DE915309C

DE915309C - Verfahren und Einrichtung zum Feinbearbeiten von Werkstueckoberflaechen

Info

Publication number: DE915309C
Application number: DEP12496A
Authority: DE
Original assignee: WMF Group GmbH
Current assignee: WMF Group GmbH
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1954-07-19
Also published as: NL76915C; DE926833C; DE1015715B; CH288232A; CH317777A; BE496994A; CH321753A; BE519705A

Description

Verfahren und Einrichtung zum Feinbearbeiten von Werkstückoberflächen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Feinbearbeiten, wie Schleifen, Polieren od. dgl., von Werkstückoberflächen mittels eines relativ zum Werkstück an den zu bearbeitenden Oberflächen desselben entlang führbaren Bearbeitungsmittels sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Die Erfindung ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, zum Feinbearbeiten von Werkstücken mit sich über verschiedene Ebenen erstreckenden Oberflächen oder sonstigen komplizierten Formen bestimmt, wie z. B. solchen mit verschiedenartig geneigten oder gekrümmten, übergangslos ineinander verlaufenden Flächen, Verzierungen od. dgl. Bei Werkstücken dieser Art kommt es vielfach vor allem auf die Erzielung schön geschliffener und polierter Oberflächen an, wie beispielsweise bei der Feinbearbeitung von Löffeln oder anderen Besteckteilen. Jedoch beschränkt sich die Erfindung nicht auf diese Anwendung, sondern sie eignet sich auch zur Feinbearbeitung von genau zu schleifenden Werkstücken, wobei Oberflächen jeder Güte erzeugt werden können.
Die Bearbeitung solcher insbesondere kompliziert geformter Werkstückoberflächen mit Hilfe von starren oder nachgiebigen Schleifscheiben ist umständlich, zeitraubend und teuer, da der Arbeiter die Werkstücke von Hand, gegebenenfalls unter Bei fügung eines Schleifmittels, wie Sand, Schmirgel, Bimsmehl, Korund od. dgl., an die Schleifscheibe pressen und dabei entsprechend den verschiedenen Oberflächenformen hin und her bewegen muß. Diese Arbeitsweise ergibt nur geringe Leistungen, erfordert aber trotzdem sehr viel Geschicklichkeit und Körperkraft und ist außerdem sehr gesundheitsschädlich. Eine Bearbeitung der in Rede stehenden Werkstückoberflächen durch Trommeln oder Sandstrahlen ist zu grob und daher für die Herstellung von Flächenschliffen und glatten, glänzenden Oberflächen ungeeignet.
Durch die Erfindung wird bezweckt, diese Mängel der bekannten Feinbearbeitungsverfahren zu beseitigen.
Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß ein in losem Zustand befindliches Schleif-, Polier- oder sonstiges Bearbeitungsmittel durch Zentrifugalkraft unter Druck gehalten und an den zu bearbeitenden Werkstückoberflächen entlang bewegt wird. Eine zur Durchführung dieses Verfahrens bestimmte Einrichtung gemäß der Erfindung ist dementsprechend im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das in losem Zustand befindliche Schleif-, Polier- oder sonstige Bearbeitungsmittel in einer um ihre Mittelachse drehbaren Zentrifugentrommel angeordnet ist, bei deren Drehung das die Trommel nur teilweise ausfüllende Bearbeitungsmittel unter der Wirkung der Zentrifugalkraft einen aus losem Bearbeitungsmittel bestehenden Massering bildet, an dessen frei zugänglicher Innenseite die zu bearbeitenden Oberflächen der Werkstücke mit dem Bearbeitungsmittel in Berührung gebracht werden. Die an Werkstückhaltern befestigten Werkstücke können hierbei ganz oder teilweise in den Massering eingetaucht werden. Das Bearbeitungsmittel wird bei der Drehung der Zentrifugentrommel durch die Zentrifugalkraft lose unter mehr oder weniger starkem Druck gehalten. Dieser Bearbeitungsdruck kann durch entsprechende Wahl der Drehzahl und/oder des Durchmessers der Zentrifugentrommel bzw. des Bearbeitungsmittels beliebig bestimmt und geregelt werden. Das eingetauchte Werkstück kann gegebenenfalls zwecks möglichst allseitiger Bearbeitung noch zusätzlich bewegbar, z. B. drehbar oder verschwenkbar sein.
Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung wird das Bearbeitungsmittel, also z. B. das Schleifkorn, überhaupt nicht mit festen bzw. mehr oder weniger nachgiebigen Schleifkörpern in Verbindung gebracht, sondern bleibt grundsätzlich lose, so daß jedes einzelne Körnchen oder sonstige Bearbeitungsmittelteilchen gegenüber dem anderen verschiebbar und verwälzbar ist. Es wird aber zwecks Erzielung der gewünschten Einwirkung auf das Werkstück durch die Zentrifugalkraft unter Druck gesetzt und bewegt sich daher mit entsprechendem Bearbeitungsdruck an den zu bearbeitenden Oberflächen des Werkstückes entlang.
Die die Verdichtung und damit gewissermaßen die Härte des bei der Drehung der Zentrifugentrommel gebildeten Masseringes bestimmende Zentrifugalkraft wächst mit der Masse und dem Quadrat der Geschwindigkeit und ist umgekehrt proportional zum Drehradius. Sind Drehzahl und Drehdurchmesser festgelegt, so kann der Bearbeitungsdruck außerdem noch durch Beimengung von Stoffen zum Bearbeitungsmittel, deren spezifisches Gewicht von demjenigen des Bearbeitungsmittels abweicht, verändert werden. Solche Beimengungen können aus schwereren oder leichteren, schleifenden oder nicht schleifenden Mitteln bestehen. Die Konsistenz des von dem Bearbeitungsmittel unter der Wirkung der Zentrifugalkraft gebildeten Masseringes kann dadurch, je nach dem gewünschten Schleif- oder Polierzweck, in weiten Grenzen variiert werden. Es kann dem Bearbeitungsmittel auch Flüssigkeit zugemischt werden, so daß sich ein breiförmiger Zustand ergibt. Eine weitere Variierung des Bearbeitungs- bzw. Beaufschlagungsdruckes kann durch eine zusätzliche Bewegung der in die zentrifugierte Masse eintauchenden Werkstücke selbst erzielt werden. In diesem Sinne kann das Werkstück auch entgegen der Bewegungsrichtung des rotierenden Bearbeitungsmittels bewegt werden. Durch eine solche Dreh-, Schwenk oder sonstige zusätzliche Bewegung des Werkstückes können die zu bearbeitenden Werkstückoberflächen beliebig mehr oder weniger stark und/oder mehr oder weniger lange Zeit hindurch der Wirkung der Bearbeitungsmasse ausgesetzt werden.
Durch die Erfindung können beliebig geformte Werkstückoberflächen jeder Güte bis zu einem Schönheitsschliff mit überall ganz klarer Spiegelung erzeugt werden. Der Abschliff folgt überall der vorbearbeiteten Form, so daß keine wesentlichen Veränderungen der Oberflächengestalt eintreten, was besonders bei der Feinbearbeitung von verzierten Gegenständen wesentlich ist. Es lassen sich mit der Einrichtung gemäß der Erfindung Werkstücke mit verschiedenartig geneigten, gekrümmten und sich über verschiedene Ebenen erstreckenden Flächen gleichmäßig bearbeiten, wobei die bearbeiteten Flächen übergangslos ineinander verlaufen. Auch die kompliziertesten Formen bieten dieser Art der Feinbearbeitung keine Schwierigkeiten.
