EP0350085A1 - Tumbling polishing device - Google Patents

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EP0350085A1
EP0350085A1 EP89201517A EP89201517A EP0350085A1 EP 0350085 A1 EP0350085 A1 EP 0350085A1 EP 89201517 A EP89201517 A EP 89201517A EP 89201517 A EP89201517 A EP 89201517A EP 0350085 A1 EP0350085 A1 EP 0350085A1
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frame
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work
axes
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EP89201517A
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Pierre Kunz
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GEA Group AG
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Metallgesellschaft AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B31/00—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor
    • B24B31/02—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor involving rotary barrels
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    • B24B31/0212—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor involving rotary barrels the barrels being submitted to a composite rotary movement

Definitions

  • the invention relates to a device for vibratory grinding of workpieces, consisting essentially of a closable work container rotatable about a first axis, a frame rotatable about a second axis in which the work container is rotatably mounted, a frame in which the frame is rotatable is stored, and from drive devices for the rotation of the working container and the frame.
  • Vibratory grinding is understood to mean surface machining of workpieces in a bed of treatment bodies, a relative movement being generated between the workpieces and treatment bodies by the mixture being circulated or otherwise moved in a work container.
  • a device of the type mentioned has become known for example from DE-OS 17 67 318.
  • the working container is rotatably mounted about two axes passing through the container, crossing or intersecting in the container.
  • the device is assigned a drive device by means of which the working container can be rotated about one or both axes of rotation at such a high angular speed that the container contents are held against the container wall as a result of the centrifugal force.
  • the desired relative movement between the workpieces and the treatment bodies is created in the container.
  • the small angular velocities previously used in such devices which cause the contents of the container to circulate under the influence of gravity allow a much more effective surface treatment to be achieved. Further improvements in work performance should be achieved if the container contents are rotated about both axes at a correspondingly high angular velocity or if the two axes are arranged at an oblique angle to one another.
  • the two axes arranged at a vertical distance A from one another expediently run at an angle ⁇ of 40 to 90 ° to one another. It is advantageous if two independently controllable drives are provided for the working container and the frame.
  • the working container consists of two flat end faces perpendicular to the first axis and flat lateral surfaces running parallel to the first axis is formed.
  • the working containers can preferably be formed by two square or octagonal end faces and four or eight lateral surfaces.
  • one of the outer surfaces has a closable loading opening.
  • the influence of the center distance A on the effectiveness of the finishing grinding was determined by tests. Iron angles with the dimensions 30 by 30 by 3 mm and a weight of 110 g were processed in a mixture of grinding wheels, water and processing aids for 30 minutes and the weight loss was then determined.
  • the speed of rotation of the container was uniformly 135 rpm, which corresponded to a centrifugal acceleration of 1 G.
  • the speed of rotation of the frame was varied in steps between 80 and 237 rpm, the centrifugal acceleration changing between 1 and 9 G.
  • the center distances A were 0, 20, 50, 80 and 100 mm. Under these conditions, the weight losses in g per kg shown in Table 1 were determined.

Abstract

Zur Verbesserung der Arbeitsleistung einer Vorrichtung zum Gleitschleifen von Werkstücken mit einem um eine erste Achse drehbar gelagerten Arbeitsbehälter und einem um eine zweite Achse drehbaren Rahmen, in dem der Arbeitsbehälter drehbar gelagert ist, wird vorgeschlagen, die erste und zweite Achse in verschiedenen, im Abstand A zueinander parallel verlaufenden Ebenen anzuordnen. In Verbindung mit unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten für Arbeitsbehälter und Rahmen bzw. unterschiedlichen daraus resultierenden Fliehkraftbeschleunigung für den Behälterinhalt, können deutlich bessere Arbeitsergebnisse erzielt werden.In order to improve the performance of a device for vibratory grinding of workpieces with a work container rotatably mounted about a first axis and a frame rotatable about a second axis in which the work container is rotatably mounted, it is proposed that the first and second axes be at different distances A to arrange mutually parallel planes. In connection with different rotational speeds for the work container and frame or different resulting acceleration of centrifugal force for the contents of the container, significantly better work results can be achieved.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Gleitschleifen von Werkstücken, bestehend im wesentlichen aus einem verschließbaren, um eine erste Achse drehbaren Arbeitsbehälter, einem um eine zweite Achse drehbaren Rahmen, in dem der Arbeitsbehälter drehbar gelagert ist, einem Gestell, in dem der Rahmen drehbar gelagert ist, sowie aus Antriebseinrichtungen für die Drehung des Arbeitsbehälters und des Rahmens.The invention relates to a device for vibratory grinding of workpieces, consisting essentially of a closable work container rotatable about a first axis, a frame rotatable about a second axis in which the work container is rotatably mounted, a frame in which the frame is rotatable is stored, and from drive devices for the rotation of the working container and the frame.

