DE2758281A1 - Verfahren zur oberflaechenbehandlung von werkstuecken - Google Patents
Verfahren zur oberflaechenbehandlung von werkstueckenInfo
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- B24C3/26—Abrasive blasting machines or devices; Plants essentially provided with means for moving workpieces into different working positions the work being supported by barrel cages, i.e. tumblers; Gimbal mountings therefor
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Description
METALLGESELLSCHAFT ^t Ffm., 21.12.1977
Aktiengesellschaft Mlk/OKu
Reuterweg 14
6000 Frankfurt/Main
Prov.Nr. 7734 M
Prov.Nr. 7734 M
Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken unter einem Strahl beschleunigter
Partikel eines Bearbeitungsmittels, wie z.B. Sandstrahlen.
Die Oberflächenbearbeitung durch Bestrahlen von Werkstücken mittels beschleunigter Partikel, wird zum Entgraten, Entzundern
oder zur Erzeugung bestimmter Oberflächenstrukturen oder dergleichen angewendet. Es sind eine Vielzahl von Verfahren
bekanntgeworden, die sich beispielsweise nach der Art der verwendeten Bearbeitungsmittel unterscheiden lassen.
Ferner lassen sich die Strahlverfahren zur Oberflächenbearbeitung danach unterscheiden, ob das Werkstück ruht und der
Bearbeitungsstrahl um das Werkstück geführt wird oder ob mit einem stationären Strahl gearbeitet wird, dem alle zu bearbeitenden
Flächen des Werkstücks nacheinander durch Bewegung desselben ausgesetzt werden.
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Den Bestrahlungsverfahren der letztgenannten Gruppe haftet ein prinzipieller Nachteil an. Wird eine allseitig gleichmäßige
Oberflächenbearbeitung des Werkstücks verlangt, so müssen alle Oberflächenbereiche diesem hinsichtlich Dauer,
Richtung, Intensität usw. völlig gleichmäßig ausgesetzt werden. Diese Bedingungen werden bei den gebräuchlichen
Verfahren nur mehr oder weniger unvollkommen erfüllt. Am einfachsten läßt sich eine gleichmäßige Oberflächenbearbeitung durch Strahlen noch bei rotationssymmetrisehen Werkstücken durchführen, wenn diese in eine Drehvorrichtung eingespannt und im Bearbeitungsstrahl gedreht werden. Will man
dabei die Drehvorrichtung nicht unnötig komplizieren, so steht die Drehachse mit der Richtung des Bearbeitungsstrahls
in einer festen geometrischen Zuordnung, so daß die Partikel des Bearbeitungsmittels stets auch nur unter einem bestimmten Winkel auf das Werkstück auftreffen. Dadurch ist
am fertigen Werkstück in der Regel eine bevorzugte Bearbeitungsrichtung erkennbar, die aus optischen Gründen unerwünscht sein kann oder aber keinen befriedigenden Bearbeitungserfolg ergibt.
Bis zu einem gewissen Grade können diese Nachteile durch eine entsprechend kompliziertere Drehvorrichtung ausgeglichen
werden, wobei dem hierfür erforderlichen Aufwand meist enge wirtschaftliche Grenzen gesetzt sind. Daneben haben alle
Verfahren, bei denen das zu bearbeitende Werkstück in eine Vorrichtung eingespannt und relativ zum Bearbeitungsstrahl
bewegt wird, den Nachteil, daß die Einspannstellen unbearbeitet bleiben und daß zwei- oder mehrfaches Einspannen des
gleichen Werkstücks erforderlich ist.
Es ist daher auch schon vorgeschlagen worden, die zu bearbeitenden Werkstücke nicht einzuspannen, sondern sie in einer
Trommel oder auf einem Transportband einer Umwälzbewegung zu
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unterwerfen und dabei dem Bearbeitungsstrahl auszusetzen.
Diese Verfahren arbeiten jedoch nur dann befriedigend, wenn die Werkstücke in allen drei Dimensionen etwa gleiche Abmessungen
aufweisen, da sich anderenfalls zwangsläufig eine bevorzugte Umwälzrichtung der Werkstücke einstellt, was
wiederum zu einer bevorzugten Bearbeitungsrichtung durch den Strahl führt. Dieser Nachteil läßt sich auch nicht dadurch
ausgleichen, daß die Werkstücke zusammen mit Hilfskörpern umgewälzt werden, denn die bevorzugte Umwälzrichtung der
Werkstücke ist in erster Linie von deren Form abhängig und kann durch mitumgewälzte Hilfskörper nur in sehr engen
Grenzen beeinflußt werden.
