmetall, z. B. in einer Bearbeitungsstraße diese durchlaufen. An einen Tauchschleifbereich, in dem bevorzugt zwei oder mehr Werkstückrohlinge aus metallischem Material, wie z. B. einem Leichtmetall wie Aluminium oder dergleichen, bearbeitet werden, schließt sich, in Transferrichtung der zu bearbeitenden metallischen Werkstücke gesehen, ein Vorschleifbereich an. Innerhalb des Vorschleifbereiches einer Bearbeitungsstraße, die mindestens zwei oder auch mehr Bearbeitungsreihen aufweist, erfolgt nach dem Tauchschleifen, ohne dass ein Transfer erforderlich wäre, unmittelbar das Vorschleifen der aus dem Tauchschleifbereich zugeführten tauchgeschliffenen Werkstücke, z. B. paarweise. Zur Vornahme der Vorschleifbearbeitung umfasst der Vorschleifbereich eine Anzahl von Trögen, in welchen die tauchgeschliffenen Werkstücke bearbeitet werden. Bei der Tauchschleifbearbeitung wird ein Granulat eingesetzt, welches Schleifkörper aus in Kegelform ausgebildetem PVC-Material umfasst. Diese Schleifkörper werden auch im Rahmen des Vorschleifbereiches eingesetzt.
Während im Tauchschleifbereich das zu bearbeitende Werkstück, insbesondere ein Leichtmetallrad, z. B. ein Aluminiumrad, oder eine Leichtmetallfelge wie z. B. eine Aluminiumfelge, relativ zum Granulat beziehungsweise zum die Schleifkörper enthaltenden Medium bewegt wird, ist das zu bearbeitende Werkstück, bevorzugt aus metallischem Material wie zum Beispiel Aluminium, beim Vorschleifen starr gelagert. Am Ende des Vorschleifbereiches befindet sich z. B. pro Bearbeitungsbahn ein Absetzbecken. Über diesem werden die nun tauchgeschliffenen und vorgeschliffenen Werkstücke mit klarem Wasser abgespült und das Spülmedium mit den abgespülten Rückständen aufgefangen. Durch das Abspülen werden abgetragenes Material sowie Schleifkörperrückstände vom Werkstück entfernt und es wird vermieden, dass diese grobkörnigeren Rückstände in die nächstfolgende Bearbeitungsstufe, d. h. den Feinschleifbereich, verschleppt werden, wo es in Bezug auf die Oberflächenveredelung negative gravierende Auswirkungen hätte. Das Spülmedium kann in einem Absetzbecken aufbereitet werden, mit dem grobe Verunreinigungen ausgefiltert werden, und beim Tauchschleifen, Vorschleifen oder Feinschleifen zur Regeneration des Schleifmediums wiederverwendet werden.
Unmittelbar an das Absetzbecken hinter dem Vorschleifbereich schließt sich der Feinschleifbereich an. Dieser umfasst ebenfalls eine Anzahl von Trögen, in denen die tauchgeschliffenen und vorgeschliffenen Werkstücke bearbeitet werden. Die Bearbeitung erfolgt mit einem feinkörnigeren Granulat, welches Schleifkörper aus PVC-Material in Kegelform umfasst. Die beim Feinschleifen eingesetzten Schleifkörper sind in Form, Körnung und Härte so beschaffen, dass an den zu bearbeitenden Werkstücken ein wesentlich feinerer Materialabtrag durch Abrieb und demzufolge eine erhöhte Oberflächengüte entsteht.
Auch an den Feinschleifbereich schließt sich pro Bearbeitungsbahn jeweils ein abgespülte Rückstände aufnehmendes Absetzbecken an. Über diesem werden die in einer jeden der mindestens zwei Bearbeitungsbahnen tauchgeschliffenen und vorgeschliffenen, nunmehr feingeschliffenen Werkstücke zum Abwaschen beziehungsweise Abspülen von Schleifkörperabrieb sowie abgetragenem Material mit klarem Wasser gereinigt. Das Abspülen vermeidet ein Verschleppen von Schleifkörperabrieb beziehungsweise abgetragenem Material in die nächstfolgende, einer Erreichung einer höheren Oberflächengüte dienende Bearbeitungszone. Auch hier können gröbere Verunreinigungen ausgefiltert werden, so dass das Spülmedium, ein Gemisch aus Compound und Wasser, im Rahmen des Tauchschleifens, des Vorschleifens und des Feinschleifens wiederverwendet werden kann.
Beim Feinschleifen wird ein Granulat eingesetzt, welches Schleifkörper umfasst, die zum Beispiel aus PVC-Material gefertigt sind und eine Kegelform aufweisen. Auch im Feinschleifbereich ist das zu bearbeitende Werkstück, insbesondere eine aus Aluminium gefertigte Autofelge beziehungsweise ein Autorad, starr gelagert.
