DE806530C

DE806530C - Device for surface treatment of work pieces

Info

Publication number: DE806530C
Application number: DEP26094A
Authority: DE
Original assignee: Wheelabrator Corp
Current assignee: Wheelabrator Corp
Priority date: 1944-10-12
Filing date: 1948-12-23
Publication date: 1951-06-14

Description

Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken. Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, bei denen das Werkstück einem unter kinetischer Energie einwirkenden Sehleifmittelstrom ausgesetzt wird. Dabei wird das Schleifmittel mittels eines Luft- oder Flüssigkeitsstrahles auf das Werkstück gelenkt. Der Luftstrom verdichtet sich an der Oberfläche des Werkstückes und bildet ein Luftpolster, das die Geschwindigkeit des Schleifmittels bremst und dessen Wirkung abschwächt. Ein reiner Flüssigkeitsstrom läßt sich aus verschiedenen Gründen nicht mit der nötigen Geschwindigkeit erzeugen und auf das Werkstück lenken. In beiden Fällen handelt es sich tun einen tnehr oder weniger begrenzten Strahl, der auf dem Werkstück ein störendes Spurenmuster hinterläßt, da es andererseits nicht möglich ist, das Werkstück gleichmäßig an allen Teilen und Flächen dem Luft- oder Flüssigkeitsstrom auszusetzen. 1>azu kommt, daß zur Zuführung des Schleifmittelträgers eine große Förderleistung nötig ist.Device for the surface treatment of workpieces The invention relates to a device for the surface treatment of workpieces. There are already Devices are known in which the workpiece is subject to kinetic energy Slight medium flow is exposed. The abrasive is removed by means of an air or directed liquid jet onto the workpiece. The air flow condenses on the surface of the workpiece and forms an air cushion that increases the speed brakes the abrasive and weakens its effect. A pure stream of liquid cannot be generated at the required speed for various reasons and direct it onto the workpiece. In both cases it concerns do a little more or less limited beam, which leaves a disturbing trace pattern on the workpiece, on the other hand, since it is not possible to apply the workpiece uniformly to all parts and expose surfaces to the flow of air or liquid. 1> azu comes that to feed the abrasive backing requires a large conveying capacity.

Nach der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß eine Aufschlämmung eines feinkörnigen Schleifmittels in einer Flüssigkeit von der Achse aus in ein Schleuderrad geleitet und durch dessen Schaufeln derart hoch beschleunigt wird, daß es in zerstäubtem Zustand und mit großer, derjenigen eines Gebläses vergleichbaren Geschwindigkeit abgeschleudert wird und auf die Oberfläche des Werkstückes einwirkt. Die Zuführung des Schleifmittels kann in der Weise geschehen, daß die Schaufeln des Schleuderrades um einen stillstehenden, das Ende einer Schleifmitteldruckleitung bildenden geschlossenen Hohlkörper rotieren, der an einer solchen Stelle des Umfangs mit einer oder mehreren Austrittsöffnungen für das Schleifmittel versehen ist, daß sich der Schleifmittelstrom auf das Werkstück richtet.According to the invention, these disadvantages are avoided in that a A fine grain abrasive slurry in a liquid from the axis out into a centrifugal wheel and accelerated so high by its blades that it is atomized and with a large size comparable to that of a blower speed is thrown off and acts on the surface of the workpiece. The feed of the abrasive can be done in such a way that the blades of the centrifugal wheel around a stationary closed one that forms the end of a grinding medium pressure line Rotate hollow body, which at such a point of the circumference with one or more Outlet openings for the abrasive is provided that the abrasive flow aimed at the workpiece.

Der zerstäubte Schleifmittelstrom erfaßt dabei eine große Oberfläche des Werkstückes, so daß eine gleichmäßige Oberflächenbehandlung aller Teile und Flächen erzielt wird. Soweit erforderlich, können die Werkstücke außerdem durch den Schleifmittelstrom bewegt werden, z. B. mittels eines Drehtisches oder durch ein Förderband.The atomized flow of abrasive covers a large surface of the workpiece, so that a uniform surface treatment of all parts and Areas is achieved. If necessary, the workpieces can also go through moving the abrasive stream, e.g. B. by means of a turntable or by a conveyor belt.