Es besteht somit die Aufgabe, für die Oberflächenbearbeitung von Werkstücken unter einem Strahl beschleunigter Partikel
eines Bearbeitungsmittels, wie z.B. Sandstrahlen, ein Verfahren zu finden, bei dem alle Oberflächenbereiche der zu
bearbeitenden Werkstücke während der Bearbeitung von den Partikeln im statistischen Mittel unter allen denkbaren Winkeln
gleichmäßig getroffen werden. Es muß also mit anderen Worten das Werkstück dem Bearbeitungsstrahl nacheinander
derartig präsentiert werden, daß auf seiner gesamten Oberfläche eine gleichmäßige Bearbeitung stattfinden kann, ohne
daß irgendeine Bearbeitungsrichtung bevorzugt in Erscheinung tritt, wodurch zwangsläufig Teile der Werkstückoberfläche entweder
zu stark oder zu schwach bearbeitet werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine Schüttung von Werkstücken allein oder zusammen mit Hilfskörpern
durch Impulse in ständiger Vibrations- und Umwälzbewegung zu halten und den Bearbeitungsstrahl gegen die Oberfläche
der in quasi-flüssigem Zustand befindlichen Schüttung zu richten.
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Es hat sich herausgestellt, daß bei einer derartigen Behandlungsv/eise
die Werkstücke unter ständig wechselnder Richtung und mit jeweils anderen Oberflächenbereiche an die freie Oberfläche
der Schüttung gespült werden, so daß sie hier in gewünschter Weise dem Bearbeitungsstrahl mit fester Richtung
unter ständig wechselnden Winkeln ausgesetzt werden. Sind die Werkstücke unempfindlich, so daß deren gegenseitige Berührung
während der Vibrations- und Umwälzbewegung unschädlich ist, kann die Schüttung allein aus Werkstücken bestehen. Meist
wird jedoch der "Bearbeitungseffekt" durch die gegenseitige Berührung der Werkstücke unerwünscht sein, so daß diese zweckmäßigerweise
mit Hilfskörpern zu einer Schüttung gemischt werden.
Dabei ist es möglich, die Hilfskörper nach Größe, Gewicht und
Menge in der Weise auf die zu bearbeitenden Werkstücke abzustimmen, daß letztere sich in der Schüttung gegenseitig nicht
berühren. Vorzugsweise werden als Hilfskörper die aus der Gleitschleiftechnik bekannten Chips verwendet. Der Schüttung
kann außerdem ein flüssiges Bearbeitungs- oder Spülmittel zugesetzt werden.
Die Oberflächenbehandlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
erfolgt zweckmäßigerweise in einem für die Vibrationsgleitschleiftechnik
geeigneten Arbeitsbehälter, wobei die Oberfläche der Schüttung vollständig mit einer Mehrzahl von Bear
beitungsstrahlen beaufschlagt wird. Derartige Behälter sind mit einem Schwingantrieb ausgerüstet, dessen Impulse die
Schüttung in ständiger Vibrations- und Umwälzbewegung halten.
