DE3420750A1 - Verfahren und vorrichtung fuer die oberflaechenbearbeitung beschichteter werkstuecke - Google Patents
Verfahren und vorrichtung fuer die oberflaechenbearbeitung beschichteter werkstueckeInfo
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Description
■ ■
Titel der Erfindung
I .
Verfahren und Vorrichtung für die Oberflächenbearbeitung beschichteter
Werkstücke
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft sowohl ein Verfahren als auch eine Vorrichtung
für die Oberflächenbearbeitung beschichteter metallischer Werkstücke,
insbesondere zum gleichzeitigen mechanischen und elektrisch-elektrothermisch-mechanischen
Abtragen von metallischen"Werkstücken, mit dünnen nichtleitenden organischen und/oder anorganischen Schutz- und/oder
Deckschichten, besonders an labiien, flachigen, kantigen Werkstücken·
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Es ist bekannt, daß an Werkstückoberflächen Schutz- und/oder Deckschichten
,. insbesondere Schichten von Zinn, Aluminium, Chrom, Zink
u. a. und deren Oxide, durch mechanische, elektrochemische und elektrische Wirkungen abgetragen werden können. Ein verbreitetes
Verfahren besteht in der elektrischen Entfernung von' Deckochichten.
So wird zum Beispiel 6er Zunder on Stählen mit rotierender. Gtahlbürsten
so in einen- Stromkreis geschaltet, daß durch die Einhaltung
eines vorgegebenen Arbeitsspaltes die kritische Feldstärke erreicht wird. Durch Strompulse mit hoher Spannungsamplitude, stcllotn Λπ-stiegswinkel"
und hoher Stromdichte entstehen Wärmeschocks ,· .die- die
Absprongung der Schicht zur Folgo haben, so wie dies im DD-PS
148 600 beschrieben ist. <
α) Bekannt sind auch mechanische Vei-'rsiürer :- ^o wird zum Beispiel Zunder
uurcii ijiegoi"! doc '..'orkotuckos abgesprengt und Chrom nb^ecch'.iffcn.
;'vuch Jtrahlmittc-. können zur Entfernung von ;.-chutz- und/oc'or^ock-LO
.schichten, insbeconriere Zunder, führen.
Weiterhin ist bekannt, daß zur Entfernung vo.\ dünnen Zinnschichten
auch ia.ipferbänuer oder -rollen eingesetzt werden· Der Dearboitungs-•
effekt besteht darin, daß das in hoher Geschwindigkeit ablaufende Kupforband auf eine entsprechende Temperatur erwärmt wird und bei
Berührung der Zinnachicht aufgrund seiner höheren Benetzbarkeit dieses vom Trägermaterial löst und selbst aufnimmt
'10 (Ci-FG 370 175). ■ ,
Das Entzinnen mittels kupfer ist sehr materialaufwendig.
Die elektrochemischen Verfahren sind relativ stromaufwendig und . haben besonders bei der Entfernung von Schutz- und/oder Deckschichten
auf Schwarzblcch den Nachteil, daß die Eisenoberfläche schneller zur
Korrosion neigt und die Ablösegeschwindigkeit relativ gering ist·
Eine Zinrischicht läßt sich nicht vom Trägermaterial absprengen,
zum üoicpiei durch 3iegenoder wärmeschocks·
Das elektrische Entfernen von Zinnschichten u· ä· Schichten nach den;
Vorfahren des IVörmoschocks kann nicht zum Einsatz kommen, da die
20-Wärmel'eitfähigkoit der Zinn- u. ü. Schichten gegenüber von Schutzund/Oder
Deckschichten anderer Art, wie zum Beispiel Zunder, viel
hoher ist und demzufolge die Entstehung eines hohen- Temperaturgradienten
ausbleibt.
Nachteilig bei der Verwendung von Fräs- oder Schleifkörpern zur Entfernung
von Zinn- bzw· Aluminiumschichten und anderer zäher Werkstoff« sind der geringe Gtandweg, Abstumpfen des Fräskörpers odor das Verschmieren
des Schleifkörpers, die komplizierten Zustollbedingungen
unc! die rroße rertigungstoloranz.