Unter Gleitschleifen versteht man Oberflächenbearbeitung von Werkstücken in einer Schüttung von Behandlungskörpern, wobei zwischen den Werkstücken und Behandlungskörpern eine Relativbewegung erzeugt wird, indem das Gemisch in einem Arbeitsbehälter umgewälzt oder anderweitig bewegt wird.Vibratory grinding is understood to mean surface machining of workpieces in a bed of treatment bodies, a relative movement being generated between the workpieces and treatment bodies by the mixture being circulated or otherwise moved in a work container.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE-OS 17 67 318 bekanntgeworden. Dabei ist der Arbeitsbehälter um zwei den Behälter durchsetzende, im Behälter sich kreuzende oder schneidende Achsen drehbar gelagert. Der Vorrichtung ist eine Antriebseinrichtung zugeordnet, mittels derer der Arbeitsbehälter um eine oder beide Drehachsen mit einer so großen Winkelgeschwindigkeit gedreht werden kann, daß der Behälterinhalt infolge der Zentrifugalkraft an der Behälterwand anliegend gehalten wird. Durch Überlagerung der Zentrifugalkräfte aus beiden Drehbewegungen entsteht im Behälter die gewünschte Relativbewegung zwischen den Werkstücken und den Behandlungskörpern. Gegenüber den zuvor bei solchen Vorrichtungen angewandten kleinen Winkelgeschwindigkeiten, die ein Umwälzen des Behälterinhalts unter dem Einfluß der Gravitation zuließen, soll so eine wesentlich wirksamere Oberflächenbehandlung erzielt werden. Weitere Verbesserungen der Arbeitsleistungen soll man erreichen können, wenn der Behälterinhalt um beide Achsen mit entsprechend hoher Winkelgeschwindigkeit gedreht wird oder wenn die beiden Achsen schrägwinklig zueinander angeordnet sind.A device of the type mentioned has become known for example from DE-OS 17 67 318. The working container is rotatably mounted about two axes passing through the container, crossing or intersecting in the container. The device is assigned a drive device by means of which the working container can be rotated about one or both axes of rotation at such a high angular speed that the container contents are held against the container wall as a result of the centrifugal force. By superimposing the centrifugal forces from both rotary movements, the desired relative movement between the workpieces and the treatment bodies is created in the container. Compared to the small angular velocities previously used in such devices, which cause the contents of the container to circulate under the influence of gravity allow a much more effective surface treatment to be achieved. Further improvements in work performance should be achieved if the container contents are rotated about both axes at a correspondingly high angular velocity or if the two axes are arranged at an oblique angle to one another.

Nachprüfbare Angaben über die mit den genannten Maßnahmen erzielten Verbesserungen sind der DE-OS 17 67 318 nicht zu entnehmen. Sie zeigt aber, daß man schon seit langem bemüht ist, Vorrichtungen der genannten Art weiterzuverbessern, ohne daß bisher nennenswerte Erfolge bekanntgeworden sind. Es besteht somit weiterhin die Aufgabe, Vorrichtungen dieser Art so weiterzubilden, daß bessere Arbeitsergebnisse in kürzerer Zeit und mit geringerem Aufwand erzielt werden können.Verifiable information about the improvements achieved with the measures mentioned cannot be found in DE-OS 17 67 318. However, it shows that efforts have long been made to further improve devices of the type mentioned without any noteworthy successes having become known. There is therefore still the task of developing devices of this type in such a way that better work results can be achieved in a shorter time and with less effort.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß dieses Ziel erreicht werden kann, wenn man erfindungsgemäß die erste und zweite Achse in zwei verschiedenen, im Abstand A zueinander parallel verlaufenden Ebenen anordnet. Damit lassen sich verglichen mit der Anordnung, bei der sich kreuzende oder schneidende Achsen in derselben Ebene angeordnet sind, sehr viel höhere Abtragsraten erreichen.Surprisingly, it has been shown that this goal can be achieved if, according to the invention, the first and second axes are arranged in two different planes running parallel to one another at a distance A. This means that much higher removal rates can be achieved compared to the arrangement in which crossing or intersecting axes are arranged on the same plane.

Die im senkrechten Abstand A zueinander angeordneten beiden Achsen verlaufen zweckmäßigerweise in einem Winkel α von 40 bis 90° zueinander. Vorteilhaft ist es, wenn für den Arbeitsbehälter und den Rahmen zwei unabhängig voneinander regelbare Antriebe vorgesehen sind. In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß der Arbeitsbehälter aus zwei senkrecht zur ersten Achse stehenden, ebenen Stirnflächen und parallel zur ersten Achse verlaufenden, ebenen Mantelflächen gebildet ist. Dabei können die Arbeitsbehälter vorzugsweise von zwei quadratischen oder achteckigen Stirnflächen und vier bzw. acht Mantelflächen gebildet sein. Schließlich ist noch vorgesehen, daß eine der Mantelflächen eine verschließbare Beschickungsöffnung aufweist.The two axes arranged at a vertical distance A from one another expediently run at an angle α of 40 to 90 ° to one another. It is advantageous if two independently controllable drives are provided for the working container and the frame. In a further development of the inventive concept it is provided that the working container consists of two flat end faces perpendicular to the first axis and flat lateral surfaces running parallel to the first axis is formed. The working containers can preferably be formed by two square or octagonal end faces and four or eight lateral surfaces. Finally, it is provided that one of the outer surfaces has a closable loading opening.