Es können verschiedene Arten von Schleifmitteln und Flüssigkeiten verwendet werden. Das Schleifmittel kann entweder organischer Art sein, wie pulverisierte Hülsen oder Schalen, oder ein anorganisches Material, wie Schmirgel, Bimsstein, Marmorstaub, Siliciumkarbid u. dgl. Präparate, und kann sich in seiner Feinheit von verhältnismäßig groben Teilchen bis zu außerordentlich feinem Pulver bewegen. Die Flüssigkeit kann Wasser oder eine nicht oxydierende oder korrosionserzeugende Flüssigkeit sein, wie Petroleum, leichte Öle, Tetrachlorkohlenstoff, Trichloräthylen und sonstige Flüssigkeiten. Die Auswahl der Flüssigkeiten richtet sich nach den zu behandelnden Werkstoffen und der gewünschten Wirkung. Beispielsweise ist es oft vorteilhaft, eine Flüssigkeit zu verwenden, die ein Lösungsmittel für von der Oberfläche des Materials zu entfernende Verunreinigungen darstellt.There can be different types of abrasives and liquids be used. The abrasive can be either organic in nature, such as powdered Sleeves or shells, or an inorganic material such as emery, pumice stone, Marble dust, silicon carbide and similar preparations, and can vary in its fineness move from relatively coarse particles to extremely fine powder. The liquid can be water or a non-oxidizing or corrosive one Be liquids such as petroleum, light oils, carbon tetrachloride, trichlorethylene and other liquids. The choice of liquids depends on the materials to be treated and the desired effect. For example, it often is advantageous to use a liquid that has a solvent on from the surface represents impurities to be removed from the material.

Die Erfindung ermöglicht es, auf wirtschaftliche Weise und mit hoher Leistung Oberflächen zu erzeugen, wie sie auf keine andere Weise erzielt werden können. Beispielsweise kann auf Aluminiumteilen ohne Änderung der sehr kleinen Toleranzen des behandelten Werkstückes eine sammetglatte Oberfläche von außerordentlich feinem und nur mikroskopisch wahrnehmbarem Korn erzeugt werden. Motorenteile, wie Kolben, können nach diesen Verfahren wirtschaftlich ohne Abnutzung oder Veränderung der Masse der behandelten Teile gereinigt werden.The invention makes it possible in an economical way and with high Achievement of producing surfaces that cannot be achieved in any other way can. For example, aluminum parts can be used without changing the very small tolerances the treated workpiece has a smooth, extremely fine surface and only microscopically perceptible grain can be produced. Engine parts, such as pistons, can use this method economically without wear and tear or change in the Mass of the treated parts are cleaned.

Ferner können spanabhebend bearbeitete Flächen zur Erhöhung der Schmierstoffhaftfähigkeit und für andere Zwecke nachbehandelt werden. Wie noch näher ausgeführt wird, erhöht sich auch die Ermüdungsfestigkeit der behandelten Teile.Furthermore, machined surfaces can be used to increase the lubricant adhesion and treated for other purposes. As will be explained in more detail, increased the fatigue strength of the treated parts.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels.Further features and advantages of the invention emerge from the description of the embodiment shown in the drawings.

F ig. i zeigt die Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig.2 zeigt die teilweise geschnittene Seitenansicht des Schleuderrades mit Lagerung und Schleifmittelzuführung; Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch das Schleuderrad nach Linie 1-I der Fig. 2. Die in Fig. i dargestellte Maschine besteht aus dem Gehäuse io, welches auf dem Untergestell i i steht. Die Kammer 12 im oberen Teil des Gehäuses io dient zur Unterbringung des Schleuderrades 13, das durch den bei 15 angelenkten Deckel 14 zugänglich ist. Der Boden 16 des Gehäuses io ist trichterförmig ausgebildet und öffnet sich in den Behälter 17. Das Gehäuse io enthält zur Aufnahme von Werkstücken z. B. den Drehtisch 18, der durch die Tür i9 zugänglich ist. Der Drehtisch 18 ruht auf der durch geeignete Mittel angetriebenen Welle 20.Fig. i shows the front view of a device according to the invention; FIG. 2 shows the partially sectioned side view of the centrifugal wheel with storage and abrasive feed; Fig. 3 shows a longitudinal section through the centrifugal wheel along line 1-I of Fig. 2. The machine shown in Fig. I consists of the housing io, which stands on the base ii. The chamber 12 in the upper part of the housing io serves to accommodate the centrifugal wheel 13, which is accessible through the cover 14 hinged at 15. The bottom 16 of the housing io is funnel-shaped and opens into the container 17. The housing io contains z. B. the turntable 18, which is accessible through the door i9. The turntable 18 rests on the shaft 20 driven by suitable means.

