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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen und/oder Polieren eines Bauteils gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs.
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Aus der
DE 10 2005 047 303 A1 ist bereits eine Schleif- oder Poliervorrichtung zum Schleifen oder Polieren mindestens eines Werkstücks insbesondere mit feinen Strukturen, wie Vertiefungen oder dergleichen, im Wege des Gleitschleifens bekannt. Die Schleif- oder Poliervorrichtung umfasst einen topfförmigen, federnd gelagerten Behandlungsbehälter zur Aufnahme eines oder mehrerer Werkstücke und von Schleifbeziehungsweise Polierkörpern. Darüber hinaus umfasst die Schleif- oder Poliervorrichtung mehrere ein oder mehrere Unwuchtantriebe aufweisende Schwingungserreger, welche dem Behandlungsbehälter jeweilige Schwingungskomponenten aufzwingen. Die Schwingungskomponenten bewirken, dass die Schleif- beziehungsweise Polierkörper innerhalb des Behandlungsbehälters an dem aufgenommenen Werkstück beziehungsweise an den aufgenommenen Werkstücken einen Materialabtrag leisten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Schleifen und/oder Polieren eines Bauteils zu schaffen, bei welchem definierte Bereiche des Bauteils gezielt von dem Schleifen und dem Polieren ausgenommen werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Schleifen und/oder Polieren eines Bauteils mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen und/oder Polieren eines Bauteils, bei welchem das Bauteil mittels abrasiver Schleifelemente gleitgeschliffen wird. Um zu ermöglichen, dass wenigstens ein definierter Bereich des Bauteils von dem Schleifen und dem Polieren ausgenommen wird, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der wenigstens eine von dem Schleifen und Polieren zu schützende Bereich des Bauteils vor dem Gleitschleifen mit einem Schutzmaterial versehen wird. Beispielsweise wird eine Schutzschicht aus dem Schutzmaterial auf dem zu schützenden Bereich des Bauteils aufgebracht. Das Schutzmaterial verhindert einen Kontakt der abrasiven Schleifelemente mit dem zu schützenden Bereich des Bauteils. Mittels des Schutzmaterials wird der zu schützende Bereich des Bauteils überdeckt, um das Schleifen und Polieren des zu schützenden Bereichs zu unterbinden. Folglich ist mittels des Schutzmaterials besonders vorteilhaft vorgebbar an welchen Oberflächenbereichen des Bauteils das Bauteil zu schleifen und/oder zu polieren ist und an welchen Oberflächenbereichen des Bauteils, insbesondere dem wenigstens einen zu schützenden Bereich, das Schleifen und das Polieren zu unterbleiben hat. Das Verfahren bietet eine besonders einfache Möglichkeit die unterschiedlich zu bearbeitenden Oberflächenbereiche voneinander abzugrenzen.
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In einer Weiterbildung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der zu schützende Bereich mit einem Kunststoff als Schutzmaterial versehen wird. Das bedeutet, dass der Kunststoff auf den zu schützenden Bereich des Bauteils aufgebracht wird, um den Kontakt des Bauteils mit den abrasiven Schleifelementen in dem wenigstens einen zu schützenden Bereich zu unterbinden. Bei dem Kunststoff handelt es sich um ein besonders robustes Schutzmaterial, welches einfach auf den zu schützenden Bereich des Bauteils aufbringbar und besonders einfach von dem zu schützenden Bereich des Bauteils nach dem Schleifen und/oder Polieren des Bauteils zu entfernen ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Schutzmaterial ein transparenter Kunststoff verwendet wird. Unter dem transparenten Kunststoff ist zu verstehen, dass der Kunststoff für Licht durchlässig ist und für einen Betrachter durchsichtig ist. Der transparente Kunststoff weist darüber hinaus vorteilhafterweise ein homogenes Durchleuchtungsverhalten auf, sodass der Kunststoff ein Durchleuchtungsverhalten des Bauteils kaum beeinflusst. Überdies ist der mittels des transparenten Kunststoffs versehene Bereich des Bauteils vorteilhafterweise einsehbar, wodurch eine Kontrolle des zu schützenden Bereichs bei dessen Überdeckung durch den transparenten Kunststoff für eine Person und/oder eine Messeinrichtung möglich ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn eine Ausnehmung des Bauteils zumindest in einem Tiefenbereich mit dem Schutzmaterial gefüllt wird. Mit anderen Worten wird eine Ausnehmung, beispielsweise eine Einkerbung des Bauteils zumindest über eine definierte Höhe, insbesondere vollständig, mittels des Schutzmaterials angefüllt, um ein Einklemmen von abrasiven Schleifelementen in der Ausnehmung zu vermeiden. Mittels des in die Ausnehmung eingefüllten Schutzmaterials kann ein Eindringen der Schleifelemente in die Ausnehmung unterbunden werden.