Die den Feinschleifbereich passiert habenden, zu bearbeitenden Werkstücke, d. h. die tauchgeschliffenen, vorgeschliffenen und feingeschliffenen Werkstücke, werden wiederum über einem Absetzbecken, welches pro Bearbeitungsbahn der Bearbeitungsstraße vorgesehen ist, abgespült. So wird sichergestellt, dass Schleifkörperabrieb, beziehungsweise abgetragenes Material aus vorhergehenden Bearbeitungsstufen von dem sich an den Feinschleifbereich anschließenden Polierbereich ferngehalten werden. Eine Verschleppung von abgetragenem Schleifkörpermaterial beziehungsweise abgetragenem Material des Werkstückes in den Polierbereich hätte dort gravierende Auswirkungen auf die zu erzielende Oberflächengüte.
Auch der Polierbereich umfasst eine Anzahl von Trögen, in welche die tauchgeschliffenen, vorgeschliffenen und feingeschliffenen metallischen Werkstücke eingebracht werden. Im Rahmen der Polierbearbeitung wird die höchstmögliche Oberflächengüte erzielt. Dies bedeutet, dass sicherzustellen ist, dass kein Schleifkörperabrieb beziehungsweise abgetragenes Material in den Polierbereich gelangen darf, wozu die Abspülvorgänge zwischen den einzelnen, jeweils eine höhere Oberflächengüte erzeugenden Schritte dienen.
Im Polierbereich werden die tauchgeschliffenen, vorgeschliffenen und feingeschliffenen metallischen Werkstücke endbearbeitet. Im Polierbereich befinden sich eine Anzahl von Trögen, die vorbehandeltes Keramikmaterial vorzugsweise heller oder weißer Färbung enthalten. Bevorzugt wird ein Gemisch aus vorbehandelten, zuvor stabförmigen, nach der Vorbehandlung gratfreien keramischen Schleifkörpern, kugelförmigen keramischen Schleifkörpern und frischem, d. h. noch nicht wiederaufbereitetem Compound eingesetzt. Das Keramikmaterial kann in Stabform oder in Kugelform vorliegen. Das Keramikmaterial, welches in den Trögen innerhalb des Polierbereiches zum Einsatz kommt, ist derart vorbehandelt, dass an Keramikmaterial in Stabform die Kanten gebrochen sind. Das Keramikmaterial in Stabform weist zum Beispiel Abmessungen von 3 mm × 7 mm beziehungsweise 1,7 mm × 5 mm auf. Alternativ zum in Stabform vorliegenden Keramikmaterial, was als Schleifkörper eingesetzt wird, kann kugelförmig ausgebildetes Keramikmaterial zum Polieren eingesetzt werden. Bedeutsam ist, dass die beim Polieren eingesetzten Schleifkörper gerundete Kanten aufweisen, so dass im Rahmen der Schlussbearbeitung die höchstmögliche Oberflächengüte am endzubearbeitenden Werkstück erzielt werden kann. Bei den angegebenen Maßen handelt es sich um die ursprünglichen Maße des in Stabform vorliegenden keramischen Schleifmaterials. Das als Schleifkörper eingesetzte Keramikmaterial in Kugelform wird keiner Vorbehandlung unterzogen.
Auch an den Polierbereich, in dessen Trögen aus Keramikmaterial gefertigte Schleifkörper bevorzugt aus hellem Keramikmaterial, insbesondere aus weißem Keramikmaterial, eingesetzt werden, schließt sich ein Absetzbecken zum Abspülen der polierten Werkstücke an. In diesem Absetzbecken wird ebenfalls Spülmedium aufgefangen, was in den Prozess im Rahmen des Tauchschleifens, des Vorschleifens oder des Feinschleifens nach entsprechender Filterung und Aufbereitung wiederverwendet werden kann.
Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren zur Oberflächenbehandlung, insbesondere zur Oberflächenveredelung von metallischen Werkstücken, sind Tauchschleifen, Vorschleifen, Feinschleifen und das Polieren auf harmonische Art und Weise in Einklang gebracht und in eine maximale Qualität ermöglichenden Reihenfolge hintereinander geschaltet.
Das in den Absetzbecken aufgefangene Spülmedium, Compound und Wasser enthaltend, beziehungsweise die dort eingesetzte Waschlösung wird innerhalb eines Kreislaufes entgegen der Transferrichtung der zu bearbeitenden Werkstücke wieder dem Tauchschleifbereich, den dort enthaltenen Trögen zugeführt, um das dort eingesetzte Schleifmittel zu regenerieren. Nach der letzten Stufe, d. h. dem Polierbereich, ist das Spülmedium relativ unbelastet, während die Waschlösung beziehungsweise das Spülmedium, das beim Tauchschleifen entsteht, einen recht hohen Verschmutzungsgrad aufweist. Der Kreislauf des Spülmediums verläuft entgegengesetzt zur Transferrichtung der zu bearbeitenden Werkstücke durch die z. B. zwei Bearbeitungsbahnen.