Der Behälter 17 enthält eine Mischung 21, die aus einer Flüssigkeit und einem darin fein verteilten Schleifmittel besteht. Das Schleifmittel wird in der Flüssigkeit durch das Rührrad 22 in feiner Verteilung gehalten, welches auf der durch geeignete Mittel angetriebenen Welle 23 sitzt. Die umgerührte Mischung hat den Charakter einer Emulsion, eines Kolloids oder einer Suspension.The container 17 contains a mixture 21, which consists of a liquid and an abrasive finely divided therein. The abrasive is in the liquid held by the agitator 22 in fine distribution, which on the shaft 23 driven by suitable means is seated. The stirred mixture has the character of an emulsion, a colloid or a suspension.

Die Mischung von Flüssigkeit und Schleifmittel wird dem Behälter 17 durch die Pumpe 24 entnommen und dem Schleuderrad 13 durch das Rohr 25 zugeführt, welches mit dem Ventil 26 zur Einstellung der dem Schleuderrad 13 zugeführten Flüssigkeitsmenge ausgerüstet ist.The mixture of liquid and abrasive is removed from the container 17 through the pump 24 and the spinner 1 3 supplied through the pipe 25, which 13 amount of liquid supplied is equipped with the valve 26 for adjusting the centrifugal wheel.

Die Einzelheitendes Schleuderrades 13 sind in den Abb. 2 und 3 dargestellt. Das Schleuderrad besteht aus parallelen Stirnplatten 28 und 29, die durch die Verbindungsbolzen 30 zusammengehalten werden. Die Stirnplatten 28 und 29 besitzen radial verlaufende Nuten 31 zur Aufnahme der Schleuderradschaufeln 32, die durch Paßschrauben in ihrer Lage gehalten sind. Das Schleuderrad 13 besitzt die Nabe 34, die auf der im Lager 36 gelagerten Antriebswelle 35 angeordnet ist. Die Antriebswelle 35 ist mit einem geeigneten Antriebsmotor, beispielsweise einem Elektromotor, verbunden, der das Schleuderrad mit hoher Geschwindigkeit anzutreiben vermag.The details of the centrifugal wheel 13 are shown in Figs. The centrifugal wheel consists of parallel end plates 28 and 29 which are held together by connecting bolts 30 . The end plates 28 and 29 have radially extending grooves 31 for receiving the centrifugal wheel blades 32, which are held in place by fitting screws. The centrifugal wheel 13 has the hub 34 which is arranged on the drive shaft 35 mounted in the bearing 36. The drive shaft 35 is connected to a suitable drive motor, for example an electric motor, which is able to drive the centrifugal wheel at high speed.

Die inneren Enden 37 der Schleuderradschaufeln 32 sind verjüngt ausgebildet und begrenzen den mittleren Raum 38, in welchen sich der zylindrische Hohlkörper 39. erstreckt. Der Hohlkörper 39 ist auf dem Konso14o drehbar gelagert. Der Innenraum des Hohlkörpers 39 steht in Verbindung mit dem Druckrohr 25, welches zu der Kupplung 41 im Konsol 40 führt. Der Hohlkörper 39 hat die Auslaßöffnung 42 an seinem Umfang, durch welche die Mischung von Flüssigkeit und Schleifmittel in bestimmter Richtung auf das innere Ende der Schleuderschaufeln 32 austritt.The inner ends 37 of the impeller blades 32 are tapered and delimit the central space 38 in which the cylindrical hollow body is located 39th extends. The hollow body 39 is rotatably mounted on the Konso14o. The interior of the hollow body 39 is in communication with the pressure pipe 25, which leads to the coupling 41 in the console 40 leads. The hollow body 39 has the outlet opening 42 on its circumference, through which the mixture of liquid and abrasive in a certain direction emerges on the inner end of the centrifugal vanes 32.