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Hierdurch wird sichergestellt, dass ein Schleifen und Polieren des zu schützenden Bereichs, insbesondere in der Ausnehmung unterbleibt.
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Es hat sich in diesem Zusammenhang als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Schutzmaterial in die Ausnehmung spritzgegossen wird. Insbesondere wird der Kunststoff als das Schutzmaterial in die Ausnehmung spritzgegossen. Das Spritzgießen ermöglicht ein besonders einfaches Einbringen des Schutzmaterials zumindest in den Tiefenbereich der Ausnehmung. Insbesondere ermöglicht das Spritzgießen ein besonders einfaches Auffüllen der Ausnehmung mit dem Schutzmaterial.
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Es hat sich als weiterhin vorteilhaft erwiesen, wenn das Schutzmaterial nach dem Gleitschleifen ausgebrannt und/oder abgeschmolzen und/oder ausgelöst wird. Insbesondere wenn es sich bei dem Schutzmaterial um den Kunststoff handelt, ist dieser durch das Ausbrennen und/oder Ausschmelzen und/oder Auslösen besonders einfach von dem Bauteil trennbar. Beispielsweise kann der Kunststoff mittels eines Lösungsmittels gelöst und hierdurch von dem Bauteil entfernt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Kunststoff durch Erhitzen von dem zu schützenden Bereich des Bauteils ausgebrannt, wobei der Kunststoff zersetzt wird, oder abgeschmolzen werden, wobei der Kunststoff von dem zu schützenden Bereich des Bauteils abfließt. Das Ausbrennen und/oder Abschmelzen und/oder Auslösen des Kunststoffs ermöglicht ein besonders einfaches Abtrennen des Schutzmaterials von dem zu schützenden Bereich des Bauteils nach dem Schleifen und/oder Polieren des Bauteils.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Bauteil mit wenigstens einem weiteren Schutzmaterial versehen wird, welches eine zu dem Schutzmaterial unterschiedliche Härte aufweist. Das bedeutet, dass ein erster zu schützender Bereich des Bauteils mit dem ersten Schutzmaterial versehen wird und ein zweiter zu schützender Bereich des Bauteils mit dem zweiten Schutzmaterial versehen wird. Hierbei hat es sich als insbesondere vorteilhaft erwiesen, wenn die unterschiedlichen Schutzmaterialien zueinander unterschiedliche Härten aufweisen, sodass die unterschiedlichen Schutzmaterialien die jeweiligen zugeordneten zu schützenden Bereiche des Bauteils unterschiedlich stark vor dem Schleifen und/oder Polieren der abrasiven Schleifelemente schützen. Beispielsweise können die unterschiedlichen Schutzmaterialien jeweils zueinander unterschiedliche Kunststoffe sein, welche ermöglichen, dass das Schleifen und/oder Polieren des Bauteils gezielt zu beeinflussen ist. Beispielsweise ist das die geringere Härte aufweisende erste Schutzmaterial im Vergleich zu dem die höhere Härte aufweisenden zweiten Schutzmaterial schneller mittels der abrasiven Schleifelemente abtragbar beim Gleitschleifen des Bauteils, sodass der mittels des ersten Schleifmaterials versehene erste zu schützende Bereich zu Anfang des Gleitschleifens vor den abrasiven Schleifelementen geschützt wird und anschließend nach Abtragen des ersten Schutzmaterials früher als der durch das zweite Schutzmaterial zu schützende zweite Bereich den abrasiven Schleifelementen ausgesetzt wird. Über jeweilige Dicken von auf den zu schützenden Bereichen aufgebrachten Schichten der jeweiligen