DE2848029A1

DE2848029A1 - Schleifverfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE2848029A1
Application number: DE19782848029
Authority: DE
Inventors: Ietatsu Ohno
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-11-06
Filing date: 1978-11-06
Publication date: 1980-05-14
Also published as: GB2033268A; DE2848029C2; GB2033268B

Description

Schleifverfahren und -vorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Schleifverfahren für Rohschliff oder Feinschliff einer Werkstückoberfläche zur Vorbereitung einer Beschichtung beispielsweise im galvanischen Bad, zur Erzielung einer Polierung oder zlzr tfru von Vorsprüngen an Serienerzeugnissen, industriellen Teilen und Werkzeugen, Wohn- oder Einrichtungsgegenständen, häuslichen Metallgegenständen wie Beschlägen und dgl..
Derartige Schleifvorgänge werden üblicherweise mittels eines Polierleders oder eines Schleifpapiers Qurchgeführt. Zwar können kleine und gerade Werkstücke auf diese Weise geschliffen werden, jedoch ist die Schleifkontaktfläche bei gebogenen, großen oder verformten Teilen bei üblichen Schleifverfahren begrenzt, besteht bei derartigen Teilen eine bevorzugte oder notwendige Schleifrichtung und ist daher ein maschineller Schliff sehr schwierig, so daß diese Teile mühsam von Hand oder mittels einer Polierscheibe geringer Effizienz geschliffen werden müssen (vgl. z. B. US-PS 34 74 574).
Mit der vorliegenden Erfindung soll ein Schleifverfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung geschaffen werden, bei denen im Vergleich zu üblichen Schleif-oder Polierverfahren grundsätzlich anders vorgegangen wird und das zu schleifende Werkstück an seiner gegebenenfalls konturierten Oberfläche von Schleifmedlum vollständig umgeben ist, wobei durch Drehungen Relativbewegungen zwischen dem Schleifmedium und dem Werkstück unter einer wählbaren Druckbeaufschlagung erzeugt werden, so daß der Schliff steuerbar in einem weiten Bereich einstellbarer Beaufschlagung von langsamer Relativbewegunguntergeringem Druck bis zu schneller Relativbewegung unter hohem Druck erfolgen kann.
Die Lösung dieser Problemstellung ergibt sich aus den Ansprüchen 1 bzw. 8 während die Unteransprüche vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt haben.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Zeichnung.
Es zeigt Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Schleifvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Schleifverfahrens, Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1, Fig. 2 eine Stirnansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1, Fig. 4 eine schematisch vereinfachte Darstellung zur Veranschaulichung der Schleifbewegung beim Schleifen mit geringer Geschwindigkeit, Fig. 5 eine Fig. 4 entsprechende Darstellung der Schleifbewegung beim Schleifen mit hohem Schleifmediumdruck und hoher Geschwindigkeit, Fig. 6 eine Draufsicht auf eine andere Ausbildung der Schleifvorrichtung, Fig. 7 eine schematische Veranschaulichung des Sch#eifvorganges in einem Schleifbehälter, der mit geringer Geschwindigkeit dreht oder stillsteht und Fig. 8 eine Fig. 7 entsprechende Darstellung bei hoher Drehgeschwindigkeit des Schleifbehälters.
Mit 1 ist in der Zeichnung ein Maschinengestell bezeichnet, welches ein Gleitbett zur Vor- und Zurückbewegung eines Schlittens 2 aufweist. Ein weitgehend beliebig geformter, beispielsweise kreisförmiger, polygonaler oder konischer Schleifbehälter 3 ist mit vertikaler Achse am Schlitten 2 gelagert. Gegenüber dem Schleifbehälter 3 ragt eine Spindel 4 nach unten und ist drehbar an einem Spindelhalter 5 gelagert, der an einem Querhaupt 6 gelagert ist, welches gleitbeweglich an zwei Stützsäulen 7 gehalten ist, die in einer Konsole 8 des Maschinengestelles 1 befestigt und an ihren oberen Enden durch ein Joch 9 verbunden sind. Der Schleifbehälter 3, die Spindel 4 und der Spindelhalter 5 sind mit wählbarer Drehzahl und in wählbarer Drehrichtung durch einen Behälterantrieb 10, einen Spindelantrieb 11 und einen Spindelhalterantrieb 17 drehend antreibbar.