Da die von dem zentrifugierten Bearbeitungsmittel beaufschlagbare Zone des Werkstückes ausgewählt werden kann und wesentlich größer ist als bei der Bearbeitung, z. B. durch Schleifscheiben, wird die Schleifleistung erheblich gesteigert und die Bearbeitungszeit wesentlich verkürzt. Die Bearbeitung kann ohne weiteres rein maschinell durchgeführt werden, wobei die Einrichtung gemäß der Erfindung den weiteren Vorteil bietet, daß mehrere Werkstückegleichzeitig in die rotierende Bearbeitungsmittelmasse eingetaucht werden können. Es ist auch ohne weiteres ersichtlich, daß die Feinbearbeitung von Werkstücken mit Hilfe der Einrichtung gemäß der Erfindung die Gesundheit der Arbeitskräfte nicht beeinträchtigen kann und keinerlei körperliche Anstrengungen erfordert.
In der Zeichnung ist die Erfindung in einer schematischen Ausführungsform beispielsweise veranschaulicht.
Fig. i zeigt in schematischem Längsschnitt eine Einrichtung gemäß der Erfindung, und; Fig. a zeigt einen schematischen Horizontalschnitt durch die Einrichtung nach Fig. i.
Gemäß dem in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiel besteht die Einrichtung aus einer Zemtrifugentrommel oder -schale i, welche um ihre Mittelachse 2 in eine so rasche Umdrehung versetzt wird, daß das im Ruhezustand auf dem Trommelboden 3 liegende Schleif- oder sonstige Bearbeitungsmittel unter der Wirkung der Zentrifugalkraft in die aus Fig. I ersichtliche Lage gebracht wird, in der es etwa die Form eines rotierenden Masseringes 4 einnimmt. An ihrem oberen Seitenrand besitzt die Trommel I einen konzentrisch nach innen vorspringenden ringförmigen Abdeckungsteil 8, welcher zusammen mit der Trommelseitenwand und dem Trommelboden den durch die Zentrifugalkraft unter Druck gehaltenen Massering 4 aus losem Bearbeitungsmittel nach außen, nach oben und nach unten bin einschließt, während der rotierende Messering 4 von innen her frei zugänglich ist. Die an Werkstückhaltern 5 einspannbaren Werkstücke 6, beispielsweise Löffel, können somit durch die von dem Deckenringteil 8 begrenzte Deckenöffnung der Trommel I in das Trommelinnere eingeführt und von der Innenseite her ganz oder teilweise in den rotierenden Massering 4 eingetaucht werden.
Der Löffel oder das sonstige Werkstück 6 kann an zwei Stellen, z. B. am Stiel und an der Laffe des Löffels, von dem Werkstückhalter 5 gefaßt werden. Der Werkstückhalter 5 kann um eine etwa radial verlaufende Achse 7 drehbar sein. Das eingetauchte Werkstück 6 kann dadurch während der Bearbeitung langsam z. B. einmal um diese Achse ganz verschwenkt werden. Sodann wird das Werkstück 6 in dem Halter umgespannt, so daß auch die Spannstellen bei dem nochmaligen Eintauchen des Werkstückes in den Massering 4 mitbearbeitet werden. Auch bei dieser zweiten Bearbeitung wird das Werkstück 6 um die Achse 7 einmal ganz herumgeschwenkt.
Für die Durchführung der Bearbeitung gemäß der Erfindung sind grundsätzlich alle möglichen Mittel zum Halten der Werkstücke anwendbar. So könnte z. B. ein Löffel während des Eintauchens der Laffe am Stiel und in einer zweiten Stufe während des Eintauchens des Stieles an der Laffe gehalten werden. Bei Werkstücken von länglicher Form wird dieses jedoch bei einer solchen Einspannung starker Biegungsbeanspruchungen ausgesetzt, wodurch die Schleifleistung leiden kann.