Wenngleich das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren vorstehend am Beispiel einer Bearbeitungsstraße mit zwei parallel zueinander angeordneten Bearbeitungsbahnen beschrieben wurde, so lässt sich auch eine dezentrale Durchführung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens zur Oberflächenbearbeitung beziehungsweise Oberflächenveredelung von metallischen Werkstücken ausführen. Wesentlich ist der Umstand, dass die Arbeitsgänge Tauchschleifen, Vorschleifen, Feinschleifen und Keramikpolieren in dieser Reihenfolge durchgeführt werden. Es ist denkbar, das Tauchschleifen an einem anderen Ort durchzuführen als das manuell vorzunehmende Vorschleifen. Bei dezentraler Durchführung des Verfahrens kommt es auf die Einhaltung der Verfahrensschritte an, wobei den jeweils nachfolgenden Verfahrensschritten entweder in Bezug auf das Tauchschleifen unbearbeitete Werkstücke zugeführt werden, während dem Vorschleifvorgang bereits tauchgeschliffene Werkstücke zugeführt werden und dem Feinschleifvorgang tauchgeschliffene und vorgeschliffene Werkstücke zugeführt werden. Die dezentrale Vornahme der einzelnen Bearbeitungsschritte bestimmt jedoch den eingangs erwähnten Transport beziehungsweise Transfer der pro Bearbeitungsstufe wertvoller werdenden Werkstücke, da deren Oberflächengüte stetig zunimmt. Die dezentrale Durchführung des Verfahrens kann zum Beispiel in Bezug auf das Vorschleifen aus Kostengründen wirtschaftlich sein, so dass die entstehenden Transportkosten durchaus kompensiert werden können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
1 eine aus dem Stande der Technik bekannte Verknüpfung von Arbeitsgängen des Tauchschleifens, Vorschleifens, Feinschleifens und Polierens, in dezentraler Anordnung,
2 die erfindungsgemäß vorgeschlagene, mindestens zwei Bearbeitungsreihen aufweisende Bearbeitungsstraße und
3 ein fertig bearbeitetes Werkstück, hier ein Leichtmetallrad
Ausführungsformen
Der Darstellung gemäß 1 ist eine dezentrale Anordnung von Bereichen zur Oberflächenbearbeitung gemäß des Standes der Technik zu entnehmen.
Im Einzelnen umfasst eine Bearbeitungsschrittabfolge 200 zur Oberflächenbearbeitung oder Oberflächenveredelung von metallischen Werkstücken, so zum Beispiel insbesondere im Fahrzeugbau eingesetzten Fahrzeugrädern oder Fahrzeugfelgen aus Aluminium, ein Tauchschleifen 210, an welches sich ein Vorschleifen 220 anschließt. An das Vorschleifen 220 der zu bearbeitenden Werkstücke 52, 54, 100 schließt sich deren Feinschleifen 230 an. Der letzte Bearbeitungsschritt gemäß der Bearbeitungsschrittabfolge 200 ist durch ein Polieren 240 gegeben, in dem an den zu bearbeitenden Werkstücken 52, 54, 100 die höchste Oberflächengüte erzeugt wird.