Das Querhaupt 6 gleitet an den Stützsäulen 7 unter Steuerung eines Hydraulikantriebes 12 nach oben oder unten.
Mit einer solchen Schleifvorrichtung kann eine gewissermaßen fluidische Schleifbearbeitung beispielsweise folgendermaßen vorgenommen werden: 1. Im Falle eines Feinschliffes unter geringem Druck, wie er in Fig. 4 veranschaulicht ist, wird das zu schleifende Werkstück 20 an der Spindel 4 befestigt und wird der Spindelhalter 5 durch den Hydraulikantrieb 12 in eine geeignete Position abgesenkt, während das Werkstück 20 drehend angetrieben wird. Der Schleifbehälter 13, der ein geeignetes Schleifmedium 19 enthält, wird mit geringer Geschwindigkeit um das Werkstück 20 gedreht oder stillgesetzt. Die Spindel 4 des Spindelhalters 5 mit dem Werkstück 20 dreht im Inneren des Schleifbehälters 3, wobei das Werkstück 20 im Schleifmedium 19 untergetaucht ist, und wobei die Drehgeschwindigkeit der Spindel 4 in der Regel höher ist als die Drehzahl des Schleifbehälters 3. Hierdurch erfolgt die Schleifbearbeitung. Das Querhaupt 6 kann im Bedarfsfalle mittels des Hydraulikantriebes 12 zusammen mit dem Werkstück 20 auf- und abbewegt werden.
2. Bei dem in Fig. 5 veranschaulichten Fall einer Hochgeschwindigkeitsschleifbearbeitung mit hoher Dichte der fluidisierten Schleifkörner zur Erzielung eines starken Schliffes oder einer Hochglanzpolierung wird das Werkstück 20 an der Spindel 4 befestigt und der Spindelhalter oder Spindelantrieb 5 unter Drehung des Werkstückes abgesenkt, wodurch das Werkstück 20 in den Schleifbehälter 3 und das Schleifmedium eintaucht. Wie aus Fig. 5 ohne weiteres ersichtlich, ist dabei der Schleifbehälter 3 fluchtend unter dem Spindelantriebskopf 5 angeordnet. Zwischen der Oberseite des Schleifbehälters 3 und der Unterseite des Spindelantriebskopfes 5 ist ein drehender Dichtring 15 angeordnet, der als Druckring ausgebildet ist, so daß das Schleifmedium 19 im Schleifbehälter 3 bei schneller Drehung des Schleifbehälters 3 nicht über den Behälterrand entweichen kann und die Absenkbewegung des Antriebs kopfes 5 in Anlage an der Oberseite des Schleifbehälters 3 abgestoppt wird. Somit liegt die Oberfläche des Dichtringes 15 fest an der Oberfläche des Schleifbehälters 3 an, und erfolgt eine synchrone Drehung des Schleifbehälters 3 und des Dichtringes 15 unter völligem Abschluß des inneren Bereiches des Schleifmittelbehälters 3, so daß bei schneller Drehung durch Zentrifugalkraft hoher Druck im Schleifmedium 19 erzeugt werden kann, ohne daß dieses entweicht. Mit 14 ist ein Spannstück zum Anschluß des Werkstückes 20 an ein Spannfutter der Spindel 4 bezeichnet.
16 ist ein Druckkugellager und 18 ein Dichtband, so daß die Funktion und Arbeitsweise der Dichtung aus den Fig. 4 und 5 ohne weiteres deutlich wird.
Sodann wird der Schleifbehälter 3 mit dem Schleifmedium 19 wie Honkörner mittels des Antriebs 70 mit hoher Geschwindigkeit gedreht.Auf diese Weise wird eine Zentrifugalkraft im Schleife hälter 3 und im Inneren des Schleifmediums 19 erzeugt, welche das Schleifmedium 19 gegen die Seitenwand des SchleiF-behälters 3 zu drücken sucht. Dabei wirkt das Schleifmedium über die gesamte Höhe des Schleifbehälters 3 unter hohem, gleichförmigem Oberflächendruck bei hoher Relativgeschwindigkeit auf das Werkzeug 20 ein.