Schutzmaterialien, sowie deren jeweilige Härten kann das Schleifen und Polieren des Bauteils insbesondere in den zu schützenden Bereichen gezielt eingestellt werden. Hierdurch können in unterschiedlichen Bereichen des Bauteils unterschiedliche Schleifgrade und/oder Poliergrade einer Oberfläche des Bauteils erreicht werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn für das Gleitschleifen das Bauteil in einer Trommel mit den abrasiven Schleifelementen angeordnet und die Trommel in Schwingungen versetzt wird. Die in Schwingungen versetzte Trommel ermöglicht ein gleichmäßiges Schleifen und/oder Polieren von Oberflächenbereichen des Bauteils, welche frei von dem Schutzmaterial sind. Über eine Schwingungsfrequenz sowie eine Schleifdauer können ein Schleifgrad und/oder ein Poliergrad der Oberfläche des Bauteils eingestellt werden. Das Gleitschleifen des Bauteils in der Trommel ermöglicht ein besonders einfaches und gleichmäßiges Schleifen und/oder Polieren des Bauteils.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Schnittansicht eines Bauteils, welches zu schleifen und/oder zu polieren ist, wobei ein vor dem Schleifen und Polieren zu schützender Bereich des Bauteils mit einem Schutzmaterial versehen ist;
- 2 eine schematische Schnittansicht des Bauteils nach dem Schleifen und/oder Polieren, wobei der von dem Schutzmaterial geschützte Bereich unpoliert und ungeschliffen ist und ein von dem Schutzmaterial freier Bereich des Bauteils geschliffen und/oder poliert ist, wobei das Schutzmaterial an dem zu schützenden Bereich des Bauteils anliegt; und
- 3 eine schematische Schnittansicht des Bauteils nach dem Polieren und/oder Schleifen, wobei das Schutzmaterial von dem zu schützenden Bereich des Bauteils entfernt ist.
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Gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In den Figuren ist jeweils ein Bauteil 1 geschnitten dargestellt, bei welchem es sich vorliegend um ein Kraftfahrzeugbauteil handelt. Das Bauteil 1 ist im Rahmen eines Gleitschleifvorgangs zu schleifen und/oder zu polieren. Zum Gleitschleifen ist das Bauteil 1 in einer Trommel zu positionieren. Anschließend wird die Trommel mit abrasiven Schleifelementen befüllt, geschlossen und in Schwingungen versetzt. Infolge der Schwingungen wird das Bauteil 1 mittels der abrasiven Schleifelemente zumindest im Wesentlichen gleichmäßig geschliffen und/oder poliert.
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Um eine partielle Bearbeitung des Bauteils 1 im Rahmen des Gleitschleifens zu ermöglichen, ist es vorgesehen, dass wenigstens ein vor dem Schleifen und Polieren zu schützender Bereich 2 einer Oberfläche des Bauteils 1 mit einem Schutzmaterial 3 versehen wird. Bei dem Schutzmaterial 3 handelt es sich vorliegend um einen transparenten Kunststoff. Vorliegend ist der zu schützende Bereich 2 eine Wandung einer Ausnehmung 4 des Bauteils 1. Vorliegend wird die Ausnehmung 4 zumindest über einen Tiefenbereich mit dem Schutzmaterial 3 angefüllt, um den zu schützenden Bereich 2, vorliegend zumindest einen Abschnitt der Wandung mit dem Schutzmaterial 3 zu versehen und hierdurch den zu schützenden Bereich 2 vor dem Schleifen und Polieren zu schützen. Für ein besonders einfaches Einfüllen des Schutzmaterials 3 in die wenigstens eine Ausnehmung 4 des Bauteils 1 wird das Schutzmaterial 3 in die Ausnehmung 4 spritzgegossen.