Ein Tauchschleifbereich 10 umfasst eine Anzahl von Trögen 12. Diese Tröge 12 können über Galgen 14 beziehungsweise T-Galgen 16 mit zu bearbeitenden Werkstücken 52, 54, 100 beschickt werden. Innerhalb der Tröge 12 wird ein grobes Granulat mit PVC-Material in Kegelform bevorratet. Bei den dem Tauchschleifbereich 10 zugeführten, zu bearbeitenden Werkstücken 52, 54, 100 handelt es sich demgemäß um Rohlinge, an denen der erste Bearbeitungsschritt gemäß der Bearbeitungsschrittabfolge 200, d. h. das Tauchschleifen 210 vorgenommen wird. Nach Durchlaufen des Tauchschleifbereiches 10 werden die tauchgeschliffenen Werkstücke 52, 54, 100 im Rahmen eines ersten Transfers 18 einem Vorschleifbereich 20 zugeführt. Innerhalb des Vorschleifbereiches 20 befinden sich ebenfalls eine Anzahl von Trögen 22, in denen die im Tauchschleifbereich 10 tauchgeschliffenen Werkstücke 52, 54, 100 im Rahmen des ersten Transfers 18 überführt werden. In den einzelnen Trögen 22 beziehungsweise in einem Ersatztrog 24 werden die tauchgeschliffenen Werkstücke aus dem Tauchschleifbereich 10 weiterbearbeitet. Vom Vorschleifbereich 20 werden die tauchgeschliffenen und vorgeschliffenen Werkstücke im Rahmen eines zweiten Transfers 26 auf einer Aufstellfläche 46 zum Feinschleifbereich 30 transferiert. Die Werkstücke, die im Rahmen des zweiten Transfers 26 zum Feinschleifbereich 30 transferiert werden, sind tauchgeschliffen und vorgeschliffen und befinden sich demnach bereits in der zweiten Bearbeitungsstufe und stellen damit ein höherwertiges Gut dar. Der erforderliche zweite Transfer 26 in den Feinschleifbereich 30 und das damit einhergehende Beschädigungsrisiko ist nicht unerheblich. Innerhalb des Feinschleifbereiches 30 werden die tauchgeschliffenen und vorgeschliffenen Werkstücke 52, 54, 100 feingeschliffen. Der Feinschleifbereich 30 umfasst eine Anzahl von Trögen 32, in die die zu bearbeitenden Werkstücke jeweils feingeschliffen werden, bevor ein weiterer, dritter Transfer 34 zu ei nem Polierbereich 40 auf der Aufstellfläche 46 erfolgt. Die tauchgeschliffenen, vorgeschliffenen und feingeschliffenen Werkstücke werden demnach ein drittes Mal, d. h. im Rahmen eines dritten Transfers 34, vom Feinschleifbereich 30 zum Polierbereich 40 befördert. Die drei Bearbeitungsstufen durchlaufen habenden metallischen Werkstücke sehen nunmehr im Rahmen des Polierbereiches 40 ihrer Endbearbeitung, d. h. höchstmöglichen Oberflächenveredlung entgegen. Dazu umfasst der Polierbereich 40 eine Anzahl von Trögen 42. Die Anzahl der Tröge 42 im Polierbereich 40 entspricht bevorzugt der Anzahl der Tröge 32 im Feinschleifbereich 30, während der Vorschleifbereich nur die Hälfte der Tröge umfasst, nämlich fünf, die im Feinschleifbereich 30 beziehungsweise im Polierbereich 40 vorgehalten werden.
Alles in allem geht die im Rahmen mit 1 auf der Aufstellfläche 46 dargestellte Anordnung der Bereiche 10, 20, 30, 40 mit dem Erfordernis einher, einen ersten Transfer 18, einen zweiten Transfer 26 sowie einen dritten Transfer 34 der zu bearbeitenden metallischen Werkstücke vorzunehmen, was mit erhöhter Bearbeitungsgüte ein erhöhtes Risiko (Ausschussveredelung) darstellt.
2 zeigt die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung einer Bearbeitungsstraße, die im dargestellten Beispiel zwei Bearbeitungsbahnen umfasst.
Wie aus der Darstellung gemäß 2 hervorgeht, umfasst die Bearbeitungsstraße 50 den Tauchschleifbereich 10. Der Tauchschleifbereich 10 umfasst jeweils einen Trog 56, in dem ein Paar erster Werkstücke 52 beziehungsweise ein Paar zweiter Werkstücke 54 eingelassen wird. In die Tröge 56 im Rahmen des Tauchschleifbereiches 10, in dem das Tauchschleifen 210 durchgeführt wird, wird im Rahmen eines Kreislaufes 94 Waschlösung kontinuierlich regeneriert, dass das im Rahmen des Tauchschleifens 210 zu erzielende Bearbeitungsresultat der zu bearbeitenden, metallischen Werkstücke 52, 54 beziehungsweise 100 den Qualitätsanforderungen entspricht. Zu Anfang 88 der Bearbeitungsstraße 50, die eine erste Bearbeitungsbahn 62 und eine zweite Bearbeitungsbahn 64 aufweist, erfolgt das Tauchschleifen 210. Die paarweise die Tröge 56 des Tauchschleifbereiches 10 verlassenden, tauchgeschliffenen Werkstücke werden nunmehr Trögen 22 des Vorschleifbereiches 20 zugeführt. Die Abstände 66 zwischen den einzelnen Trögen 22 des Vorschleifbereiches 20 sind so angelegt, dass genügend Arbeitsraum zwischen den einzelnen Trögen 22 verbleibt und diese zugänglich sind. Die Bearbeitungszeiten der Werkstücke in den einzelnen Trögen 22 des Vorschleifbereiches 20 sowie in den Trögen 32 des Feinschleifbereiches 30 können je nach Anforderungen, Design, Finish und gewünschtem Styling spezifisch variieren.