Der Bearbeitungsstrahl kann in an sich bekannter Weise aus Festkörperpartikel bestehen. Es kann aber auch ein Gemisch aus
flüssigen und festen Partikeln verwendet werden. Die Auftreff-
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geschwindigkeit der Partikel auf die Schüttungsoberflache
liegt vorzugsweise zwischen 100 und
Besonders vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, daß Art und Umfang der Oberflächenbehandlung durch den Bearbeitungsstrahl
einerseits und durch die Relativbewegung zwisehen Werkstücken und Hilfskörpern in der Schüttung
andererseits, je für sich einstellbar und aufeinander abstimmbar sind. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es
möglich, daß alle Oberflächenbereiche der zu bearbeitenden Werkstücke während der Behandlung dem Bearbeitungsstrahl
nach Richtung und Intensität entsprechend dem Prinzip der idealen Unordnung, völlig gleichmäßig ausgesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner so ausgeführt werden, daß die gegen die Schüttgutoberfläche gerichteten Bearbeitungsstrahlen
von Düsen ausgehen, deren Abstand und/oder Winkelstellung zur Schüttgutoberfläche periodisch veränderbar
ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Verfahrens, werden anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert:
1. Abgesägte Rohrstücke mit einer Länge von etwa 5 cm und
einem Durchmesser von etwa 2,5 cm sollen entgratet, von
Oberflächenoxiden befreit und aufgerauht werden. Dazu werden sie als Schüttung in einen Bearbeitungsbehälter
gegeben, der durch einen Schwingantrieb in vibrierende Bewegung versetzt wird. Die Schüttung der Werkstücke unterliegt
dadurch einer Umwälz- und Förderbewegung und verhält sich praktisch wie eine Flüssigkeitsmenge, wobei stets
andere Rohrstücke in wechselnder Ausrichtung an die Oberfläche gespült werden. Die Oberfläche des Behälterinhalts
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wird aus drei über dem Behälter angeordneten Strahldüsen etwa 10 Minuten mit einem Korundgemisch (Partikeldurchmesser
0,1 bis 1,2 mm) bestrahlt. Danach sind die Rohrstücke fertig bearbeitet und können der Maschine entnommen
werden.
2. Warmgepreßte Messingteile mit einem Stückgewicht von etwa
100 g müssen gereinigt und von Oberflächenoxiden befreit werden. Sie sollen nach der Bearbeitung einen feinen,
gelben Seidenglanz besitzen. Etwa 50 Liter dieser Messing teile werden zusammen mit etwa 150 Liter Porzellankugeln
in einen Bearbeitungsbehälter mit einem Fassungsvermögen von 250 Litern eingebracht. Die Porzellankugeln besitzen
keine Schleif- oder Polierwirkung, sondern dienen lediglich als Hilfskörper in der Schüttung, tun ein Gegeneinanderschlagen der Messingteile während der Bearbeitung
zu vermeiden. Wie in Beispiel 1 wird die Schüttung aus Werkstücken und Hilfskörpern einer vibrierenden Umwälzbewegung ausgesetzt und von fünf über dem Bearbeitungsbehälter angeordneten Strahldüsen mit Glasperlen von 0,05
bis 1,0 mm Durchmesser bestrahlt. Die Strahldüsen sind beweglich angeordnet und werden periodisch parallel und
quer zur Förderrichtung des Behälterinhalts geführt. Nach etwa 12 Minuten ist der Bearbeitungsvorgang beendet. Die
Messingteile sind gereinigt, von Oberflächenoxiden befreit und weisen den gewünschten feinen, gelben Seidenglanz auf.
3. Aluminiumdruckgußteile mit einer Größe von etwa 10x10x10 cm sollen entgratet und mattiert werden, wobei sich herausgestellt hatte, daß ein Teil der Grate mit
der üblichen mechanich-chemischen Oberflächenbearbeitung
nicht entfernt werden konnte, da diese sich im Inneren der Werkstücke und daher nicht erreichbar für die Schleifkörper
im reinen Vibrationsgleitschleifverfahren befinden. In
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diesem Fall werden 100 Liter Werkstücke mit etwa 400 Liter Schleifmittel, die aus keramisch gebundenen pyramidenförmigen
Schleifkörpern geringer Schleifwirkung mit einer Kantenlänge von 15 mm bestehen, in einen Vibrationsbehälter
mit einem Fassungsvermögen von 650 Liter eingesetzt. Der in vibrierende Umwälzbewegung versetzte Behälterinhalt
wird mit acht Strahldüsen beaufschlagt, die Glasperlen mit einem Durchmesser von 0,07 bis 0,11 mm Durchmesser
mit einer Auftreffgeschwindigkeit zwischen 150 und 200 m/sec.
gegen die Oberfläche der Schüttung strahlen. Auf diese Weise werden die sonst nicht erreichbaren Innengrate einwandfrei entfernt. Demgegenüber erfolgt die Entgratung
und Bearbeitung der äußeren Konturen der Werkstücke hauptsächlich durch die als Hilfskörper beigegebenen Schleifkörper, deren Wirkung durch in die Schüttung eingebrachte
Reinigungs- oder Spülmittel verstärkt werden kann. Nach einer Bearbeitungsdauer von etwa 20 Minuten sind alle
äußeren und inneren Grate entfernt und das Werkstück zeigt eine gleichmäßige mattierte Oberfläche.