Alle bekannten Verfahren, sowohl mechanische, elektrische als auch
eloktro-chemischo- sichern- nicht eine saubere.Entfernung von dünnen
Schutz- und/cdo-r .')ec!:achichten von metallischen Werkstücken. Weiter-3C
hin iot die Entsorgung dec Arboitsspaltec sowie der bearbeiteten
Oberflächen nicht ausreichend gelöst. g^jp ORIGINAL
Ziel der Erfindung · ; :-τ : :: : : :""-"
Es ist das Ziel öcr Erfindung, ein Vorfohren und eine Vorrichtung
für.die Oberflächenbearbeitung beschichteter"Werkstücke zur ocuborcn
Entfernung von" dünnen Schutz- und/oder Deckschichten mit hoher Abtraggeschwindigkeit,
großer Abtraggenauigkexi: und hoher Zuverlässigkeit
zu entwickeln.
Darlegung des -Wesens dar Erfindung
Aufgabe, der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
für die'Oberflächenbearbeitung beschichteter Werkstücke zu schaffen,.
:iiit denen unterschiedliche- übcreinancieriicgendo Schutz- und/oder Deckschichten st ror.ileitonder Werkstücke'oder st rom leitender Zwischenschichten
auf'^Werkstücken, bestehend aus dünnen aufgetragenen
elektrisch leitenden und elektrisch nichtleitenden organischen .'und/oder anorganischen Substanzen, und der .Yerkctoff des Werk Stückes
bei Entsorgung" des Arbeitsspaltes und der bearbeiteten uborflüchc
abgetragen werden.
Erfindungsgemäß wird das dadurch gelöst, daß wiederholt definierte
mechanische sowie elektrisch-elektrothermisch-mechanische Abtragkräfte
gleichzeitig von einer Werkzeugkatode■ausgehend abwechselnd
auf ein und*dieselbe Oberflächeneinheit der fortschreitend zu bearbeitenden
Workstückoberfläche angreifond bis zum metallisch sauberen
Abtragen der Schutz- und/oder Deckeschichten und des Werkstoffes des Werkstückes führen. Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige
Vorrichtung bewirken gleichzeitig einen mechanischen und elektrisch-elektrothermisch-mechanischen Abtrag am Werkstück. Es
sind Verfahrensbedingungen für rein mechanische und elektricch-elektrothermisch-rnecihanischo
Abtragwirkungen geschaffen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht darin, daß auf d^cr abtragenden
Wirkfläche der Werkzeucjkotode Systeme von elektrisch stromführenden
Sürstenoegmenten und elektrisch isolierten Jürctoncegmenten
angeordnet sinci.
»
»
Ijurch die Vorrichtung wird dio nichtleitende GChUi-schich" .";ιί"·*":^σ
zerstört und ;durch dio unmittelbare Dcrü'.iruii-j der o'tromfükrondo:»
Cürstciisegcontc die darunterli.ee;'>!':Je Gchic'.i'.; durch tharmischo
Einwirkung bis zum Verdampfen erhitzt und durch die elektrisch •isolierten Bürstensegmant© und Abzugskanäle der Abtrag von der
^«v*t*... . _,^^^r-+ μπγ! entBorat. BAD ORIGWA? ni
Diese Vorgänge wiederholen' *^ich j^e^^nal?/j θ: nach Vorrichtungs-,kanstruktion
und den jeweils herrschenden Verfahrensparametern auf einer Flächeneinheit der Oberfläche des "Werkstuckes. Dadurch besteht
die Gewähr dafür, daß selbst sehr starke Schutz- und/oder Deckschichten,
zum Beispiel Metallüberzüge oder Zunder, relativ einfach
5 und vollständig entfernt werden und der Abtrag entsorgt wird. Der
Abtrageffekt kann durch die Optimierung der elektrisch stromführenden und der elektrischrisolierten Burstensegnrernte variiert werden. Eine
solche Voriierung erstreckt sich auf die Reihenfolge, die Segmentwinkel
den Gecamtflächqnanteil, der elektrisch stromführenden oder elektrisch
isolierten Bürstensegmente, Werkstoffaft und -paarung der Borsten
sowie ihrer Stärke in den jeweiligen Burstensegmenten, der Umfangsund Vorschubgeschwindigkeit der Vorrichtung sowie dem Arbeitsspalt
zwischen Werkstück und der Werkzeugkatode.