Die tauchgeschliffenen Werkstücke, die im Rahmen des Tauchschleifens 210 die erste Bearbeitungsstufe durchlaufen haben, gelangen nach Passage des Vorschleifens 220, in Transferrichtung 68 gesehen, in jeweils ein Absetzbecken 72, das einer jeden der ersten Bearbeitungsbahn 62 und/oder der zweiten Bearbeitungsbahn 64 der Bearbeitungsstraße 50 zugeordnet ist. In den Absetzbecken 72 am Ende des eine Länge 70 aufweisenden Vorschleifbereiches 20 wird ein Spülmedium aufgefangen. Mit klarem Wasser werden die tauchgeschliffenen und nach Passage des Vorschleifbereiches 20 vorgeschliffenen Werkstücke 52, 54, oder 100 abgespült, um an den Werkstücken 52, 54, 100 anhaftende Schleifkörperpartikel oder abgetragenes Material abzuspülen. Diese Partikel werden durch das Spülmedium in das Absetzbecken 72 abgeschwemmt. Dadurch wird vermieden, dass in die nächste Bearbeitungsstufe, d. h. den Feinschleifbereich 30, gröbere Partikel eingeschleppt werden, die dort unweigerlich zu einem Zerkratzen der in Hinsicht auf ihre Oberfläche zu veredelnden Werkstücke 52, 54, 100 führen würde.
Das in den Absetzbecken 72 aufgefangene Spülmedium, bei dem es sich um ein Gemisch aus Wasser und Compound handelt, wird von gröberen Verunreinigungen gereinigt und kann wiederverwendet werden. So kann das entsprechend gefilterte und gereinigte Spülmedium im Rahmen des Tauchschleifens, des Feinschleifens und des Vorschleifens wieder eingesetzt werden.
Wie aus der Darstellung gemäß 2 hervorgeht, weist der Vorschleifbereich 20 eine Länge 70 auf, die sich vom Ende des Absetzbeckens 72 bis zum Ende des Troges 56 des Tauchschleifbereiches 10 erstreckt und nur einige wenige Meter lang ist.
In Transferrichtung 68 gesehen, schließen sich jeweils in jeder Bearbeitungsbahn 62 beziehungsweise 64 der Bearbeitungsstraße 50 Tröge 32 des Feinschleifbereiches 30 an. Der Feinschleifbereich 30 umfasst eine größere Anzahl von Trögen 32, verglichen mit der Anzahl der Tröge 22, die im Vorschleifbereich 20 eingesetzt werden. Im Feinschleifbereich 30, in dem das Feinschleifen 230 durchgeführt wird, sind die zu behandelnden metallischen Werkstücke, d. h. die Autoräder oder Autofelgen, starr in den jeweiligen Trögen 32 fixiert und werden von einem feinkörnigeren Granulat umspült. Dieses feinkörnigere Granulat umfasst Schleifkörper, die aus PVC-Material gefertigt sind und zum Beispiel eine Kegelform aufweisen. Neben der Kegelform der Schleifkörper sind auch andere Geometrien durchaus auch denkbar. Die beim Vorschleifen 220 und beim Feinschleifen 230 eingesetzten Schleifkörper sind beides Kunststoffmaterialien, die sich in der Form der Schleifkörper, deren Härte und deren Körnung voneinander unterscheiden.
Aus der Darstellung gemäß 2 geht hervor, dass eine Länge 78 des Feinschleifbereiches die Länge 70 des Vorschleifbereiches 20 übersteigt, was nicht zuletzt auf die größere Anzahl von Trögen 32 im Feinschleifbereich 30 zurückzuführen ist. Mit Bezugszeichen 74 ist der Abstand bezeichnet, der zwischen den beiden Bearbeitungsbahnen 32 beziehungsweise 64 der Bearbeitungsstraße 50 gemäß 2 vorliegt. Im Vergleich zu der dezentralen Anordnung der einzelnen Bearbeitungsbereiche 10, 20, 30, 40 gemäß der Darstellung in 1 ist die in 2 dargestellte Bearbeitungsstraße 50 wesentlich kompakter. Dies schlägt sich nicht zuletzt in einem wesentlich geringeren Erfordernis an Stellfläche nieder, wobei eine Hallenbreite durch Bezugszeichen 98 angedeutet ist, während die Gesamtlänge der Bearbeitungsstraße 50 durch Bezugszeichen 86 angedeutet ist. In Bezug auf die Beschickung mit Rohlingen und die Entnahme der Fertigprodukte, benötigt die Bearbeitungsstraße 50 mit mindestens der ersten Bearbeitungsbahn 62 sowie mindestens einer weiteren, zweiten Bearbeitungsbahn 64 eine Hallenlänge 96, die in der Größenordnung von etwa 40 m liegt.