Das Werkstück 20 ist somit in dem fluidisierten Schleifmedium 19 eingetaucht, welches eine hohe Umfangsgeschwindigkeit aufweist, während die Spindel 4 des Spindelantriebskopfes 5 mit dem Werkstück 20 mit beliebiger Geschwindigkeit gedreht werden kann, nämlich je nach Bedarf mit geringer oder mit hoher Geschwindigkeit je nach Einstellung des Antriebsmotors 11, und bei dieser Drehung unter hohem Druck vom Schleifmedium 19 beaufschlagt wird. Unter gleichzeitiger Einwirkung der Fluidisierung infolge der hohen Geschwindigkeit und des hohen Druckes des Schleifmediums und der Drehung des Werkstückes 20 werden somit konkave und konvexe Teile mit hoher Präzision und hoher Effizienz geschliffen. Je nach Bedarf kann das Werkstück 20 darüber hinaus auf- und abbewegt werden.
Auf diese Weise kann ein Schleifvorgang in etwa 3 bis 10 Minuten durchgeführt werden. Wenn feines, spangebendes Schleifmaterial oder Hochglanzschleifmaterial als Schleifmedium 19 verwendet wird, so kann dabei ein Präzisionsschliff oder ein Hochglanzschliff erzielt werden, dessen Qualität wenigstens derjenigen üblicher Verfahren entspricht. Wenn andererseits grobe Schleifkörner verwendet werden, kann ein Rohschliff, ein Abtragen starker Oberflächenvorsprünge oder ein Grobschiff beispielsweise einer Gußoberfläche erzielt werden, ebenso wie bei Verwendung eines Grobsand-Poliermittels beispielsweise eine Feinpolierung oder eine Anlaß-Polierung (blue bar buff-grinding finish) erzielt werden kann.
Auf diese Weise kann die Einwirkung des Schleifmediums auf die Werkstücke in vielerlei Hinsicht gesteuert werden, beispielsweise durch Fluidisierung bei geringer und hoher Zentrifugalkraft, durch Auf- und Abbewegung, durch Fluidisierung durch Drehbewegung der Spindel und durch sonstige Drehbewegungen. Die Unterschiede in den Drehzahlen und die Drehzahlverhältnisse des Schleifbehälters 3, des Spindelantriebskopfes 5 und der Spindel 4 können frei eingestellt werden.
Die Drehung kann entweder in einer Normalrichtung oder in der Gegenrichtung erfolgen, und kann im Bedarfsfalle auch völlig stillgesetzt werden.
Je nach dem Werkstoff, der Form und dem Einsatzzweck des zu schleifenden Werkstückes kann frei gewählt werden zwischen einem Naßschliff und einem Trockenschliff. Auf diese Weise kann beispielsweise die Schleifbearbeitung mehrerer hundert Lippenstiftkappen aus Messing in einem Schritt in nur etuFa fünf Minuten erfolgen. Für eine Schleifbearbeitung langer Teile, kann ein Aufnahmefutter oder eine Aufnahmeschablone mit einem Dorn oder Kern fluchtend vor dem Spindelkern angeordnet werden, um zu vermeiden, daß das Werkstück übermäßig schwingt oder herabfällt, und um es aufzunehmen.
Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Schleifverfahrens, bei der mit einer einzigen Einspannung ein Werkzeug mit einer Mehrzahl von Schleifmedien unterschiedlicher Art beaufschlagt werden kann, oder aber eine Mehrzahl von Werkstücken gleichzeitig mit verschiedenen oder gleichen Oberflächenbeschaffenheiten schleifend bearbeitet werden können.
Wie in der Zeichnung veranschaulicht ist, ist hierzu eine Mehrzahl derrbereits erläuterten Schleifbehälter an derselben Umfangs linie eines kreisförmigen drehenden Bettes 22 angeordnet, welches durch einen nicht näher dargestellten Antriebsmotor derart drehbar ist, daß ein erster, zweiter und dritter Schleifbehälter 23, 24 und 25 zum Einsatz gebracht werden können. Die Schleifbehälter sind mit Schleifmedium für verschiedene Schleifbearbeitungszwecke gefüllt, der erste Schleifbehälter 23 beispielsweise mit grobem Schleifmedium, der zweite Schleifbehälter 24 mit mittlerem Schleifmedium und der dritte Schleifbehälter 25 mit Präzisions- oder Hochglanzschleifmedium, wobei die Schleifbehälter je nach Bedarf mittels eines geeigneten Antriebsmotors gedreht oder stillgesetzt werden können.