Die Richtung des vom Schleuderrad abgegebenen Schleifmittelstromes kann durch Einstellung der Winkelstellung der Auslaßöffnung 42 des Hohlkörpers 39 geändert werden. Der Einstellmechanismus besteht aus dem Handrad 43 auf der Welle 44. Die Welle 44 ist in dem Lager 45 gelagert und trägt an ihrem äußeren Ende das Stirnrad 46, welches mit dem Zahnkranz 47 des Hohlkörpers 39 kämmt. Eine Drehung des Handrades 43 bewirkt eine Drehung des Hohlkörpers 39 gegenüber dem Lagerkonsol4o und Einstellung der Richtung, in welcher die Flüssigkeitsmischung durch die Öffnung 42 gegen das innere Ende der Schaufeln 32 des Rades 13 austritt und damit der Richtung des Schleifmittelstromes.The direction of the flow of abrasive emitted by the blower wheel can by adjusting the angular position of the outlet opening 42 of the hollow body 39 to be changed. The adjustment mechanism consists of the hand wheel 43 on the shaft 44. The shaft 44 is mounted in the bearing 45 and carries the at its outer end Spur gear 46 which meshes with the ring gear 47 of the hollow body 39. One twist of the handwheel 43 causes a rotation of the hollow body 39 with respect to the bearing bracket and adjusting the direction in which the liquid mixture passes through the opening 42 exits towards the inner end of the blades 32 of the wheel 13 and thus the direction of the abrasive flow.

Wird das Schleuderrad 13 mit hoher Geschwindigkeit angetrieben und ihm eine Mischung von Schleifmitteln und Flüssigkeit zugeführt, so entsteht der aus Teilchen oder Tröpfchen bestehende Strahl 48 (Fig. i), der gegen die Drehplatte 18 gerichtet ist.The spinner 13 is driven at high speed and if a mixture of abrasives and liquid is fed to it, the result is the particle or droplet jet 48 (Fig. i) which is directed against the rotating plate 18 is directed.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Der Behälter 17 der Maschine wird mit einer Mischung einer geeigneten Flüssigkeit und eines fein verteilten Schleifmittels gefüllt. Die zu behandelnden Teile werden auf den Drehtisch 18 gelegt bzw. gestellt. Das Kreiselschleuderrad 13 wird auf die Arbeitsgeschwindigkeit gebracht und die flüssige Mischung durch Öffnen des Ventils 26 auf das Rad 13 gegeben. Der Rührer 22 rührt die Mischung von Schleifmitteln und Flüssigkeit um, so daß die Mischung den Charakter einer gleichmäßigen Emulsion beibehält.The mode of operation of the device is as follows: The container 17 of the Machine comes with a mixture of a suitable liquid and a finely divided one Filled with abrasive. The parts to be treated are placed on the turntable 18 or put. The centrifugal wheel 13 is brought to the working speed and the liquid mixture is added to the wheel 13 by opening the valve 26. Of the Stirrer 22 stirs the mixture of abrasive and liquid so that the mixture maintains the character of a uniform emulsion.

Der Drehtisch 18 bewegt die zu behandelnden Teile langsam durch den Strahl48, der von dem Schleuderrad abgegeben wird. Die Oberflächenbehandlung kann einfach durch Zudrehen der Zuführungsleitung für die Mischung von Schleifmitteln und Flüssigkeit beim Ventil26 unterbrochen werden, wonach die auf dem Drehtisch befindlichen Teile entfernt werden können.The turntable 18 moves the parts to be treated slowly through the Beam48 emitted by the blower wheel. The surface treatment can simply by turning off the supply line for mixing abrasives and liquid are interrupted at valve 26, after which the on the turntable located parts can be removed.

Die Drehung des Drehtisches kann auch beliebig unterbrochen werden, um die Mischung den Teilen zuzuführen, während diese stillstehen.The rotation of the turntable can also be interrupted at will, to feed the mixture to the parts while they are stationary.

