DE10310241A1

DE10310241A1 - Method and device for the surface treatment of metallic workpieces

Info

Publication number: DE10310241A1
Application number: DE2003110241
Authority: DE
Inventors: Klaus Busch; Heinz Sättler
Original assignee: Schenck Process GmbH
Current assignee: Schenck Process Europe GmbH
Priority date: 2003-03-08
Filing date: 2003-03-08
Publication date: 2004-09-16
Also published as: WO2004078415A1

Abstract

Ein Verfahren zum Oberflächenbeaufschlagen von Werkstücken, wobei das zu beaufschlagende Werkstück an einer Haltevorrichtung mittels mindestens einen ersten Schwingungserreger schwingend angetrieben wird und in einen mit Behandlungsmedium befüllten schwingend mittels einen mindestens zweiten Schwingungserreger schwingend angetriebenen Behälter eingetaucht wird, wobei die Schwingungserreger in ihrer Frequenz und Amplitude einstellbar ausgebildet sind, soll derart weitergebildet werden, dass eine kurze Bearbeitungszeit und eine individuelle Anpassung an das Werkstück erzielt wird, dies wird dadurch erreicht, daß zum Eintauchen des Werkstückes (4) in den Behälter (8) der mindestens zweite Schwingungserreger (9) derart betrieben wird, dass sich eine lockere Schüttung des Behandlungsmediums einstellt und dass zur Oberflächenbehandlung der mindestens zweiten Schwingungserreger (9) derart betrieben wird, dass sich eine kompakte Schüttung des Behandlungsmediums einstellt, und dass der mindestens erste Schwingungserreger (14) hinsichtlich seiner Schwingungsparameter eistellbar ausgebildet ist.A method for the surface application of workpieces, wherein the workpiece to be loaded is vibratingly driven on a holding device by means of at least one first vibration exciter and is immersed in a container vibratingly driven with treatment medium by means of an at least second vibration exciter, the frequency and amplitude of the vibration exciter being adjustable are to be further developed in such a way that a short machining time and an individual adaptation to the workpiece is achieved, this is achieved in that the at least second vibration exciter (9) is operated in such a way for immersing the workpiece (4) in the container (8) is that a loose bed of the treatment medium sets in and that for the surface treatment the at least second vibration exciter (9) is operated in such a way that a compact bed of the treatment medium is set, and that the at least first vibration exciter (14) is adjustable in terms of its vibration parameters.

Description

Bei der mechanischen Fertigung von Werkstücken entstehen zum Beispiel an Kanten, Bohrungsrändern oder Bohrungsüberschneidungen Grate, die in einem Nachbearbeitungsschritt entfernt werden müssen. Zur Nachbearbeitung von Werkstücken gehören außer dem Entgraten auch beispielsweise das Reinigen, Glätten oder das Oberflächenverdichten.In the mechanical production of workpieces arise, for example, at edges, hole edges or hole intersections Burrs that have to be removed in a post-processing step. to Reworking workpieces belong except deburring, for example cleaning, smoothing or the surface compaction.

Die zu bearbeitenden Werkstücke können vielfältig ausgestaltet sein und weisen oft auch schwer zugänglich zu bearbeitende Stellen auf. Mit bislang üblichen Verfahren beispielsweise der sogenannten Bürstenentgratung werden die Oberflächen der zu bearbeitenden Werkstücke mit rotierenden Stahlbürsten bearbeitet. Für innenliegende Bohrungen können Aufsätze mit speziell geformten Bürsten eingesetzt werden. Weiterhin sind Entgratungsverfahren bekannt, die mit Hochdruckwasserstrahlen arbeiten. Bei den Gleitschleifanlagen werden die zu bearbeitenden Werkstücke in einem Behälter mit abrassiven Schleifkörpern durch Schwingungen im Kreis gefördert, wobei dieses Verfahren nur für kleinere Werkstücke geeignet ist und eine relativ hohe Bearbeitungszeit zum Entgraten der Werkstücke erforderlich ist.The workpieces to be machined can be designed in a variety of ways and often have difficult-to-access areas on. With the usual ones The so-called brush deburring process, for example Surfaces of the workpieces to be machined with rotating steel brushes processed. For internal holes can Essays used with specially shaped brushes become. Deburring processes using high-pressure water jets are also known work. With the vibratory finishing machines, the ones to be machined workpieces in a container with abrasive grinding wheels promoted by vibrations in a circle, this procedure only for smaller workpieces is suitable and a relatively long machining time for deburring of the workpieces is required.

Bei den vorgenannten Verfahren können insbesondere innenliegende zu bearbeitende Stellen nur ungenügend bearbeitet werden.In the aforementioned methods, in particular internal areas to be processed are insufficiently processed.

Mit den nachfolgend aufgeführten Vorrichtungen und Verfahren können auch Werkstücke nachbearbeitet werden, die innenliegende Bohrungen und von außen schlecht zugängliche Stellen aufweisen. Aus der US 4,829,714 ist eine Entgratungs- und Reini gungsvorrichtung bekannt. Diese Vorrichtung umfaßt eine Befestigungsplatte, auf der das zu behandelnde Werkstück angebracht und die in Schwingungen versetzt wird. Die Befestigungsplatte ist an einem Rahmen konstruktiv derart angeordnet, daß sich das zu behandelnde Werkstück in der Bahn einer frei fallenden Kaskade eines abrasiven Materials befindet. Durch die Schwingbewegung der Befestigungsplatte und des frei fallenden abrasiven Materials wird eine Oberflächenbehandlung des Werkstückes erzielt.The devices and methods listed below can also be used to rework workpieces that have internal bores and locations that are difficult to access from the outside. From the US 4,829,714 a deburring and cleaning device is known. This device comprises a mounting plate on which the workpiece to be treated is placed and which is set in vibration. The mounting plate is structurally arranged on a frame such that the workpiece to be treated is in the path of a freely falling cascade of an abrasive material. A surface treatment of the workpiece is achieved by the oscillating movement of the mounting plate and the freely falling abrasive material.

Die US 4,581,853 beschreibt eine Anlage, bei der die zu behandelnden Werkstücke an einem Schwenkarm befestigt sind, wobei der Schwenkarm mit einem Schwingungserreger versehen ist. Das Werkstück wird zur Oberflächenbearbeitung mittels einer Schwenkbewegung des Schwenkarmes in einen mit Bearbeitungsmedium befüllten Behälter eingetaucht. Der Behälter wird ebenfalls mittels eines Schwingungserregers in Schwingung versetzt, so daß aufgrund der Relativbewegung zwischen Werkstück und dem Bearbeitungsmedium ein Entgraten und Reinigen der Oberfläche erreicht wird.The US 4,581,853 describes a system in which the workpieces to be treated are attached to a swivel arm, the swivel arm being provided with a vibration exciter. For surface processing, the workpiece is immersed in a container filled with processing medium by means of a swiveling movement of the swivel arm. The container is also vibrated by means of a vibration exciter, so that deburring and cleaning of the surface is achieved due to the relative movement between the workpiece and the processing medium.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Oberflächenbearbeiten von Werkstücken derart auszubilden, daß eine kurze Bearbeitungszeit und eine individuelle Anpassung an das Werkstück erzielt werden.Object of the present invention is a method and an apparatus for surface finishing of workpieces to train such that a short machining times and individual adaptation to the workpiece become.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This task is accomplished through the procedure according to claim 1 solved.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zum Eintauchen des zu bearbeitenden Werkstückes der an dem Behandlungsbad angeordnete Schwingungserreger zunächst in einem ersten Schritt derart betrieben, daß sich eine lockere Schüttung des Behandlungsmediums einstellt, und die zu behandelnden Werkstücke gegen geringen Widerstand mit geringem Kraftaufwand und sehr schnell in das Behandlungsmedium eingetaucht werden können. Da die Haltevorrichtung an der die zu bearbeitenden Werkstücke befestigt sind, ebenfalls in Schwingungen versetzt wird, wobei die Schwingungsparameter einstellbar sind, kann das Behandlungsmedium in alle innenliegenden Hohlräume gelangen.In the method according to the invention becomes the immersion of the workpiece to be machined on the treatment bath arranged vibration exciters first in a first step operated in such a way that a loose fill of the treatment medium, and the workpieces to be treated against low resistance with little effort and very quick in the treatment medium can be immersed. Because the holding device to which the workpieces to be machined are also attached is vibrated, the vibration parameters adjustable treatment medium can get into all internal cavities.

Bei dem eigentlichen Entgratungsvorgang wird der an dem Behandlungsbad angeordnete Schwingungserreger in einem zweiten Schritt dann so betrieben, daß eine kompakte Schüttung des Behandlungsmediums erzielt wird. Der Fluidisierungsgrad der Schüttung kann einfach durch die Frequenz der Erregung, aber auch durch die Schwingamplitude oder beides eingestellt werden.During the actual deburring process the vibration exciter arranged on the treatment bath in one second step then operated so that a compact bed of the Treatment medium is achieved. The degree of fluidization of the bed can simply by the frequency of the excitation, but also by the vibration amplitude or both can be set.

Die erforderliche Bearbeitungszeit für die Oberflächenbehandlung bzw. den Entgratungsvorgang hängt ab von der Form und dem Material des zu bearbeitenden Werkstückes und der Art der ausgewählten Schwingung. Vorzugsweise werden für die Haltevorrichtung des Werkstückes zwei Unwuchtwellen gewählt, die in ihrer Anordnung und Betriebsweise einstellbar sind. Somit können dem Werkstück eine Vielzahl von Schwingbewegungen aufgeprägt werden.The processing time required for surface treatment or the deburring process depends from the shape and material of the workpiece to be machined and the type of selected Vibration. Preferably for the holding device workpiece two unbalanced shafts selected, which are adjustable in their arrangement and mode of operation. Consequently can the workpiece one Variety of swinging movements can be impressed.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher beschrieben. Es zeigen:The invention is described below of embodiments, which are shown in the drawings. Show it:

1: einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entgraten von mechanisch bearbeiteten metallischen Werkstücken, 1 a longitudinal section through a device according to the invention for deburring mechanically machined metallic workpieces,

2: einen Schnitt längs der Linie II-II gem. 1. 2 : a section along the line II-II acc. 1 ,

1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Entgraten von Werkstücken, die im Wesentlichen aus einem schwingfähig antreibbaren Behandlungsbad 2 und einer schwingfähig antreibbaren Haltevorrichtung 3 für das zu behandelnde Werkstück 4 besteht. 1 shows a device according to the invention 1 for deburring workpieces, which essentially consist of a vibratable treatment bath 2 and a swingable drivable holding device 3 for the workpiece to be treated 4 consists.

Das schwingfähig antreibbare Behandlungsbad 2 besitzt eine Grundplatte 5 die über Federelemente 6 auf einem Fundament 7 elastisch abgestützt ist. Auf der Grundplatte 5 ist ein Behälter 8 befestigt, der mit einem Behandlungsmedium befüllt ist. In Abhängigkeit von der Geometrie und dem Material des zu behandelnden Werkstückes wird das Behandlungsmedium ausgewählt. Als Behandlungsmedium können beispielsweise Glas-, Metall-, Stahlkugeln oder willkürlich geformte keramische Teilchen eingesetzt werden. Um einen Poliereffekt der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstückes zu erzielen, werden vorzugsweise gehärtete Stahlkugeln verwendet. Zum Entfernen von Lacken auf der Oberfläche des zu behandelnden Werkstückes oder zum Beseitigen von Gußsandresten werden vorzugsweise keramische Teilchen eingesetzt. Keramische Teilchen sind abrasive Materialien, die ein Aufrauhen der Oberfläche und somit auch einen Reinigungseffekt bewirken. Bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsvarianten werden als Behandlungsmedium vorzugsweise Metallkugeln verwendet.The vibratory treatment bath 2 has a base plate 5 the over spring elements 6 on a foundation 7 is supported elastically. On the base plate 5 is a container 8th attached, which is filled with a treatment medium. The treatment medium is selected depending on the geometry and the material of the workpiece to be treated. Glass, metal and steel balls, for example, can be used as the treatment medium or arbitrarily shaped ceramic particles can be used. In order to achieve a polishing effect on the surface of the workpiece to be machined, hardened steel balls are preferably used. Ceramic particles are preferably used to remove lacquer on the surface of the workpiece to be treated or to remove cast sand residues. Ceramic particles are abrasive materials that roughen the surface and thus also cause a cleaning effect. In the embodiment variants shown in the figures, metal balls are preferably used as the treatment medium.

An der Unterseite der Grundplatte 5 sind als Schwingungserreger zwei Unwuchtmotore 9 angeordnet, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine senkrecht gerichtete Schwingung erzeugen (dargestellt durch Pfeil 10). Diese senkrechte Schwingbewegung erzeugt eine horizontale Oberfläche der in dem Behälter befindlichen Metallkugeln.At the bottom of the base plate 5 are two unbalance motors as vibration exciters 9 arranged, which generate a vertically directed vibration in the illustrated embodiment (represented by arrow 10 ). This vertical swinging motion creates a horizontal surface of the metal balls in the container.

Zur Schwingungserregung werden im allgemeinen Unwuchterreger, Magneterreger und Schubkurbelantriebe eingesetzt. Zum Entgraten bzw. für die Oberflächenbearbeitung von metallischen Werkstücken eignen sich vor allem Unwuchterreger weshalb im folgenden nur Unwuchterreger beschrieben sind.To excite vibrations in general unbalance exciter, magnetic exciter and thrust crank drives used. For deburring or for the surface treatment of metallic workpieces are particularly suitable for unbalance exciters, which is why only unbalance exciters in the following are described.

Der Schwingungsfachmann unterscheidet zudem nach dem Schwingungsbild Kreis-, Linear- und Drehschwingungserregung. Der Kreiserreger, besteht aus einer Welle mit einer Unwucht und bewirkt eine kreisförmige Bewegung des schwingenden Systems, wenn er in seinem Schwerpunkt angeordnet ist. Mit zunehmendem Abstand der mit Unwucht versehenen wellen, (auch Unwuchtwelle genannt), zum Systemschwerpunkt deformiert sich die Kreisbewegung zur Ellipse.The vibration specialist also makes a difference According to the oscillation pattern, circular, linear and torsional excitation. The rotary exciter consists of a shaft with an unbalance and causes a circular Movement of the vibrating system when it is in its focus is arranged. With increasing distance of the unbalanced waves, (also called unbalance shaft), deformed to the center of gravity the circular movement to the ellipse.

Zwei mit gleichgroßen Unwuchtmassen ausgerüstete Wellen, die zu gegensinnigem Umlauf (Pfeil 11) mit gleicher Drehzahl angetrieben werden, erzeugen eine gerichtete lineare Schwingung. Dabei können die mit Unwucht versehenen Wellen, je nach konstruktiver Ausgestaltung selbstsynchronisierend oder zwangssynchronisierend ausgebildet sein. Der Schwingungserreger (Unwuchtmotor, Richterreger) ist hinsichtlich seiner Schwingungsparameter einstellbar ausgebildet. Hierbei läßt sich beispielsweise die Größe der erzeugten gerichteten Kraft variabel einstellen. Die gerichtete Kraft ist dabei abhängig von der Unwucht und der Frequenz der umlaufenden Unwuchtwellen. Weiterhin einstellbar ist die Pasenlage der Unwuchtwellen zueinander, wobei hierdurch sowohl die Kraft als auch die resultierenden Schwingungen des Behandlungsmediums veränderbar sind. Durch diese Einstellmöglichkeit kann die Oberfläche des in dem Behälter befindlichen Behandlungsmediums auch abweichend von einer horizontalen Oberfläche eingestellt werden.Two shafts equipped with unbalanced masses of equal size that rotate in opposite directions (arrow 11 ) are driven at the same speed, produce a directional linear vibration. The unbalanced shafts can be designed to be self-synchronizing or force-synchronizing, depending on the design. The vibration exciter (unbalance motor, judge exciter) is adjustable in terms of its vibration parameters. Here, for example, the size of the directed force generated can be variably adjusted. The directional force depends on the unbalance and the frequency of the rotating unbalanced shafts. The phase position of the unbalanced shafts relative to one another can also be adjusted, whereby both the force and the resulting vibrations of the treatment medium can be changed. With this setting option, the surface of the treatment medium in the container can also be set differently from a horizontal surface.

Durch verändern der oben genannten Größen, vorzugsweise der Frequenz, können die Bewegungsform und Energie des Behälters und somit die auf die Kugeln übertragenen Schwingungen eingestellt werden. Mit zunehmenden Kräften, z.B. höheren Frequenzen wird das Behandlungsmedium zunehmend aufgelockert.By changing the above sizes, preferably the frequency, can the form of movement and energy of the container and thus that of the Bullets transferred Vibrations can be set. With increasing forces, e.g. higher Frequencies, the treatment medium is increasingly loosened.

Prinzipiell kann auch nur eine mit Unwuchten versehene Welle vorgesehen sein, die bei Anordnung im Massenschwerpunkt S1 des schwingenden Systems eine kreisförmige bzw, beabstandet vom Massenschwerpunkt eine elliptische Schwingung erzeugt.In principle, only one can use Unbalanced shaft can be provided, which when arranged in the Center of gravity S1 of the vibrating system is a circular or an elliptical oscillation is generated at a distance from the center of mass.

Oberhalb des schwingfähig antreibbaren Behandlungsbades 2 ist eine schwingfähig antreibbare Haltevorrichtung 3 angeordnet, die im wesentlichen aus einer Grundplatte 12 besteht, die über Federelemente 13 an einem nicht dargestellten gestellfesten Element elastisch abgestützt ist. Auf der Grundplatte 12 sind zwei Schwingungserreger 14 angeordnet, die jeweils mit Unwuchtmassen versehene rotierende Wellen besitzen und gleichsinnig angetrieben werden (dargestellt durch Pfeile 15).Above the swingable treatment bath 2 is a swingable drivable holding device 3 arranged, consisting essentially of a base plate 12 consists of spring elements 13 is elastically supported on a frame-fixed element, not shown. On the base plate 12 are two vibration exciters 14 arranged, which each have unbalanced mass rotating shafts and are driven in the same direction (represented by arrows 15 ).

Wie es bereits zu dem Schwingungsantrieb des Behandlungsbades 2 beschrieben ist, sind auch hier die Schwingungsparameter der Schwingungserreger 14 in gleicher Weise einstellbar ausgebildet.As is already the case with the vibratory drive of the treatment bath 2 The vibration parameters of the vibration exciters are also described here 14 formed adjustable in the same way.

Auf der in Vertikalrichtung nach unten weisenden Seite der Grundplatte 12 sind wie es in 1 dargestellt ist, zwei zu behandelnde Werkstücke (hier Zylinderköpfe) aufgespannt. Aufgrund der Einstellbarkeit der Schwingungsparameter können den aufgespannten Werkstücken unterschiedlichste Bewegungsformen aufgeprägt werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ersichtlich, daß die Mittellinien der Unwuchtwellen beabstandet von der vertikalen und der horizontalen Schwerelinie (Schwerelinien verlaufen durch den Massenschwerpunkt S2 des schwingenden Systems) angeordnet sind, so daß bei Rotation der Schwingungserreger bei gleichsinniger Drehrichtung, mit gleicher Drehzahl und gleichgroßen Unwuchtmassen dem Werkstück eine elliptische Bewegung in der dargestellten Blattebene aufgeprägt wird. (Ebene definiert durch x-Richtung (Horizontale) und y-Richtung (Vertikale) des Koordinatensystems in 1). Die Größe der Halbachsen wird dabei bestimmt von der Größe der Unwuchtmassen, ihrer Phasenlage zueinander, den horizontalen und vertikalen und vertikalen Abständen zu den jeweiligen Schwerelinien sowie der Gesamtmasse des Systems.On the vertical side of the base plate 12 are like it in 1 is shown, two workpieces to be treated (here cylinder heads) clamped. Due to the adjustability of the vibration parameters, a wide variety of movement forms can be impressed on the clamped workpieces. In the illustrated embodiment, it can be seen that the center lines of the unbalanced shafts are spaced from the vertical and horizontal center of gravity (center lines pass through the center of gravity S2 of the vibrating system), so that when the vibration exciter rotates in the same direction of rotation, at the same speed and with the same unbalance masses an elliptical movement is impressed on the workpiece in the sheet plane shown. (Plane defined by the x direction (horizontal) and y direction (vertical) of the coordinate system in 1 ). The size of the semi-axes is determined by the size of the unbalanced masses, their phase relationship to each other, the horizontal and vertical and vertical distances to the respective gravity lines as well as the total mass of the system.

Bei der oben beschriebenen Anordnung von zwei als Unwuchtwellen ausgebildeten Schwingungserregern sind prinzipiell folgende Alternativanordnungen bzw. Einstellmöglichkeiten der Schwingungsparameter möglich. Hierbei sind alle aufgezählten Einstellmöglichkeiten beliebig kombinierbar.

a) Die Unwuchtwellen können gleichsinnig oder gegensinnig rotierend angetrieben werden.
b) Die Lage der wellen zueinander kann variiert werden, d.h. parallele Anordnung der Wellen oder auch beliebiger Winkel der Mittelachse zueinander.
c) Änderung der Phasenlage
d) Änderung der Unwuchtmassen
e) Änderung der Anordnung und der Größe der Unwuchtmassen auf einer Welle zueinander.
f) Änderung der Betriebsfrequenz
g) Betrieb der Unwuchtwellen mit gleicher oder unterschiedlicher Frequenz

In the above-described arrangement of two vibration exciters designed as unbalanced shafts, the following alternative arrangements or setting options for the vibration parameters are possible in principle. All of the listed setting options can be combined as required.

a) The unbalanced shafts can be driven rotating in the same direction or in opposite directions.
b) The position of the shafts relative to one another can be varied, ie parallel arrangement of the shafts or any angle of the central axis the.
c) Change of phase position
d) Change the unbalance masses
e) changing the arrangement and size of the unbalanced masses on a shaft to each other.
f) change in operating frequency
g) Operation of the unbalanced shafts with the same or different frequency

Es ist selbstverständlich, daß anstelle der Anordnung von zwei Unwuchtwellen auch eine andere Anzahl von Unwuchtwellen angeordnet werden kann.It goes without saying that instead the arrangement of two unbalanced shafts also a different number of Unbalance shafts can be arranged.

Damit die zu behandelnden Werkstücke 4 in das Behandlungsbad 2 eingetaucht und nach der Oberflächenbehandlung wieder herausgehoben werden können, ist die Haltevorrichtung 3 mit Mitteln versehen, die eine Bewegung der Haltevorrichtung 3 in Vertikalrichtung ermöglichen. Alternativ hierzu könnten auch Mittel vorgesehen sein, die ein Absenken und Anheben des Behälters in Vertikalrichtung ermöglichen.So that the workpieces to be treated 4 in the treatment bath 2 immersed and can be lifted out again after the surface treatment is the holding device 3 provided with means for movement of the holding device 3 enable in the vertical direction. As an alternative to this, means could also be provided which enable the container to be lowered and raised in the vertical direction.

Zum Entgraten der dargestellten Zylinderköpfe ist die Haltevorrichtung mit aufgespannten zu entgratenden Zylinderköpfen zunächst derart angeordnet, daß die Unterkante der zu entgratenden Werkstücke 4 noch nicht in das Behandlungsbad 2 eintaucht. Zum Eintauchen der Werkstücke 4 werden die Schwingungserreger 9 des Behandlungsbades 2 in einem ersten Schritt zunächst mit einer hohen Frequenz betrieben, so daß in dem Behälter 8 eine lockere Schüttung der Metallkugeln aufgrund der aufgeprägten Schwingungen entsteht. Die Haltevorrichtung 3 wird anschließend vertikal abgesenkt, so daß die Werkstücke 4 mit geringem Kraftaufwand in die lockere Schüttung der Metallkugeln eingetaucht werden können. Beim Eintauchen des Werkstückes ist es wichtig, daß das Behandlungsmedium, in diesem Fall die Metallkugeln, in alle innenliegenden Hohlräume des zu bearbeitenden Werkstückes gelangen. Sobald die Werkstücke 4 im Kugelbad eingetaucht sind, wird in einem zweiten Schritt die Frequenz des Richterregers 9 entsprechend abgesenkt, so daß eine kompakte Kugelschüttung zum Entgratvorgang erzielt wird.To deburr the cylinder heads shown, the holding device with clamped cylinder heads to be deburred is initially arranged in such a way that the lower edge of the workpieces to be deburred 4 not yet in the treatment bath 2 dips. For immersing the workpieces 4 become the vibration exciter 9 of the treatment bath 2 first operated at a high frequency, so that in the container 8th a loose bed of the metal balls is created due to the imprinted vibrations. The holding device 3 is then lowered vertically so that the workpieces 4 can be immersed in the loose bed of metal balls with little effort. When immersing the workpiece, it is important that the treatment medium, in this case the metal balls, get into all internal cavities of the workpiece to be machined. Once the workpieces 4 are immersed in the ball bath, in a second step the frequency of the judge exciter 9 lowered accordingly so that a compact ball bed for the deburring process is achieved.

In der Schwingfördertechnik wird das Maschinen- und das Schüttgutverhalten durch zwei Kenngrößen beschrieben, die Froude'sche Kennzahl (Schwingamplitude x Kreisfrequenz hoch 2 / Erdbeschleunigung) d.h. dem Verhältnis von Trägheitskraft zur Schwerkraft und die Wurfkennziffer, dem Verhältnis Maschinenbeschleunigung senkrecht zur impulseinleitenden Fläche und der Erdbeschleunigung.In vibration conveyor technology, the behavior of the machine and the bulk goods are described by two parameters, Froude's number (vibration amplitude x angular frequency high) 2 / Gravitational acceleration) ie the ratio of inertial force to gravity and the throwing ratio, the ratio of machine acceleration perpendicular to the area that initiates the impulse and the acceleration due to gravity.

Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind für das Behandlungsbad Froudezahl und Wurfkennziffer gleich groß. Ist die Froudzahl kleiner 2 ist bei Kugeln mit 2,7–3,2 mm Durchmesser eine Entgratungszeit von weniger als eine Minute ausreichend. Bei einer Froudzahl kleiner 1,8 in der Behandlungsphase (zweiter Schritt kann bei Werkstücken aus Aluminium eine Oberflächenverdichtung beobachtet werden.In the exemplary embodiment described above, the Froude number and litter code are the same for the treatment bath. If the Froud number is smaller 2 a deburring time of less than one minute is sufficient for balls with a diameter of 2.7-3.2 mm. If the Froud number is less than 1.8 in the treatment phase (second step, surface compaction can be observed with aluminum workpieces.

Das Eintauchen des Werkstückes in das Behandlungsbad sollte in einer kurzen Zeit erfolgen, seine Froudezahl sollte daher größer als 2 eingestellt werden. Im dargestellten Beispiel beträgt die Eintauchgeschwindigkeit ca. 1 m/min, wenn die Froudzahl zwischen 3 und 4 liegt. The workpiece should be immersed in the treatment bath in a short time, its joy number should therefore be greater than 2 can be set. In the example shown, the immersion speed is approx. 1 m / min if the Froud number is between 3 and 4 lies.

Das zu entgratende Werkstück schwingt mit wesentlich höherer Froudzahl, ihre Größe und die Größe der Wurfkennziffer werden durch die Geometrie des Werkstückes bestimmt. Im beschriebenen Beispiel beträgt die Froudezahl 15–20 (vorzugsweise 17) und die Wurfkennziffer kleiner 1. Diese Größen können für alle Bearbeitungsphasen (d.h. für den ersten Schritt Tauchen; zweiter Schritt Entgraten; Herausnehmen und Abreinigen) konstant gehalten werden. Je nach Geometrie der Hohlräume kann es jedoch sinnvoll sein, die Wurfkennziffer größer zu wählen oder während der verschiedenen Bearbeitungsphasen zu variieren.The workpiece to be deburred vibrates with a much higher Froud number, its size and the size of the throw number are determined by the geometry of the workpiece. In the example described, the Froude number is 15-20 (preferably 17 ) and the litter code is smaller 1 , These sizes can be kept constant for all processing phases (ie for the first step, diving; second step, deburring; removal and cleaning). Depending on the geometry of the cavities, it may make sense to choose a larger throw number or to vary it during the various processing phases.

Da den zu behandelnden Werkstücken 4 ebenfalls über die einstellbaren Schwingungserreger 14 eine Schwingbewegung aufgeprägt wird, wird durch die Relativbewegung der Werkstücke 4 zu den Metallkugeln eine Oberflächenbearbeitung d.h. ein Entgraten sowie Reinigen der Oberfläche erzielt. Zur Oberflächenreinigung können zusätzliche Reinigungsflüssigkeiten dem Behandlungsbad zugefügt werden. Die abgeschlagenen Grate sowie eventuelle Lackreste oder Gußsandreste werden mit der Reinigungsflüssigkeit ausgespült. Hierfür ist im Behälterboden oder den Behälterseitenwänden ein Gitter und ein nicht dargestellter Sammelbehälter vorgesehen.As the workpieces to be treated 4 also via the adjustable vibration exciter 14 a swinging movement is impressed by the relative movement of the workpieces 4 for the metal balls a surface treatment ie deburring and cleaning of the surface is achieved. Additional cleaning liquids can be added to the treatment bath for surface cleaning. The chipped burrs as well as any paint residues or cast sand residues are rinsed out with the cleaning liquid. For this purpose, a grid and a collecting container, not shown, is provided in the container bottom or the container side walls.

Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von metallischen WerkstückenMethod and device for surface treatment of metallic workpieces

Claims

Method for the surface application of workpieces, the workpiece to be loaded being driven vibratingly on a holding device by means of at least one first vibration exciter and being immersed in a container vibratingly driven with treatment medium by means of an at least second vibration exciter, the frequency and amplitude of the vibration exciters being adjustable are characterized in that for immersing the workpiece ( 4 ) in the container ( 8th ) the at least second vibration exciter ( 9 ) is operated in such a way that the treatment medium becomes loose and that the at least second vibration exciter () 9 ) is operated in such a way that a compact bed of the treatment medium is obtained and that the at least first vibration exciter ( 14 ) is adjustable in terms of its vibration parameters.

Method for the surface application of workpieces, according to claim 1, wherein the degree of fluidization of the bed by changing the frequency of the excitation and / or the vibration amplitude of the at least second ( 9 ) Vibration exciter is adjustable.

Device for the surface application of workpieces, which comprises a holding device for receiving the workpieces to be treated, an oscillating drive being arranged on the holding device and means being provided which enable the amplitude and the frequency of the oscillating drive to be set, and a treatment bath being further provided comprises an oscillating, elastically supported container which is filled with a treatment medium, and wherein an adjustable oscillation drive is arranged on the container, and furthermore means are provided which enable the workpieces to be immersed and lifted out of the treatment bath, characterized in that that the on the holding device ( 3 ) arranged vibration drive at least two vibration exciters ( 14 ) and means are provided through which an independent setting of the vibration parameters and the arrangement of the vibration exciters ( 14 ) can be made.

Device for the surface application of workpieces according to claim 3, wherein the at least two vibration exciters ( 14 ) the holding device ( 3 ) spaced from the vertical and horizontal center of gravity of the holding device ( 3 ) are arranged.

Device for the surface application of workpieces according to claim 3 or claim 4, wherein as a vibration exciter ( 14 ) Magnetic exciters are provided, which are operated and arranged such that their direction of action is different from the vertical.

Device for the surface application of workpieces according to one of the preceding claims, wherein as a vibration exciter ( 14 ) the holding device one or more unbalanced shafts are provided.

Device for the surface application of workpieces Claim 6, wherein in the arrangement of several unbalanced shafts on the Means for setting the vibration parameters the phase position of the Unbalance shafts can be adjusted to each other.

Device for the surface application of workpieces Claim 6 or 7, wherein in the arrangement of several unbalanced shafts on the Means for setting the vibration parameters and / or the arrangement the unbalanced masses or the unbalanced shafts are selected in such a way that a torsional vibration is generated.