Eine nach unten weisende Spindel, die in beiden Richtungen drehend antreibbar ist, ist an einem Spindelantriebskopf gelagert, der vertikal gleitbeweglich an Stützsäulen befestigt ist, so wie dies im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform näher erläutert worden ist. Das Werkstück wird an der Spindel befestigt und wird zunächst in den ersten Schleifbehälter 23 durch Vertikalbewegung des Spindelantriebskopfes abgesenkt und gedreht oder stillgesetzt und dabei geschliffen, je nach dem gewünschten Schleifergebnis. Je nach Bedarf kann sodann das Bett 22 gedreht werden, so daß die Schleifbearbeitung im zweiten Schleifbehälter 24 und gegebenenfalls in den dritten Schleifbehälter 25 weitergeführt wird. In der weiter oben bereits erläuterten Weise kann die Schleifbearbeitung dabei im Falle einer Niedergeschwindigkeitsschleifbearbeitung mit Fluidisierung durch Spindel- und Werkstückdrehung erfolgen, wenn der Spindelantriebskopf 5 in eine Stellung gemäß Fig. 7 abgesenkt worden ist, während bei schneller Drehung und Hochdruckschliff durch fluidisierte Schleifkörner die Bearbeitung erfolgt, wenn der Spindelantriebskopf auf den Rand des Schleifbehälters, der in den Fig. 7 und 8 wieder allgemein mit 3 bezeichnet ist, aufgesetzt ist, so daß kein Entweichen von Schleifmedium erfolgen kann. Mit 26 ist in Fig. 6 eine automatische Beschickungs und Abnahmestation bezeichnet, die im Bedarfsfalle vorgesehen werden kann. Zur Erhöhung der Bearbeitungsleistung können zwei oder mehr Spindelantriebsköpfe 5 vorgesehen werden.
Somit kann mit einer einzigen Einspannung ein Grobschliff im ersten Schleifbehälter, ein feinerer Schliff im zweiten Schleifbehälter und ein Präzisionsschliff oder Hochglanzschliff im dritten Schleifbehälter durchgeführt werden. Eine Automatisierung kann in der Weise erfolgen, daß die Schleif zeit in jedem Behälter voreingestellt wird, so daß eine Reihe von Schleifbearbeitungen automatisch ablaufen kann.
Auf diese Weise können beispielsweise geänderte oder modifizierte Teile, große Teile und Teile höchster Präzision geschliffen werden, wie etwa Gegenstände des täglichen Lebens wie Verschlüsse für hygienische Vorrichtungen oder hygienische Gegenstände, hygienische Rohre und Speiseutensilien, solche Fahrzeugteile wie Fahrrad- und Motorradlenker, Schalldämpferrohre für Motorräder, Benzintanks, Stoßfänger, Getriebezahnräder und Maschinenteile, oder solche Präzisionsteile wie Läufer für Kühler und Kompressoren und alle irgendwie geformten Artikel. Die Bearbeitungsqualität der Schleifbearbeitung kann dabei ebenso wie bei einem Schleifen mit Polierleder oder Schleifpapier erzielt werden, wobei Schleifspuren noch sichtbar sein können oder aber auch etwa als Vorbehandlung für eine Plattierung ein spiegelnder Hochglanzschliff erfolgen kann.
Selbst mit Polierautomaten, die infolge des begrenzten Oberflächenkontaktes und der sich ergebenden Schleifrichtung nicht automatisch betrieben werden können, erfordern modifizierte oder unregelmäßig geformte Gegenstände hohe Kosten für Schablonen und sonstige Ausrüstungen für den Schliff, denen keine entsprechende Qualitätsverbesserung gegenübersteht. Auch bei anderen Schleifvorrichtungen besteht der Nachteil, daß die zu schleifenden Werkstücke gegeneinander reiben und große Werkstücke nicht geschliffen werden können, so daß auf Handarbeit zurückgegriffen werden muß und von Hand mit Schleifpapier oder Polierleder gearbeitet werden muß. Mit der vorliegenden Erfindung hingegen wird eine Mechanisierung und Automatisierung auch solcher Schleifbearbeitungen möglich, wobei gegebenenfalls große und modifizierte oder unregelmä ßige Werkstücke in einer einzigen Einspannung für verschiedene Schleifbearbeitungen in mehreren Schritten ebenso wie kleine und kleinste Werkstücke bearbeitet werden können.