Es ist daher gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, derartige Werkstücke mit ihrer längeren Achse senkrecht oder annähernd senkrecht zur Richtung des Zentrifugalradius mit Hilfe von Werkzeughaltern festzuhalten, die sich in ihrer Arbeitsstellung von dem Trommelinnern her in oder annähernd in Richtung des Zentrifugalradius erstrecken. Damit ist es möglich, das Werkstück so sicher und festzuhalten, daß die volle Schleifleistung erzielt werden kann.
Das Werkstück kann völlig oder nur zu einem Teil, z. B. etwas über die Hälfte, in das rotierende und der Wirkung der Zentrifugalkraft unterliegende Bearbeitungsmittel eingetaucht werden. Zur restlosen Fertigstellung wird das Werkstück umgespannt und dabei an den Stellen gehalten, die jenseits der bei der ersten Bearbeitung benutzten Spannstellen liegen, zweckmäßig symmetrisch zu letzteren und zur Werkstücklängsachse.
Durch die Lage der Werkstückhalter in oder annähernd in Richtung des Zentrifugalradius wird das zentrifugierte Bearbeitungsmittel durch von dem Halter erzeugte Strömungsschatten am wenigsten gestört, so daß die Schleif-bzw. Polierwirkung weitestgehend auf das Werkstück zur Geltung kommt. Man kann die Halterform auch so ausbilden, daß durch Gestaltung des Schleifschattens im Verhältnis zur Einspannstelle keine nachteiligen Oberflächenveränderungen auftreten. Diese Mittel kann man aber auch anwenden, um Strömungsschatten so zu beeinflussen, daß z. B. aus künstlerischen Gründen gewisse Verzierungen roh erscheinen. Ebenso kann man hiermit die durch die Werkstückhalter eventuell hervorgerufenen Turbulenzerscheinungen so beeinflussen, daß sie nicht schädlich wirken.
Wie bereits erwähnt, kann das Werkstück zwecks allseitiger Bearbeitung um eine Achse verschwenkt werden. Damit es hierbei nicht in Zonen verschiedener Dichte des Bearbeitungsmittels kommt, erfolgt diese Verschwenkung zweckmäßig mit seiner längeren Achse um eine in oder annähernd in Richtung des Zentrifugalradius liegende Achse. Diese Schwenkung kann in einfacher Weise um die Haltesachse erfolgen.
Werkstücke, deren Oberfläche aus verschiedenartig geneigten und verlaufenden gekrümmten Flächen bestehen, werden vorteilhaft so zum Zentrifugalradius gehalten, daß sämtliche Punkte ihrer Oberfläche beim einmaligen Drehen um die in Richtung des Zentrifugalradius verlaufende Achse in eine wirksame Schleiflage kommen, indem z. B. die flache Stielseite eines Löffels senkrecht zu dieser Schwenkebene liegt.
Gewisse Werkstücke, wie z. B. Löffel, erfordern entsprechend ihrer bei der Vorbearbeitung entstandenen verschiedenartigen Oberflächenbeschaffenheit eine unterschiedlich starke Feinbearbeitung, wobei trotzdem ein übergangsloses Schleifbild erzielt werden muß. Erfindungsgemäß kann dies dadurch erreicht werden, daß das Werkstück in denjenigen Winkellagen, in denen die fraglichen Oberflächenstellen am intensivsten bearbeitet werden sollen, der Einwirkung des zentrifugierten Bearbeitungsmittels länger als in den anderen Lagen ausgesetzt wird. Zu diesem Zweck kann die Schwenkbewegung des Werkstückes nach besonderen Bearbeitungszeiten gesteuert werden, wobei Lage und Zeit entsprechend den Erfordernissen einstellbar sind. Mit derartigen Maßnahmen kann man auch das Werkstück in besonderen Bearbeitungswinkellagen langsamer drehen als in anderen, wodurch Turbulenzerscheinungen weniger stören als bei Stillstand' des Werkstückes, weil sie ständig ihre Lage und Form verändern.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Feinbearbeiten; wieiSchleifen, Polieren od. dgl., von Werkstückoberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß ein in losem Zustand befindliches Schleif-, Polier- oder sonstiges Bearbeitungsmittel durch Zentrifugalkraft unter Druck gehalten und an den zu bearbeitenden Werkstückoberflächen entlang bewegt wird.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das in losem Zustand befindliche Schleif-, Polier- oder sonstige Bearbeitungsmittel in einer um ihre Mittelachse drehbaren Zentrifugentrommel (I) angeordnet ist, bei deren Drehung das die Trommel nur teilweise ausfüllende Bearbeitungsmittel unter der Wirkung der Zentrifugalkraft einen Massering (4) bildet, an dessen Innenseite die zu bearbeitenden Oberflächen der Werkstücke mit dem durch die Zentrifugalkraft lose unter Druck gehaltenen Bearbeitungsmittel in Berührung gebracht werden.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke ganz oder teilweise in den Massering eintauchbar sind.