Die Oberfläche der behandelten Teile ist im Aussehen und ihren mechanischen Eigenschaften einer gehonten Oberfläche vergleichbar. Verunreinigungen werden entfernt ohne Veränderung der engen Toleranzen der behandelten Teile. Dies ist von besonderer Bedeutung bei der Aufarbeitung bzw. Instandsetzung von Teilen von Arbeits- oder Kraftmaschinen, wie z. B. Motorenteilen.The surface of the treated parts is mechanical in appearance and its Properties comparable to a honed surface. Impurities are removed without changing the tight tolerances of the treated parts. This is special Significance in the refurbishment or repair of parts of work or Prime movers, such as B. engine parts.

Das Verfahren ist sehr wirtschaftlich und bedarf nur eines Bruchteiles der für das übliche Honen benötigten Zeit.The process is very economical and only requires a fraction the time required for normal honing.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der gleichmäßigen Wirkung des Strahles über eine große Fläche hinweg, zum Unterschied von Verfahren und Maschinen, die nach dem Luftstrom-oder Flüssigkeitsstromprinzip arbeiten, bei welchem die Strahlen gewöhnlich ein störendes Spurenmuster auf den behandelten Oberflächen hinterlassen.Another advantage of the invention is the uniform effect of the beam over a large area, in contrast to processes and machines, which work according to the air flow or liquid flow principle, in which the jets usually leave a disturbing trace pattern on the treated surfaces.

Hervorzuheben ist ferner das ungewöhnlich günstige Verhältnis zwischen zugeführter Mischungsmenge und hierfür verbrauchter Leistung. Die für die Zuführung einer bestimmten Mischungsmenge erforderliche Leistung beträgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nur einen sehr kleinen Bruchteil der Leistung, die bei Verfahren erforderlich ist, welche einen Luftstrom zur Beschleunigung der Mischungsteilchen verwenden.The unusually favorable relationship between the amount of mixture supplied and the power consumed for this purpose. The one for the feeder a certain amount of mixture required power is in the invention Procedures only represent a very small fraction of the performance required in procedures which use a stream of air to accelerate the mixture particles.

Bei der Erfindung werden keine störenden Luftmassen bewegt, welche die Tendenz haben, auf der zu behandelnden Oberfläche einen Abschirmfilm oder ein Kissen zu bilden, durch welches die Schleifmittel- und Flüssigkeitsteilchen hindurchgetrieben werden müssen. Infolgedessen wird eine wirksamere Behandlung der Oberfläche erzielt.In the invention, no disruptive air masses are moved, which have a tendency to have a shielding film or a on the surface to be treated To form a cushion through which the abrasive and liquid particles are propelled Need to become. As a result, a more effective treatment of the surface is achieved.

Weiterhin ist festgestellt worden, daß die erfindungsgemäße Behandlung von Maschinenteilen die Ermüdungslebensdauer der Teile erheblich erhöht. Dies beruht auf der Beseitigung und Ausrundung scharfer Kerben und Risse, die, wenn auch nur von mikroskopischer Größe, praktisch an allen bearbeiteten Teilen zu finden sind und den Bruch des Materials einleiten.It has also been found that the treatment according to the invention of machine parts significantly increases the fatigue life of the parts. This is based on the elimination and rounding of sharp nicks and cracks that, if only microscopic in size, found on practically all machined parts and initiate rupture of the material.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for the surface treatment of workpieces by means of a liquid abrasive stream acting on the surface, characterized in that a slurry of a fine-grain abrasive in a liquid by means of a rotating centrifugal wheel, to which this grinding liquid is fed from the axis, in an atomized state and with a large, that of a Blower comparable speed is thrown against the surface of the workpiece.

2. Apparatus according to claim i, characterized in that the The blades (32) of the centrifugal wheel (13) can be rotated by means of a handwheel or the like, closed hollow body (39) forming the end of a grinding medium pressure line are arranged, the circumference with one or more outlet openings for the Abrasive is provided.

3. Device according to claim 2, characterized in that that the inner ends of the blades (32) of the centrifugal wheel (13) according to the direction of rotation rear sides of the blades are too bevelled.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the abrasive is in a closed circuit from a container 17 in which it is kept in motion by an agitator (22), by a pump (24) into the centrifugal wheel (13) and over the workpiece to be treated flows into the container (17).

5. Apparatus according to claim 7, characterized in that that a control and shut-off device (26) is switched on in the abrasive circulation.