Claims

Ansprüche Schleifverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß ein drehbar angeordneter Schleifmittelbehälter und in jeder Richtung drehend antreibbare Spindeln an einem Spindelantriebskopf an einer Seite des Schleifmittelbehälters angeordnet werden, daß der Schleifmittelbehälter mit Schleifmittelmaterial gefüllt wird und ein zu schleifendc' r.#.#1: ne Spindel des Spin@elant@@@@@@ @@ @@@@ .tzt wird, hfld daß @@@@@@ @@ @@@ sc@@@@@material im Schleifmittelbehälter eingesetzt und in dem unter geeignetem Druck fluidisierten Schleifmaterial für den Schliff relativ zum Schleifmittelbehälter gedreht wird.
2. Schleifverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der relativen Drehbewegung zusätzlich eine Auf- und Abwärtsbewegung und/oder eine Vor- und Rückbewegung überlagert wird.
3. Schleifverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der relativen Drehbewegung zwischen Werkstück und Schleifmittelbehälter die offene Obers; des Schleifmittelbehälters durch die l- @@t@@@@e@@enz@@ Spindelantriebskopfes abcre.#ichtet trirc.
4. Schleifverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, C gekennzeichnet, daß die Drehungen des Schleifmittelenälters einerseits und des Werkstückes andererseits gegenläufig erfolgen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich der Schleifmittelbehälter gedreht wird, das Werkstück hingegen ortsfest gehalten wird.
6. Schleifverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, da der Schleifmittelbehälter gedreht wird und das Werkstück mit einer gegenüber der Drehzahl des Schleifmittelbehälters unterschiedlichen Drehzahl ebenfalls gedreht wird.
7. Schleifverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifmittelbehälter stillgesetzt und das zu schleifende Werkstück gedreht wird.
8. Schleifvorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Schleifverfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Schleifmittelbehälter (3) vorgesehen ist, in den wenigstens eine um ihre Achse drehbare Spindel (4) derart einführbar ist, daß ein an der Spindel befestigtes Werkstück (20) in den Innenraum des Schleifmittelbehälters (3) hineinragt 9 wobei die Spindel gegenüber dem Schleifmittelbehälter außermittig, vorzugsweise im Bereich von dessen Seitenwand, angeordnet ist, und daß der Schleifmittelbehälter (3) und das Werkstück (20) für den Schliff relativ zueinander drehbar, vorzugsweise der Schleifmittelbehälter (3) und der Spindelhalter (5) um eine gemeinsame Achse in einstellbaren Drehrichtungen und mit einstellbaren Drehzahlen unabhängig voneinander drehbar sind.
9. Schleifvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifmittelbehälter (3) und der Spindelhalter (5) quer zu ihrer Drehachse und/oder parallel zu ihrer Drehachse translatorisch relativ beweglich gehalten sind.
10. Schleifvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der offenen Oberseite des Schleifmittelbehälters (3) und der Unterseite des Spindelhalters (5) eine auf Druck belastbare und wenigstens gegenüber dem Spindelhalter (5) in der Dichtstellung drehbare Dichtung (15) für einen deckelartigen Abschluß der Oberseite des Schleifmittelbehälters (3) vorgesehen ist.
11. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anheben und Absenken der Spindel (4) ein Hydraulikantrieb (12) vorgesehen ist.
12. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifmittelbehälter (3) auf einem horizontal beweglichen Lagerbett (2 bzw. 22) gegenüber dem Spindelhalter (5) beweglich gehalten ist.
13. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Schleifmittelbehältern (23, 24, 25) auf einer gemeinsamen UmEangslinie eines Drehbettes (22) vorgesehen ist, die taktweise in den Bereich des Spindelhalters (5) überführbar sind.
14. Schleifvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifmittelbehälter (23, 24, 25) mit Schleifmittel unterschiedlicher Konsistenz, vorzugsweise Grobschleifmittel, feinerem Schleifmittel, Präzisionsschleifmittel und Hochglanzschleifmittel, füllbar sind.