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In 1 ist das Bauteil 1 vor dem Gleitschleifen dargestellt, wobei die Ausnehmung 4 zumindest über den Tiefenbereich mit dem Schutzmaterial 3 gefüllt ist. In 2 ist das Bauteil 1 nach dem Gleitschleifen dargestellt, wobei das Schutzmaterial 3 weiterhin in der Ausnehmung 4 angeordnet ist. Hierbei kann erkannt werden, dass die von dem Schutzmaterial 3 freie Oberfläche des Bauteils 1 mittels der abrasiven Schleifelemente im Rahmen des Gleitschleifens geschliffen und/oder poliert worden ist, was insbesondere an den abgerundeten Kanten erkannt werden kann. In dem zu schützenden Bereich 2 ist das Bauteil 1 ungeschliffen und unpoliert. In 3 ist das Bauteil 1 nach dem Gleitschleifen dargestellt, wobei nach dem Gleitschleifen das Schutzmaterial 3 aus der Ausnehmung 4 entfernt worden ist. Das Schutzmaterial 3 kann mittels eines Lösemittels ausgelöst, von dem Bauteil 1 abgebrannt und/oder abgeschmolzen werden.
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Bei einer in den Figuren nicht gezeigten alternativen Ausgestaltung des Verfahrens kann ein erster zu schützender Bereich des Bauteils 1 mit einem ersten Schutzmaterial versehen sein und ein zweiter zu schützender Bereich des Bauteils 1 ist mit einem zweiten Schutzmaterial versehen, wobei die Schutzmaterialien zueinander unterschiedliche Härten aufweisen. Die unterschiedlichen Härten der unterschiedlichen Schutzmaterialien bieten einen unterschiedlich starken Schutz der zu schützenden Bereiche vor den abrasiven Schleifelementen, sodass mittels der unterschiedlichen Schutzmaterialien ein unterschiedliches Schleifen und Polieren der unterschiedlichen zu schützenden Bereiche eingestellt werden kann. Das Schutzmaterial mit der niedrigeren Härte wird mittels der abrasiven Schleifelemente schneller abgetragen als das Schutzmaterial mit der vergleichsweise höheren Härte. Hierdurch wird der mit dem die höhere Härte aufweisenden Schutzmaterial versehene zu schützende Bereich länger vor den abrasiven Schleifelementen geschützt als der mit dem die niedrigere Härte aufweisenden Schutzmaterial versehene Bereich. Bei dem gezielten Einstellen des unterschiedlichen Schleifens und/oder Polierens der unterschiedlichen zu schützenden Bereiche mittels der unterschiedlichen Schutzmaterialien ist vorgesehen, dass zumindest das die geringere Härte aufweisende Schutzmaterial beim Gleitschleifen abgetragen wird, um das unterschiedliche Schleifen und Polieren der jeweiligen zu schützenden Bereiche zu ermöglichen.
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Dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass beim Gleitschleifen das Bauteil 1 in einen Kessel, eine Trommel oder einen Trog mit Schleifgut, vorliegend den abrasiven Schleifelementen, gegeben wird. Der Kessel beziehungsweise die Trommel beziehungsweise der Trog ist auf einer vibrierenden Platte gelagert oder mit einer rotierenden Platte versehen, die eine konstante Relativbewegung und somit Reibung von Schleifgut und Bauteil 1 erzeugt. Aufgrund der Reibung werden Kanten des Bauteils 1 abgerundet und die Oberfläche geschliffen, was eine Verringerung einer Rauheit der Oberfläche bewirkt.