Mit der Erfindung ist die Oberflächenbearbeitung an massiven und
labilen flächigen Werkstucken mit hoher Geschwindigkeit und geringen
Fertigungstoleranzen durchführbar. Besonders vorteilhaft ist, daß an labilen flächigen, kantigen Werkstücken kein unerwünschter Kantenabtrag
auftritt. Dies wird erreicht, indem die Reihenfolge und. die Segmentwinkol elektrisch stromführender und elektrisch isolierter
3ürstensegmente, unter Mitwirkung des zum Abtrag benötigten elektrische Regimes, bei Wahrung des Flächeneffektes die aufeinander abgestimmten
abtragtechnologischen Arbeitsfolgen Schruppen, Schlichten, Abkehren, Entsorgen festgelegt v/erden. Durch diese erfindungsgernäße Lösung
werden bekannte Nachteile, welche bei anderen Lösungen auftreten, beseitigt.
Werden Werkstücke beidseitig oberflächenbearbeitet, so können zwei
Werkzeugkatoden eingesetzt werden. Zwecks Einstellung der jeweils kritischen GröZe des Arbeitsspaltes müssen die Werkzeugkatoden auf
einer oder je einer Achse verstellbar sein.
Bei Werkstücken, dessen stromloitende, beschichtete Zwischenschicht
oberflächenbearboitet werden soll» bildet die Zwischenschicht die
Anode.
ein .'.crki.ial eier Erfindung besteht darin, daß der GTundkörper der
'..'orkzouirkatodc die Dürstencegmente töpfförmig umschließt.
Dadurch wird gesichert ,"^a&der^Ertrag^auf"kürzestem Wege zu den
■ Eintrittsöffnungen der Abzugskanäle geleitet wird*
Weiterhin ist ein Merkmal der Erfindung, daß die VVerkzeugkatode
Abzugskanäle enthält, in denen.Filter angeordnet sind und deren Eint.rittsöffnungen tangential außerhalb der Werkzeugkatode beginnen
und deren Austrittsöffnungen nahe der Drehachse enden.
C>| Der Vorteil besteht darin, daß dadurch die Borsten vor einer ver-
£* schleiSerhöhenden Überhitzung geschützt werden und dor Abtrag oowie
die Metallkondensate selbständig aufgefangen werden und gleichzeitig
erfolgen die Entsorgung des Arbeitsspaltes und der bearbeiteten *
Oberfläche. Der Abtrag wird dabei durch die Bürstensegmente zu den
tangentialen Eintrittsöffnungen geführt.
Weitere Merkmale der Erfindung sind unterschiedlicher Borstenwerkstoff,
unterschiedliche Borstenstärke und Dichte für die Borsten der
elektrisch stromführenden und elektrisch isolierten Bürstensegmente.
Ausführungsbeispiel " :
Die Erfindung soll an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert
we r.den . ·
-In den entsprechenden Zeichnungen zeigen:
Fig. 1: Prinzipskizze der Vorrichtung für die Oberflächenbearbeitung
beschichteter Werkstücke
Fig. 2: Prinzipskizze der Werkzeugkatode mit topfförmigen Grundkörper
Fig. 3: Prinzipskizze der Werkzeugkatode mit topfförmigen Grundkörper
in der Schnittdarstellung
In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit der Wcrkzcugkatode
1-n der Halterung 3 am Gestell 4 dargestellt. Die Werkzougkatode .