An den in der Länge 78 ausgebildeten Feinschleifbereich 30 schließen sich ebenfalls pro Bearbeitungsbahn 62, 64 der Bearbeitungsstraße 50 Absetzbecken 80 an. Die Absetzbecken 80 fangen jeweils Spülmedium auf, bei dem es sich um ein Gemisch aus Compound und Wasser handelt. Die tauchgeschliffenen, vorgeschliffenen und feingeschliffenen, hinsichtlich ihrer Oberfläche zu veredelnden metallischen Werkstücke werden über den Absetzbecken 80 abgespült und dort von Schleifkörperpartikeln beziehungsweise abgetragenem Material gereinigt. Dadurch wird eine Verschleppung dieses Materials in den Polierbereich 40 vermieden. Analog zum vorstehend beschriebenen Absetzbecken 72, welches dem Vorschleifbereich 20 nachgeschaltet ist, kann das in dem mindestens einen Absetzbecken 80 aufgefangene Spülmedium von groben Verunreinigungen gereinigt und anschließend zur Regeneration des Schleifmediums beim Tauchschleifen 210, beim Vorschleifen 220 sowie beim Feinschleifen 230 wieder eingesetzt werden.
Der Polierbereich 40 schließt sich unmittelbar in der Bearbeitungsstraße 50 mit der ersten Bearbeitungsbahn 62 und der zweiten Bearbeitungsbahn 64 an den Feinschleifbereich 30 an. Der Polierbereich 40 umfasst pro Bearbeitungsbahn 62 beziehungsweise 64 zum Beispiel zehn Tröge 42, in welchen die tauchgeschliffenen, vorgeschliffenen und feingeschliffenen Werkstücke 52, 54 beziehungsweise 100 end- und fertigbearbeitet werden. Dazu werden die tauchgeschliffenen, vorgeschliffenen und feingeschliffenen endzubearbeitenden Werkstücke 52, 54, 100 in den Trögen 42 jeweils fixiert und mit Schleifkörpern fertigbearbeitet. Bei den in den Trögen 42 des Polierbereiches 40 zum Polieren 240 eingesetzten Schleifkörpern handelt es sich um Keramikkörper. Die Keramikkörper werden aus einer hellen, bevorzugt einer weißen Keramik hergestellt. Dabei kann es sich sowohl um eine gebrannte als auch um eine kunststoffeingegossene Keramik handeln. Die Keramikkörper, die in den Trögen 42 des Polierbereiches 40 eingesetzt werden, können in Kugel- oder in Stabform vorliegen. In Kugelform vorliegende Keramikkörper weisen einen Durchmesser in der Größenordnung von etwa 2 mm auf.
Als Schleifkörper können auch in Stabform vorliegende Keramikkörper eingesetzt werden. Diese weisen zum Beispiel Abmessungen in der Größenordnung von 3 mm auf 7 mm oder auch von 1,7 mm auf 5 mm auf. Die angegebenen Maße gelten für Schleifkörper in Stabform, bevor die Vorbehandlung durchgeführt wird. Im Rahmen der Vorbehandlung werden die in Stabform vorliegenden Schleifkörper aus Keramikmaterial an den Kanten, d. h. an den Stirnseiten beziehungsweise an den Mantelflächen vollflächig verrundet. Werden diese Keramikkörper in Stabform vorbehandelt, so werden deren Kanten am Übergang von der Mantelfläche zur Stirnfläche bei in Stabform vorliegenden Keramikkörpern gebrochen, d. h. abgerundet. Nach einer mehrstündigen Vorbehandlung der hellen Keramikkörper, bevorzugt weißen Keramikkörper, die als Schleifkörper im Polierbereich 40 eingesetzt werden, sind die erhaltenen, eine Stabform aufweisenden Schleifkörper so gerundet, dass diese eine Endbearbeitung der tauchgeschliffenen, vorgeschliffenen und feingeschliffenen Werkstücke 52, 54 beziehungsweise 100 ermöglichen, derart, dass an diesen eine spiegelnde Oberfläche entsteht.
Im Polierbereich 40 werden die Reihen von Trögen 42, die jeweils durch eine Trennwand 44 innerhalb der ersten Bearbeitungsbahn 62 beziehungsweise der zweiten Bearbeitungsbahn 64 voneinander getrennt sind, in einer Länge 82 angeordnet. Die Länge 82 entspricht im Wesentlichen der Länge 78 des dem Polierbereich 40 vorgelagerten Feinschleifbereiches 30, vergleiche Position 48, Position 82 in der Darstellung gemäß 2. Wie aus 2 des Weiteren hervorgeht, befindet sich auch am Ende einer jeden der Bearbeitungsbahnen 62, 64 der Bearbeitungsstraße 50 ein Absetzbecken 84. Im Absetzbecken 84 werden die im Polierbereich 40 fein- beziehungsweise endbearbeiteten metallischen Werkstücke von Schleifkörperrückständen beziehungsweise abgetragenen Materialrückständen befreit und anschließend getrocknet.