4. Einrichtung nach Anspruch :2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke abnehmbar an in das Innere der Zentrifugentrommel einführbaren Werkstückhaltern befestigt sind.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungsdruck durch entsprechende Wahl der Drehzahl und/oder des Durchmessers der Zentrifugentrommel (I) bzw. des Masseringes (4) regelbar ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungsdruck durch Beimengung von Stoffen zum Bearbeitungsmittel, deren spezifisches Gewicht von demjenigen des Bearbeitungsmittels abweicht, veränderlich ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bearbeitungsmittel Flüssigkeit zugemischt ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifugentrommel (I) an ihrem oberen Seitenrand einen konzentrisch nach innen vorspringenden ringförmigen Abdeckungsteil (8) besitzt, welcher zusammen mit der Trommelseitenwand und dem Trommelboden bei einer Drehung der Zentrifugentrommel den durch die Zentrifugalkraft unter Druck gehaltenen Massering (4) aus losem Bearbeitungsmittel umschließt und eine Deckenöffnung begrenzt, durch welche die an Werkstückhaltern (5) einspannbaren Werkstücke (6) in das Trommelinnere einführbar und mindestens teilweise in den Massering (4) eintauchbar sind.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke zwecks allseitiger Bearbeitung zusätzlich verschwenkbar sind. Io.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke mit ihrer längeren Achse senkrecht oder annähernd senkrecht zur Richtung des Zentrifugalradius durch in oder annähernd in Richtung des Zentrifugalradius von innen her sich erstreckende Halter gehalten werden.
II. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis Io, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke in ihrer Arbeitsstellung mit ihrer längeren Achse um eine in oder annähernd in Richtung des Zentrifugalradius liegende Achse verschwenkbar sind.
I2. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis II, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Drehung der Werkstücke in ihrer Arbeitsstellung mit variabler Geschwindigkeit derart steuerbar ist, daß das Bearbeitungsmittel in verschiedenen Winkelstellungen des Werkstückes mehr oder weniger lange auf die zu bearbeitenden Oberflächen einwirkt.
I3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis I2, dadurch gekennzeichnet, daß Werkstücke, wie z. B. Löffel, deren Oberfläche aus verschiedenartig geneigten und verlaufenden gekrümmten Flächen besteht, derart zum Zentrifugalradius gehalten werden, daß sämtliche Punkte ihrer Oberfläche beim einmaligen Drehen um die in Richtung des Zentrifugalradius verlaufende Achse in eine wirksame Schleiflage kommen, indem z. B. die flache Löffelstielseite senkrecht zu dieser Schwenkebene liegt.
14 Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Bearbeitungsmittel durch entsprechende Formgebung der Haltebacken der Werkstückbalter gelenkt wird.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Werkstückhalter verwendet werden, welche nach einer ersten Bearbeitung ein Umspannen, der Werkstücke und Halten derselben an solchen Stellen ermöglichen, welche jenseits der bei der ersten Bearbeitung benutzten Spannstellen liegen.