besteht aus der stromleitenden Welle 9 mit dem Schleifring 10 und dem
Grundkörper 14 mit dem System der elektrisch ctromführendcn 2ürctensegmente
12 und mit dem System der elektrisch isolierten Sürotcnsegn-ente
13. Qocr den Schleifring 10 ist die
' Werkzeugkatode mit der Gleichst rötTiqikrlle'-xi Ron taktiert· Das Werkstück
6 ist auf einem verschiebbaren Tisch 5 fixiert; unter Wahrung
eines für die Oberflächenbearbeitung, erforderlichen.Arbeitsspaltes 7,
der dei.i jeweiligen ßearbeitungsregimes entsprechend eingeregelt wird,
Der, Arbeitsspalt 7 wird durch die Zustellbewegung 8 zwischen dem Werkstück 6 und der Workzeugka.tode eingestellt. Weiterhin ist die Gleich-T":
stromquelle 11 mit dem Werkstück 6 verbunden. Bei der Drehbewegung
t*- der Werkzeugkatodo und nach-Einschalten der elektrischen Spannung
CD ■ '"''■■
■ kommt es, geschaffen durch Verfahrensbedingungen für das eloktrischelektrothermischmechanische
Abtragen, bedingt sowohl durch die elektrischen Parameter als auch durch das elektrisch-elektrothermische
Wirkprinzip, zum Schmelzen der vorhandenen Schutz- und/oder Deck-"
schichten und folgend zum Teilabtrag dss, Werkstoffes des Werkstückes
wobei gleichzeitig ein rein mechanisches Abtragen durch die Werkzeugkatode
überlagert ist. Die technologischen Abtragfolgen, gebildet aus Schruppen, Schlichten, Abkehren, Entsorgen sind in ihrer Ein-,
Wirkungsdauer von der Große des Segmentwinkels abhängig. Die Drehbewegung
1 und die Zustellbewegung 8 der Werkzeugkatode sowie die Bewegungsrichtungen des Werkstückes 6 werden durch einstellbare
Antriebe realisiert· Die Stromversorgung erfolgt mittels einer Glschstromquelle
11, wobei daa Werkstück.6 als Anode gepolt ist·
In Fig, 2 ist eine Teilansicht der .Werkzeugkatoda mit topfföjrmigen
Grundkörper 14 zu sehen. Das elektrisch stromführende 8ürstensegment
und das elektrisch 'isolierte Bürstensegraent 13'sind durch den wählbaren
Segmentwinkel 19 charakterisiert.» Zwischen dem 'Grundkörper und den Bürstensegmenten 12; 13 ist die tangential© Eintrittsöffnung
vorhanden. An die Eintrittsöffnung 16' schließt sich der Abzugskanal
17 mit dem eingebauten Filter 21 an» Der Abzugskanal 17 endet
nahe der Drehachse 18. ·
In Fig, 3 ist eine Teilansicht in Schnittdarstellung mit dem topfförmigen
Grundkörpor 14 gezeigt. Der Abtrag 15 vom beschichteten
Werkstück 6 wird über die Eintrittsöffnungen.16 und dem.Abzugskanal
durch das Filter 21 in Richtung der Drehachse 18 abgesaugt. Hierdurch
wird erreicht, daß gleichzeitig eine Abfuhr der beim elektrischelektrothermisch-mechanischen
Abtrag im Arbeitsspalt 7 erzeugten Wärme mit Kühleffekt der überfläche, des Werkstückes" 6 und der Borsten der
Bürstensegmente 12; 13 erfolgt. Die Austrittoöffnungen 20 enden nahe
der Drehachse IS* " "
Eine weitere Ausführungsforar der Erfindung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Anordnung der 'systeme von
elektrisch stromführenden und elektrisch isolierten Bürstensegrnenten
auf dem Umfang'des Grundkörpers. Die Borsten befinden sich dabei radial zur Drehachse des Grundkörpers.
BAD ORIGINAL
-O-
1 - Drehbewegung ::
.2 - Werkzeugkatode
3 - Halterung ■'...' ".
4 - Gestell'^ ' : ' . =
5 - Tisch . ■■·'■·"/.' · ' '
6 - Werkstück ■ -'· !