2 zeigt des Weiteren, dass ein Kreislauf 54 zwischen den Absetzbecken 84 der ersten Bearbeitungsbahn 62 beziehungsweise der zweiten Bearbeitungsbahn 64 der Bearbeitungsstraße 50 implementiert ist. Die in geringstem Grade verunreinigte Waschlösung, die in dem Absetzbecken 84 hinter dem Polierbereich 40 bevorratet wird, wird über einen Kreis lauf 94 entgegen der Transferrichtung 68 der zu bearbeitenden Werkstücke in die Tröge 56 des Tauchschleifbereiches 10 zurückgefördert. Aufgrund dieser Maßnahme wird die dort bevorratete Waschlösung ständig regeneriert und dadurch das Schleifergebnis gewährleistet.
Aus der Darstellung gemäß 2 geht hervor, dass bei der Bearbeitungsstraße 50 gewährleistet ist, dass bei Zuführung jeweils von Paaren 52, 54 von Werkstücken am Anfang der Bearbeitungsstraße 88 simultan an deren Ende 90 ebenfalls vier fertigbearbeitete Werkstücke 52 beziehungsweise 54 entnommen werden können. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung der Konfiguration einer Bearbeitungsstraße 50 und insbesondere durch die eingesetzten Schleifkörper im Polierbereich 40 kann eine hervorragende Oberflächenqualität bei erhöhter Ausbringung der Bearbeitungsstraße 50 von endbearbeiteten Werkstücken 52, 54 beziehungsweise 100 erreicht werden.
Aus einer Gegenüberstellung der Aufstellflächen 46 gemäß der 1 und 2 geht hervor, dass bei der Bearbeitungsstraße 50 mit mindestens zwei Bearbeitungsbahnen 62, 64 gemäß der Darstellung in 2 wesentlich weniger Aufstellfläche benötigt wird. Die in der 1 erforderlichen Transfers 18, 26 und 34 in unterschiedlichen Bearbeitungsguten bearbeiteter Zwischenprodukte kann bei der Lösung gemäß 2 wenn nicht vollständig vermieden, so doch erheblich minimiert werden. Dies erhöht einerseits die erreichbaren Taktzeiten und damit die Ausbringung, andererseits vermeidet die Bearbeitungsstraße 50 mit den mindestens zwei Bearbeitungsbahnen 62, 64 gemäß der Darstellung in 2 die Transfers 18, 26 beziehungsweise 34, so dass das Beschädigungsrisiko der Zwischenprodukte erheblich minimiert wird.
3 zeigt ein fertig bearbeitetes poliertes Werkstück, hier ein Leichtmetallrad. Aus der Darstellung gemäß 3 geht hervor, dass das gesamte Werkstück 100, welches in perspektivischer Ansicht in 3 wiedergegeben ist, eine spiegelnde Oberfläche aufweist, während bei gemäß der bisherigen Verfahren veredelten Werkstücke stets eine matte, nicht spiegelnde Oberfläche verbleibt. Diese Oberflächengüte lässt sich mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren erzielen.

10: Tauchschleifbereich
12: Trog
14: Galgen
16: T-Galgen
18: erster Transfer
20: Vorschleifbereich
22: Trog
24: Ersatz-Trog
26: zweiter Transfer
30: Feinschleifbereich
32: Trog
34: dritter Transfer
40: Polierbereich
42: Trog
44: Trennwand
46: Aufstellfläche
50: Bearbeitungsstraße
52: erste Werkstücke (1-n)
54: zweite Werkstücke (1-n)
56: Trog
58: Trogbreite
60: Trogtiefe
62: erste Bearbeitungsbahn
64: zweite Bearbeitungsbahn
66: Abstand
68: Transferrichtung
70: Länge Vorschleifbereich
72: Absetzbecken Vorschleifbereich
74: Abstand Bearbeitungsbahnen
76: Folge Abstand
78: Länge Feinschleifbereich
80: Absetzbecken Feinschleifbereich
82: Länge Polierbereich
84: Absetzbecken Polierbereich
86: Gesamtlänge Bearbeitungsstraße 50
88: Anfang
90: Ende
94: Kreislauf Waschlösung (Compound)
96: Hallenlänge
98: Hallenbreite
100: Werkstück
200: Bearbeitungsschrittabfolge
210: Tauchschleifen
220: Vorschleifen
230: Feinschleifen
240: Polieren

Claims

Verfahren zur Oberflächenbearbeitung von metallischen Werkstücken (52, 54, 100), insbesondere Fahrzeugräder oder Fahrzeugfelgen aus Aluminium für Kraftfahrzeuge, mit nachfolgenden Verfahrensschritten: a) Tauchschleifen (210) der Werkstücke (52, 54, 100) in mindestens einem Trog (12, 56), wobei die Werkstücke (52, 54, 100) relativ zum mindestens einen Trog (12, 56) bewegt werden, b) Vorschleifen (220) der Werkstücke (52, 54, 100) mit einem ersten Granulat in mindestens einem Trog (22), wobei die Werkstücke (100) starr fixiert werden, c) Feinschleifen (230) der Werkstücke (52, 54, 100) mit einem zweiten Granulat in mindestens einem Trog (32), wobei die Werkstücke (100) starr fixiert sind, d) Polieren (240) der Werkstücke (52, 54, 100) mit vorbehandelten, stabförmigen, hellen Keramikkörpern und/oder mit kugelförmigen, hellen Keramikkörpern als Schleifkörper, wobei e) zumindest zwischen den Verfahrensschritten b) und c) und zumindest zwischen den