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Vor allem bei filigranen Strukturen oder filigranen Bauteilbereichen des Bauteils 1 kann ohne das Schutzmaterial 3 die Dauerbelastung aufgrund einer Massenbeschaffenheit des Schleifguts und Kräften im Prozess zu Beschädigungen insbesondere von dünnen Stegen oder Wänden führen. Darüber hinaus besteht eine Gefahr, dass sich kleines Schleifgut in Zwischenräumen des Bauteils 1 verkeilt und somit aufwändig nach dem Gleitschleifen zu entfernen ist. Oberflächenbereiche des Bauteils 1, welche vom Schleifgut erreicht werden, werden von dem Schleifgut geschliffen. Oberflächenbereiche des Bauteils 1, welche von dem verwendeten Schleifgut nicht erreicht werden können, insbesondere schmale Nuten, Vertiefungen oder Verprägungen werden mittels des Schleifguts nicht geschliffen. Dies kann für funktionale und/oder ästhetische Probleme sorgen, da die Bauteiloberfläche des Bauteils 1 in den nicht geschliffenen und polierten Bereichen gegebenenfalls nicht beschichtet werden kann, wodurch eine gleichmäßige Optik des Bauteils 1 nicht erreicht wird.
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Das im Zusammenhang mit den Figuren beschriebene Verfahren ermöglicht eine optimierte partielle Bearbeitung des Bauteils 1, bei welchem einzelne Bereiche 2 gezielt vor dem Schleifen und Polieren geschützt werden können. Bei dem Verfahren werden filigrane Bauteilstrukturen, welche vor dem Schleifen und Polieren zu schützen sind, mit dem Schutzmaterial 3 ausgefüllt und/oder der wenigstens eine zu schützende Bereich 2 des Bauteils 1 mit dem Schutzmaterial 3 versehen. Als Schutzmaterial 3 wird vorliegend der Kunststoff an das Bauteil 1 spritzgegossen. Der Kunststoff kann dabei mehrere Funktionen und Eigenschaften aufweisen, welche gezielt genutzt werden können. Es kann ein transparenter Kunststoff für ein homogenes Durchleuchtungsverhalten verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Kunststoff leicht schmelzend oder löslich sein, um eine besonders leichte Entfernung des Kunststoffs nach dem Gleitschleifen von dem Bauteil 1 zu ermöglichen. Darüber hinaus kann eine Härte des Kunststoffs gezielt gewählt werden, um einen Übergang von während des Gleitschleifens geschliffenen Oberflächenbereichen zu dem vor dem Schleifen und Polieren geschützten Bereich 2 gezielt einzustellen.
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Nach dem Versehen des wenigstens einen zu schützenden Bereichs 2 des Bauteils 1 mit dem Schutzmaterial 3 wird das Bauteil 1 fertig bearbeitet, vorliegend gleitgeschliffen oder einem anderen abtragenden Verfahren unterzogen. An das Fertigbearbeiten des Bauteils 1 anschließend kann optional eine Reinigung des Bauteils 1 und/oder ein Ausbrennen oder Ausschmelzen des Kunststoffs von dem Bauteil 1 vorgesehen sein. Alternativ zum Ausbrennen oder Ausschmelzen des Kunststoffs kann der Kunststoff final im Bauteil 1 erhalten bleiben. Dadurch können Oberflächenrauigkeiten in den filigranen mit dem Kunststoff gefüllten Strukturen des Bauteils 1 kaschiert werden, welche durch das Gleitschleifen nicht erreicht worden sind.
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Das Verfahren ermöglicht eine kontrollierte Fertigbearbeitung des Bauteils 1 vorliegend durch Gleitschleifen. Darüber hinaus ermöglicht das Verfahren, dass Kantenbrüche des Bauteils 1 und ein Verkeilen von Schleifgut in der Ausnehmung 4 des Bauteils 1 vermieden werden können. Der transparente Kunststoff ermöglicht darüber hinaus eine besonders vorteilhafte Bauteilästhetik des Bauteils 1 durch gezielt einstellbare Beleuchtungen des Bauteils 1. Der in die Ausnehmung 4 eingefüllte Kunststoff ermöglicht darüber hinaus eine Verringerung eines Beschmutzungsverhaltens des Bauteils 1 beziehungsweise eine besonders einfache Reinigung von optisch filigranen Strukturen des Bauteils 1.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bauteil
- 2
- zu schützender Bereich
- 3
- Schutzmaterial
- 4
- Ausnehmung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005047303 A1 [0002]