7 - Arbeitsspalt .' ' . ·'
- 8 - Zustellbewegung . ·' ■' ■
. . 9 - Welle ■ ■ '■■'·, '
10 - Schleifring ··' _ <
11 - Gleichstrom ' - ■ .' ■;■■■■
12 - stromführendes Bürstensegment., ' · ·. -'
13 -.isoliertes Bürstensegraent
14 - Grundkörpor . '
15 - Abtrag · ,..
16 - Eintrittsöffnung · ' . , · ■
17 - Abzügkanal · - " · ··.'·'■
■ 18 - Drehachse . .·
19 - Segmentwinkel . , .,
20 - Austrittsöffnung : ■ . · '· - :.
21. - Filter ■.■■.■.-■'
Claims (6)
- Patentansprüche : :^. .- .-r : : :**"Verfahren für die Oberflächenbearbeitung beschichteter Werkstücke gekennzeichnet dadurch, daß wiederholt definierte mechanische sowie elektriscn-elektrothermisch-mechanische Abtragkräfte gleichzeitig von einer Werkzeugkatode ausgehend abwechselnd auf ein und.dieselbe 5 Oberflächeneinheit der fortschreitend zu bearbeitenden Werkstückoberfläche angreifend bis· zum metallisch sauberen Abtragen der .Cchutz- und/oder Deckschichten und des Werkstoffes des Werkstückes führen.
- 2. Verfahren nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß die Abtraggeschwindigkeit und somit auch die aufeinander abgestimmten obtragtechnologischen Arbeitsfolgen. Schruppen, Schlichten, Abkehren und Entsorgen variabel sind und durch Verkettung von Werkzeugkatoden gesteigert wird.
- 3· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den ^'unkten 1 oder 1 und 2 mittels rotierender bürstenförmiger »Verkzeuykatode, deren Dorsten axial· und/oder radio! am Umfang dos Grundkörpers fixiert sind, mit einem Spannungspotential zwischen einer V.'orkzeugkatode und einem Werkstück sowie "frfi-t;e4.ner Vorschub- und einer Zustcllbev/egung zwischen Werkzeugkatöde·».pficj Werkstück, gekennzeichnet dadurch,·daß auf abtragenden Wirkflächen der Werkzeugkatode Systeme von elektrisch stromführenden Bürstensegmenten (12) und elektrisch isolierten Bürstrensegmenten (13) angeordnet sind.
- 4. Vorrichtung nach Punkt 3 zur Durchführung c'gs Verfahrene ncch den Punkten 1 oder 1 und 2 gekennzeichnet dadurch, dcS der Grundkörper (14) der Werkzeugkatode die Systeme der elektrisch stromführenden 3ürstcnsegmente (12) und der elektrisch isolierten Bürotensegmente (13) topfförmig umschließ.
- 5. Vorrichtung nach den Punkten 3 und 4 zur Durchführung des Vorfahrens nach den Punkten 1 oder 1 und 2 gekonnzeichnet dadurch, daß die U-erkzeugkatode Abzugskanäle (17) enthält, in denen Filter (21) angeordnet sind und deren Eintrittsöffnungen (16) tangential außerhalb der Werkzeugkatode beginnen und deren Austrittsöffnungen (20) nahe der Drehachse (Iu) der Werkxeugicatoc'e enden.BAD ORIGINALWV»W*OV > W. V w .
- 6. Vorrichtung nach Punkt 3 zur Durchführung des den Punkten 1 oder 1 und 2 gekennzeichnet dadurch, daß die Borsten der elektrisch stromführenden Bürsterisegraente (12).und der elektrisch isolierten Sürstensegmente (13) unterschiedlich im Werkstoff sowie in der Borstenstärke und Dichte für.die Borsten sein· können.Hierzu 3 Seiten Zeichnungen,
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DE3420750A1 true DE3420750A1 (de) | 1985-01-03 |
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ID=5548375
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DE3420750A Withdrawn DE3420750A1 (de) | 1983-06-22 | 1984-06-04 | Verfahren und vorrichtung fuer die oberflaechenbearbeitung beschichteter werkstuecke |
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