Stark verzunderte Stanzteile mit einem Stückgewicht von etwa 200 g sollen in kurzer Zeit entgratet und entzundert
werden, ohne daß scharfe, abwasserunfreundliche Säuren verwendet werden. 100 Liter dieser Stanzteile werden mit
100 Liter 20 χ 20 mm großen zylindrischen,keramisch gebundenen Schleifkörpern starker Schleif wirkung in einen
250 Liter fassenden ringförmigen Vibrationsbehälter gegeben. Der Schwingantrieb ist so eingestellt, daß die
Schüttung im Behälter einen Umlauf in etwa 5 Minuten zurücklegt. Aus acht beweglich angeordneten Strahldüsen wird
die einer vibrierenden Umwälzbewegung unterworfene Schüttung mit Korund der Korngröße 0,5 bis 1 mm bestrahlt. Die Auftreff geschwindigkeit liegt in diesem Fall zwischen 100 und
150 m/sec. Die Bearbeitung der Werkstücke ist in einem
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Behälterumlauf beendet, so daß kontinuierlich gearbeitet werden kann. Die Werkstücke v/erden am unteren Ende des
ringförmigen, schraubenförmig ansteigenden Bearbeitungsbehälters eingegeben und während der Bearbeitung zum
höher liegenden Behälterende transportiert, wo sie über ein Sieb ausgetragen werden, während die Schleifkörper
durch das Sieb in den darunter liegenden Behälteranfang zurückfallen und für die Bearbeitung weiterer Werkstücke
zur Verfügung stehen.
- 9 Patentansprüche
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Claims (11)
- PATENTANSPRÜCHE./ Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken unter einem Strahl beschleunigter Partikel eines
Bearbeitungsmittels, v/ie z.B. Sandstrahlen, dadurch gekennzeichnet t daß eine Schüttung von Werkstücken
allein oder zusammen mit Hilfskörpern durch Impulse in ständiger Vibrations- und Umwälzbewegung gehalten werden und daß der .Bearbeitungsstrahl gegen die
Oberfläche der in quasi-flüssigem Zustand befindlichen Schüttung gerichtet wird. - 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne ., daß die Hilfskörper nach Größe, Gewicht und Meng 3 in der Weise auf die zu bearbeitenden Werkstücke ab gestimmt sind, daß letztere sich in der Schüttung gegenseitig nicht berühren.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfskörper aus der Gleitschleiftechnik bekannte Chips verwendet werden.
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schüttung außerdem ein flüssige.; Bearbeitungs- oder Spülmittel zugesetzt wird.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbehandlung in einem für die Vibrationsgleitschleiftechnik geeigneten Arbeitsbehälter erfolgt und daß die Oberfläche der SchUttung vollständig mit einer Mehrzahl von Bearbeitungsstrahlen beaufschlagt wird.-10 -909827/0262 original inspected
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungsstrahl aus Festkörperpartikeln besteht.
- 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungsstrahl aus einem Gemisch aus flüssigen und festen Partikeln besteht.
- 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffgeschwindigkeit der Partikel auf die Schüttungsoberfläche zwischen 100 und .200 m/sec. liegt.
- 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Art und Umfang der Oberflächenbehandlung durch den Bearbeitungsstrahl einerseits und durch die Relativbewegung zwischen Werkstücken und Hilfskörpern in der Schüttung andererseits je für sich einstellbar und aufeinander abstimmbar sind.
- 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß alle Oberflächenbereiche der zu bearbeitenden Werkstücke während der Behandlung dem Bearbeitungsstrahl nach Richtung und Intensität entsprechend dem Prinzip der idealen Unordnung völlig gleichmäßig ausgesetzt werden.
- 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die gegen die Schutt gut oberfläche gerichteten Bearbeitungsstrahlen von Düsen ausgehen, deren Abstand und/oder Winkelstellung zur Schüttgutoberfläche periodisch geändert wird.909827/0262
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- 1977-12-27 DE DE19772758281 patent/DE2758281A1/de active Pending
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- 1978-12-12 EP EP78200361A patent/EP0002856A1/de not_active Withdrawn
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