Verfahrensschritten c) und d) eine Reinigung der bearbeiteten Werkstücke (52, 54, 100) mit einem Spülmedium vorgenommen wird, um Partikelverschleppung in die jeweils nachfolgenden Bearbeitungsbereiche (30, 40) zu vermeiden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte a) bis e) in einer Bearbeitungsstraße (50) an einem Ort durchgeführt werden, die mindestens zwei Bearbeitungsbahnen (62, 64) umfasst, oder die Verfahrensschritte a) bis e) in dieser Reihenfolge dezentral vorgenommen werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte a) bis e) jeweils kontinuierlich an Paaren von ersten Werkstücken (52) und Paaren von zweiten Werkstücken (54) durchgeführt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende (90) der Bearbeitungsstraße (50) diese jeweils eine Anzahl von bearbeiteten Werkstücken (52, 54, 100) verlässt, die der Bearbeitungsstraße (50) am Anfang (88) aufgegeben werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt a) die Werkstücke (52, 54, 100) mit einem Granulat, welches als Schleifkörper PVC-Material in Kegelform enthält, bearbeitet werden, wobei die Körnung des eingesetzten Granulats der Körnung P240 entspricht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt b) starr fixierte Werkstücke (52, 54, 100) mit einem Granulat, welches als Schleifkörper PVC-Material in Kegelform enthält, bearbeitet werden, wobei die Körnung des eingesetzten Granulats der Körnung P240 entspricht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt c) die Werkstücke (52, 54, 100) mit einem zweiten, feinkörnigen Granulat, Schleifkörper aus PVC-Material in Kegelform enthaltend, bearbeitet werden, wobei die Körnung des eingesetzten Materials der Körnung P600 entspricht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt d) das Polieren (240) der Werkstücke (52, 54, 100) mit hellen, bevorzugt weißen Keramikkörpern als Schleifkörpern erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gemäß Verfahrensschritt d) eingesetzten, hellen Keramikkörper in Stabform oder Kugelform derart vorbehandelt werden, dass deren Oberflächenkontur gleichmäßig verrundet und gratfrei ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in Verfahrensschritt d) eingesetzten vorbehandelten, hellen Keramikkörper in Stabform vor der Vorbehandlung eine Größe von 3 mm × 7 mm oder 1,7 mm × 5 mm aufweisen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in Verfahrensschritt d) eingesetzten Keramikkörper kugelförmig ausgeführt sind und einen Durchmesser zwischen 1 mm und 5 mm, bevorzugt 2 mm aufweisen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt d) beim Polieren (240) ein Gemisch aus vorbehandelten, verrundeten Keramikkörpern und kugelförmigen Keramikkörpern eingesetzt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der Verfahrensschritte a), b), c) und d) den jeweils eingesetzten Schleifkörpern ein Compound als Schmiermittel und Reiniger zugesetzt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bearbeitete Werkstücke (52, 54, 100) nach den Verfahrensschritten a), b), c) und d) mit klarem Wasser von Compoundrückständen und Schleifmittelrückständen gereinigt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülmedium in Absetzbecken (72, 80, 84) aufgefangen wird und grobe Verunreinigungen aus dem Spülmedium, einem Gemisch aus klarem Wasser und Compound, abgetrennt werden.
Verfahren gemäß der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aufbereitete Spülmedium in den Verfahrensschritten a), b) und c) zum Tauchschleifen (210), Vorschleifen (220) und Feinschleifen (230) wiederverwendet wird und entgegengesetzt zur Transferrichtung (68) der Werkstücke (52, 54, 100) gefördert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt d). beim Polieren (240), frisches, nicht-aufbereitetes Compound zugegeben wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt a) das Tauchschleifen (210) an zumindest einem ersten Paar Werkstücke (52) mit einem zweiten Paar Werkstücke (54) gleichzeitig erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlung der in Verfahrensschritt d) eingesetzten hellen Keramikkörper in Stabform durch Einschleifen an metallischen Werkstücken erfolgt, bis an den Keramikkörpern in Stabform Gratfreiheit vorliegt.
Verwendung des Verfahrens gemäß eines oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 16 zur Oberflächenveredelung von Rädern und/oder Felgen für Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen.