DE1256565B

DE1256565B - Device for grinding and polishing work piece surfaces

Info

Publication number: DE1256565B
Application number: DEB65975A
Authority: DE
Inventors: John C Straub
Original assignee: Bell Intercontinental Corp
Current assignee: Bell Intercontinental Corp
Priority date: 1961-05-01
Filing date: 1962-02-16
Publication date: 1967-12-14

Description

Vorrichtung zum Schleifen und Polieren von Werkstückoberflächen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schleifen und Polieren von Werkstückoberflächen, bei welchem Kügelchen aus Elastomeren oder thermoplastischen Kunststoffen mit einem Schleif- und Poliermittel mittels zweier etwa im Abstand des Kugeldurchmessers voneinander entfernten, die Kugeln zwischen sich rollenden Schleuderorganen abgeschleudert werden.Device for grinding and polishing workpiece surfaces The present invention relates to an apparatus for grinding and polishing of workpiece surfaces, in which spheres made of elastomers or thermoplastics Plastics with a grinding and polishing agent by means of two approximately at a distance of the diameter of the ball, the balls rolling between them Throwing organs are thrown off.

Es ist bekannt, auf der Oberfläche eines Werkstückes aus Metall oder ähnlichem Material eine polierte Oberfläche zu erhalten durch Aufschleudern von zerkleinertem, elastischem Material, und zwar in der Weise, daß eine Relativbewegung zwischen der zu behandelnden Oberfläche und der Oberfläche der aufgeschleuderten Stücke entsteht, wobei ein Poliermittel beigefügt wird. In der bekannten Ausführung wird zerkleinertes, elastisches Material in der Form von Kügelchen auf die Oberfläche der Werkstücke in kombinierter, linearer und nichtlinearer Bewegung aufgeschleudert. Die Kügelchen machen während der Flugbewegung in der Richtung auf das Werkstück eine Drallbewegung. Gleichzeitig wird ein Schleifmittel auf die Oberfläche des Werkstückes aufgebracht, so daß die auftreffenden Kügelchen mit ihrer Drehung und gemeinsam mit dem Schleifmittel die Oberfläche des Werkstückes polieren.It is known to be on the surface of a workpiece made of metal or similar material to obtain a polished surface by spin coating crushed, elastic material, in such a way that a relative movement between the surface to be treated and the surface of the centrifuged Pieces are created with the addition of a polishing agent. In the known version is crushed, elastic material in the form of beads on the surface of the workpieces in a combined, linear and non-linear movement. During the flight, the beads make in the direction of the workpiece a twisting motion. At the same time, an abrasive is applied to the surface of the workpiece applied so that the impinging beads with their rotation and together Polish the surface of the workpiece with the abrasive.

Das vorgenannte, bekannte Verfahren wird mittels einer ebenfalls bekannten Vorrichtung durchgeführt. Diese Vorrichtung besteht aus einem Schleuderrad mit radial angeordneten Schaufeln, welches mit hoher Drehzahl um eine zentrale Achse gedreht wird. Dieses Schleuderrad erteilt dem zerkleinerten, elastischen Material, welches die Form von Kügelchen aufweist, eine Schleuderbewegung. Bei dieser Vorrichtung ist der Drall eine Funktion der linearen Geschwindigkeit der Teilchen, wobei es schwierig ist, das Verhältnis zwischen der linearen Schleuderbewegung und der nichtlinearen Drehbewegung gemäß den verschiedenen Zwecken willkürlich zu verändern.The aforementioned, known method is carried out by means of an also known Device carried out. This device consists of a centrifugal wheel with radial arranged blades, which rotated at high speed around a central axis will. This centrifugal wheel gives the shredded, elastic material, which is in the form of spheres, a slinging motion. With this device the twist is a function of the linear velocity of the particles, being there difficult is the relationship between the linear spin motion and the nonlinear Arbitrarily change rotational movement according to the various purposes.

Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von . der bisher zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens verwendeten Vorrichtung dadurch, daß zur Erzeugung der Vorwärtsbewegung und der Drehbewegung zwei Schleuderorgane verwendet werden, welche in einem Abstand voneinander angeordnet , sind, der dem Durchmesser der Kügelchen entspricht, wobei beide Organe mit verschiedenen Umfangsgeschwindigkeiten angetrieben sind.The present invention differs from. the so far to Implementation of the aforementioned method device used in that for Two centrifugal elements are used to generate the forward movement and the rotary movement which are arranged at a distance from each other, which are the diameter corresponds to the globule, with both organs at different peripheral speeds are driven.

Durch die vorliegende Erfindung ist es in bekannter Weise möglich, Kügelchen aus elastischem Ma- ; terial in geradliniger Bewegung auf die Oberfläche eines Werkstückes zum Zweck eines Schleifvorganges oder eines Poliervorganges zu schleudern, wobei nunmehr den Kügelchen gleichzeitig ein Drall, d. h. eine Drehbewegung erteilt wird. Dies ist dadurch möglich, daß die Kügelchen von zwei mit verschiedener Geschwindigkeit bewegten Bändern, welche in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet sind, erfaßt und beschleunigt werden. Durch Veränderung der Bandgeschwindigkeit einer oder beider Flächen ist es möglich, die geradlinige Bewegung sowie die Drehbewegung der Kügelchen in jedem gewünschten Maß zu beeinflussen.The present invention makes it possible in a known manner Beads made of elastic material; material in a straight line movement onto the surface of a workpiece for the purpose of a grinding process or a polishing process hurl, with the globules now at the same time a twist, d. H. a twisting motion is granted. This is possible because the beads of two with different Speed moving belts, which are at a certain distance from each other are arranged, detected and accelerated. By changing the belt speed it is possible for one or both surfaces to move in a straight line as well as to rotate influencing the beads to any desired extent.

Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Die Zeichnungen zeigen in F i g. 1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform, F i g. 2 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform und F i g. 3 eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform.The drawings show exemplary embodiments of the invention. The painting show in FIG. 1 shows a perspective illustration of a first embodiment, F i g. 2 shows a perspective illustration of a second embodiment and FIG G. 3 is a perspective illustration of a third embodiment.

In der F i g. 1 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher zur Beschleunigung der Kügelchen ein Paar endloser Bänder 40 und 42 verwendet werden, deren innere Türme 44 bzw. 46 in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der dem Durchmesser der Kügelchen entspricht. Jedes Band bewegt sich über ein Paar Walzen, das Band 40 über die Walzen 48 und 50 und das Band 42 über die Walzen 52 und 54. Mindestens eine zu einem Band gehörige Walze ist mit nicht dargestellten Antriebsvorrichtung verbunden, um jedem Band eine bestimmte Umfangsgeschwindigkeit zu erteilen. Dabei ist die Umfangsgeschwindigkeit des Bandes 40 verschieden von der Umfangsgeschwindigkeit des Bandes 42. Sobald die Kügelchen 30 in den Zwischenraum zwischen den Bändern 40 und 42 gelangen, tritt die Oberfläche der Kügelchen 30 mit der Oberfläche der Bänder 40, 42 in Berührung. Die Walzen 48 und 52 werden in derselben Drehrichtung, beispielsweise im Uhrzeigersinn, angetrieben, wie in F i g. 1 durch Pfeile angedeutet. Jede der angetriebenen Walzen kann aber auch im Gegenuhrzeigersinn gedreht werden. Zweckmäßigerweise wird die eine Walze, beispielsweise die Walze 48, mit höherer Drehzahl angetrieben, so daß deren Umfangsgeschwindigkeit höher ist als diejenige der Walze 52. Der Geschwindigkeitsunterschied zwischen den beiden Bändern 42 und 40 kann auf verschiedene Weise erreicht werden, beispielsweise durch Anordnung verschieden großer Walzen, die in Antriebsverbindung mit einem Motor stehen, ferner durch Anordnung eines zwischen einem Motor und den beiden Walzen 48 und 52 geschalteten Getriebes oder durch die Verwendung von zwei Elektromotoren, wobei jeder einzelne Motor mit der Walze eines Bandes in Antriebsverbindung steht.In FIG. 1 shows an embodiment in which a pair of endless belts 40 and 42 are used to accelerate the beads, the inner towers 44 and 46 of which are arranged at a distance from one another which corresponds to the diameter of the beads. Each belt moves over a pair of rollers, the belt 40 over the rollers 48 and 50 and the belt 42 over the rollers 52 and 54. At least one roller belonging to a belt is connected to a drive device (not shown) in order to give each belt a certain peripheral speed To give. The peripheral speed of the band 40 is different from the peripheral speed of the band 42. As soon as the spheres 30 get into the space between the bands 40 and 42, the surface of the spheres 30 comes into contact with the surface of the bands 40, 42. The rollers 48 and 52 are driven in the same direction of rotation, for example clockwise, as in FIG. 1 indicated by arrows. However, each of the driven rollers can also be rotated counterclockwise. One roller, for example roller 48, is expediently driven at a higher speed so that its peripheral speed is higher than that of roller 52. The speed difference between the two belts 42 and 40 can be achieved in various ways, for example by arranging different sized rollers which are in drive connection with a motor, further by the arrangement of a gear connected between a motor and the two rollers 48 and 52 or by the use of two electric motors, each individual motor being in drive connection with the roller of a belt.

Unter der Voraussetzung, daß bei gleichem Drehsinn der Walzen die Geschwindigkeiten der beiden Bänder 40 und 42 verschieden sind, werden die Kügelchen 30 beim Eintritt in den Zwischenraum zwischen den Bändern 40 und 42 in eine geradlinige Bewegung versetzt, und zwar mit einer Geschwindigkeit, welche abhängig ist vom Unterschied der Geschwindigkeiten der Bänder 40 und 42. Die Kügelchen 30 bewegen sich zwischen den Bändern in einer geradlinigen Bahn. Gleichzeitig wird den Kügelchen während der Berührung mit den sich in entgegengesetzter Richtung bewegenden Oberflächen der beiden Bänder eine Drehbewegung erteilt. Diese Drehbewegung ist abhängig von der Summe der Oberflächengeschwindigkeit der beiden Bänder. Die Kügelchen 30 erhalten demzufolge während ihrer Berührung mit den beiden Bändern 40 und 42 eine Bewegung in geradliniger Richtung, sowie eine Drehbewegung. Unter dem Einfluß dieser beiden Bewegungen erreichen die Kügelchen 30 das Werkstück 32, dessen Oberfläche zu polieren oder in anderer Weise zu bearbeiten ist. Die Geschwindigkeit der geradlinigen Bewegung der Kügelchen 30 kann erhöht werden, indem man die Geschwindigkeit des Bandes 40 im Vergleich zur Geschwindigkeit des Bandes 42 erhöht oder indem man die Geschwindigkeit des Bandes 42 im Vergleich zu derjenigen des Bandes 40 vermindert. Man kann den Unterschied der beiden Geschwindigkeiten der Bänder 40 und 42 auch in anderer Weise erhöhen. Die Geschwindigkeit der linearen Bewegung der Kügelchen kann vermindert werden, indem man den Unterschied der Geschwindigkeiten der beiden Bänder vermindert. Dasselbe Ergebnis kann erreicht werden, indem man die Geschwindigkeit der Oberfläche des einen Bandes gegenüber dem des anderen erniedrigt oder erhöht, jedoch immer mit einem überschuß der Geschwindigkeit bei demjenigen Band, dessen Oberfläche sich in der Richtung der Bewegung der Kügelchen dreht. Die Drehbewegung der Kügelchen kann erhöht werden, ohne Erhöhung der geradlinigen Bewegung durch Erhöhung der Geschwindigkeit beider Bänder. Die Drehbewegung der Kügelchen kann vermindert werden durch Herabsetzung der Geschwindigkeit beider Bänder. Assuming that the speeds of the two belts 40 and 42 are different for the same direction of rotation of the rollers, the spheres 30 are set in a straight motion when entering the space between the belts 40 and 42 , at a speed which is dependent is of the difference in the speeds of belts 40 and 42. The beads 30 move in a rectilinear path between the belts. At the same time, the beads are given a rotary motion while they come into contact with the oppositely moving surfaces of the two belts. This rotary movement is dependent on the sum of the surface speed of the two belts. The spheres 30 consequently receive a movement in a straight line as well as a rotary movement during their contact with the two bands 40 and 42. Under the influence of these two movements, the spheres 30 reach the workpiece 32, the surface of which is to be polished or otherwise machined. The speed of rectilinear movement of the beads 30 can be increased by increasing the speed of the belt 40 compared to the speed of the belt 42, or by decreasing the speed of the belt 42 compared to that of the belt 40. The difference between the two speeds of the belts 40 and 42 can also be increased in other ways. The speed of linear movement of the beads can be reduced by reducing the difference in the speeds of the two belts. The same result can be achieved by increasing or decreasing the speed of the surface of one belt relative to that of the other, but always with an excess of the speed for that belt whose surface is rotating in the direction of movement of the beads. The rotational movement of the beads can be increased without increasing the linear movement by increasing the speed of both belts. The rotation of the beads can be reduced by reducing the speed of both belts.

Die Bänder können von beliebiger Breite sein, um ein Werkstück von entsprechender Oberfläche in der ganzen Breite zu erfassen. Die Bänder werden aus einem Werkstoff hergestellt, welcher einen hohen Reibungskoeffizienten hat und gleichzeitig verschleißfest ist. Dadurch wird eine gute Mitnahme der Kügelchen durch die Bänder im Moment der Berührung erreicht. Die Oberfläche der Bänder kann glatt sein, wie in den F i g. 1, 2 und 3 dargestellt. Die Bänder können auch mit einer aufgerauhten Oberfläche oder mit Rinnen versehen sein, um den Reibungskoeffizienten zwischen den Bändern und den Kügelchen zu vergrößern.The belts can be of any width to fit a workpiece to capture the corresponding surface in the entire width. The ribbons will be out made of a material that has a high coefficient of friction and at the same time is wear-resistant. This ensures a good entrainment of the beads by the belts reached at the moment of touch. The surface of the tapes can be smooth, like in Figs. 1, 2 and 3 shown. The tapes can also be roughened Surface or be grooved to reduce the coefficient of friction between to enlarge the ligaments and globules.

Die Kügelchen 30 werden in der gewünschten Menge auf den Spalt zwischen den Bändern verteilt. Wenn die Bänder mit entgegengesetztem Drehsinn drehen, so ist die Geschwindigkeit der geradlinigen Bewegung, welche den Kügelchen erteilt wird, abhängig von der Summe der Oberflächengeschwindigkeiten der beiden Bänder, während der Drall proportional der Differenz der Oberflächengeschwindigkeiten der beiden Bänder ist. Die Kügelchen 30 bestehen aus einem elastischen Material. Wie bereits bekannt, kann Schleifmittel auf die Oberfläche des Werkstückes aufgebracht werden. Das Schleifmittel kann aber auch gemeinsam mit den Kügelchen auf das Werkstück aufgeschleudert werden. Es ist auch möglich, das Schleifmittel dem Werkstoff, aus dem die Kügelchen gefertigt sind, beizufügen.The beads 30 are distributed in the desired amount on the gap between the bands. If the belts rotate in opposite directions, the speed of the rectilinear movement imparted to the beads is dependent on the sum of the surface velocities of the two belts, while the twist is proportional to the difference in the surface velocities of the two belts. The beads 30 are made of an elastic material. As already known, abrasives can be applied to the surface of the workpiece. However, the abrasive can also be spun onto the workpiece together with the beads. It is also possible to add the abrasive to the material from which the beads are made.

Nachdem durch das Beispiel der F i g. 1 die theoretische Grundlage des Verfahrens erklärt worden ist, folgt nur eine Beschreibung von zwei weiteren Varianten der Erfindung.After the example of FIG. 1 the theoretical basis of the procedure has been explained, only a description of two others follows Variants of the invention.

Die F i g. 2 zeigt eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung. Hierbei ist ein endloses Band 60 angeordnet, welches durch zwei Walzen 62 und 64 geführt ist. Auf der andern Seite der Vorrichtung sind zwei Walzen 66 und 68 angeordnet, deren Achsen parallel zu den Achsen der Walzen 62 und 64 stehen. Über die Walzen 66 und 68 ist kein Band gelegt; deren Oberflächen treten in unmittelbare Berührung mit den zu beschleunigenden Kügelchen. Der Abstand zwischen der Oberfläche des Bandes 60 und der Oberfläche der Walzen 66 und 68 entspricht dem Durchmesser der aus elastischem Material bestehenden Kügelchen, welche sich zwischen den Walzen 66 und 68 und dem endlosen Band 60 hindurchbewegen. Wie schon in den vorbeschriebenen Ausführungsformen erklärt, sind die Walzen 66 und 68 mit einem Motor verbunden und treiben mit ihrer Oberfläche die Kügelchen auf ihre Bahn gegen das Werkstück 32. Die Geschwindigkeit des endlosen Bandes 60 wird vorzugsweise größer gewählt als diejenige der Walzen 66 und 68, damit die Kügelchen in Richtung der Bewegung des Bandes 60 vorwärts bewegt werden.The F i g. 2 shows another embodiment of a device according to the invention. Here, an endless belt 60 is arranged, which is guided through two rollers 62 and 64. On the other side of the device, two rollers 66 and 68 are arranged, the axes of which are parallel to the axes of the rollers 62 and 64. No tape is placed over rollers 66 and 68; their surfaces come into direct contact with the spheres to be accelerated. The distance between the surface of the belt 60 and the surface of the rollers 66 and 68 corresponds to the diameter of the beads made of elastic material which move between the rollers 66 and 68 and the endless belt 60. As already explained in the embodiments described above, the rollers 66 and 68 are connected to a motor and drive the spheres with their surface on their path against the workpiece 32. The speed of the endless belt 60 is preferably selected to be greater than that of the rollers 66 and 68 to advance the beads in the direction of belt 60 movement.

Bei den Ausführungsformen von F i g. 1 und 2 sind die Achsen der Walzen parallel angeordnet. Die Erfindung läßt sich jedoch auch anwenden, wenn die Achsen der Walzen nicht parallel zueinander angeordnet sind, sondern beispielsweise in der Art und Weise von F i g. 3.In the embodiments of FIG. 1 and 2 are the axes of the rollers arranged in parallel. However, the invention can also be used when the axes of the rollers are not arranged parallel to each other, but for example in the manner of F i g. 3.

Mit einer Ausführungsform gemäß F i g. 3 ist es möglich, die Kügelchen in verschiedenen Richtungen in die Vorrichtung einzuführen und aus der Vorrichtung herauszuführen. In F i g. 3 sind Walzen 70 und 72 auf der Einführungsseite der Vorrichtung um horizontale Achsen drehbar, während Walzen 73, 74 auf der Austrittsseite der Vorrichtung um eine senkrechte Achse drehbar sind. Die beiden Bänder 75 und 76 sind geschränkt, d. h. zum Beispiel um 90° verdreht. Die Öffnung, durch welche Kügelchen eingeführt werden, liegt horizontal, während die öffnung, durch welche die Kügelchen ausgestoßen werden, vertikal liegt. Zwischen diesen beiden Öffnungen liegen die Oberflächen der beiden Bänder 75 und 76 parallel zueinander und erfassen die Kügelchen während der ganzen Zeit des Durchlaufs. Während in der in F i g. 3 dargestellten Vorrichtung die Achsen der Walzen beim Eintritt senkrecht stehen zu den Achsen der Walzen beim Austritt, kann gemäß der vorliegenden Erfindung der Winkel zwischen diesen beiden Achsen auch kleiner als 90° gewählt werden. Voraussetzung für eine Verschränkung der Bänder bildet die Verwendung von solchen Bändern, deren Länge auf der einen Seite des Bandes größer ist als auf der anderen Seite (Kegelstumpfmantel). Auch bei dieser Ausführungsform kann das eine Band, beispielsweise das Band 75, mit höherer Umfangsgeschwindigkeit umlaufen als das andere Band. Dabei ergibt sich eine Geschwindigkeit der geradlinigen Bewegung der Kügelchen, welche abhängig ist von der Differenz der Geschwindigkeiten der beiden Bänder 75 und 76, und eine Drehbewegung der Kügelchen, welche proportional der Summe der Oberflächengeschwindigkeiten der beiden Bänder ist.With an embodiment according to FIG. 3 it is possible to introduce the beads in different directions into the device and to lead them out of the device. In Fig. 3, rollers 70 and 72 on the inlet side of the device are rotatable about horizontal axes, while rollers 73, 74 on the exit side of the device are rotatable about a vertical axis. The two bands 75 and 76 are set, that is to say rotated by 90 °, for example. The opening through which the beads are introduced is horizontal, while the opening through which the beads are expelled is vertical. Between these two openings, the surfaces of the two belts 75 and 76 lie parallel to one another and capture the beads throughout the passage. While in the in F i g. 3, the axes of the rollers on entry are perpendicular to the axes of the rollers on exit, the angle between these two axes can also be selected to be smaller than 90 ° according to the present invention. The prerequisite for an interlacing of the bands is the use of bands whose length is greater on one side of the band than on the other side (truncated cone jacket). In this embodiment too, one belt, for example belt 75, can rotate at a higher circumferential speed than the other belt. This results in a speed of the rectilinear movement of the beads, which is dependent on the difference in the speeds of the two belts 75 and 76, and a rotational movement of the beads, which is proportional to the sum of the surface speeds of the two belts.

Claims

Claims: 1. Device for grinding and polishing workpiece surfaces, in the case of the beads made of elastomers or thermoplastics with a Grinding and polishing agents by means of two at a distance of approximately the diameter of the ball from each other distant, the balls are thrown between rolling slingshot organs, characterized in thatthe two centrifugal members operate at different peripheral speeds are driven.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the both slingshot organs are a familiar pair of endless belts which are over at least two rollers per belt are guided.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the axes of the adjacent rollers of each belt are set to the other two rollers. Contemplated publications: USA. Patents No. 2223366, 2176 497. Contemplated older patents: German patent no. 1163 702nd.