Weitere Einzelheiten und Vorteile werden anhand der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele sowie anhand der in Versuchen ermittelten Ergebnisse näher erläutert.

  • Figur 1 zeigt stark schematisiert eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Gleitschleifvorrichtung, bei der ein Arbeitsbehälter (3) um eine Achse (1) drehbar in einem Rahmen (4) gelagert ist, der seinerseits um eine Achse (2) drehbar ist, die in einem Gestell (5) gelagert ist. Aus Figur 1 sind ferner die vordere Stirnfläche (6) sowie die Mantelflächen (8) des Arbeitsbehälters (3) ersichtlich. Wesentlich für den Erfindungsgedanken ist, daß die Achsen (1,2) in verschiedenen, im Abstand A zueinander parallel verlaufenden Ebenen angeordnet sind.
  • Figur 2 zeigt ebenfalls eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Gleitschleifvorrichtung, jedoch aus einem um 90° gedrehten Blickwinkel. Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 versehen. Mit (7) ist die zweite Stirnfläche des Arbeitsbehälters (3) gekennzeichnet.
  • Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Gleitschleifvorrichtung, wobei wiederum die gleichen Ziffern wie in den Figuren 1 und 2 verwendet worden sind. Zusätzlich ist hier die verschließbare Beschickungsöffnung (9) dargestellt.
Further details and advantages are explained in more detail on the basis of the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 3 and on the basis of the results determined in experiments.
  • FIG. 1 shows a highly schematic side view of the slide grinding device according to the invention, in which a work container (3) is rotatably mounted about an axis (1) in a frame (4), which in turn is rotatable about an axis (2) which is in a frame ( 5) is stored. From Figure 1, the front end face (6) and the outer surfaces (8) of the working container (3) can also be seen. It is essential for the idea of the invention that the axes (1, 2) are arranged in different planes running parallel to each other at a distance A.
  • FIG. 2 also shows a side view of the slide grinding device according to the invention, but from a viewing angle rotated by 90 °. The same parts are provided with the same reference numerals as in Figure 1. The second end face of the working container (3) is identified by (7).
  • FIG. 3 shows a plan view of the slide grinding device according to the invention, the same numbers as in FIGS. 1 and 2 again being used. In addition, the lockable loading opening (9) is shown here.

Die Antriebe für den Arbeitsbehälter bzw. den Rahmen sind in den vereinfachten Figuren 1 bis 3 nicht dargestellt.The drives for the work container or the frame are not shown in the simplified Figures 1 to 3.

Durch Versuche wurde der Einfluß des Achsabstandes A auf die Effektivität der Gleitschleifbearbeitung ermittelt. Es wurden Eisenwinkel mit den Abmessungen 30 mal 30 mal 3 mm und einem Gewicht von 110 g in einer Mischung aus Schleifkörpern, Wasser und Bearbeitungshilfsmitteln 30 Minuten bearbeitet und anschließend der Gewichtsverlust bestimmt. Die Drehgeschwindigkeit des Behälters war einheitlich 135 U/min, was einer Zentrifugalbeschleunigung von 1 G entsprach. Die Drehgeschwindigkeit des Rahmens wurde in Stufen zwischen 80 und 237 U/min variiert, wobei sich die Zentrifugalbeschleunigung zwischen 1 und 9 G veränderte. Die Achsabstände A betrugen 0, 20, 50, 80 und 100 mm. Unter diesen Bedingungen wurden die in Tabelle 1 wiedergegebenen Gewichtsverluste in g pro Kg festgestellt. Man sieht, daß der Einfluß der Rahmengeschwindigkeit im Bereich von 1 bis 9 G bei einem Achsabstand 0 nur eine Steigerung des Abriebs von 0,12 auf 0,22 g pro Kg ergeben hat (Erste Ergebnisspalte der Tabelle 1). Ändert man bei gleicher Zentrifugalbeschleunigung von jeweils 1 G aus der Behälterbewegung und der Rahmenbewegung den Achsabstand, so ist keine Steigerung des Gewichtsverlustes zu erreichen (Erste Ergebniszeile der Tabelle 1).The influence of the center distance A on the effectiveness of the finishing grinding was determined by tests. Iron angles with the dimensions 30 by 30 by 3 mm and a weight of 110 g were processed in a mixture of grinding wheels, water and processing aids for 30 minutes and the weight loss was then determined. The speed of rotation of the container was uniformly 135 rpm, which corresponded to a centrifugal acceleration of 1 G. The speed of rotation of the frame was varied in steps between 80 and 237 rpm, the centrifugal acceleration changing between 1 and 9 G. The center distances A were 0, 20, 50, 80 and 100 mm. Under these conditions, the weight losses in g per kg shown in Table 1 were determined. It can be seen that the influence of the frame speed in the range from 1 to 9 G with an axial distance of 0 only increased the abrasion from 0.12 to 0.22 g per kg (first column of results in Table 1). If you change the center distance with the same centrifugal acceleration of 1 G each from the container movement and the frame movement, no increase in weight loss can be achieved (first result line in Table 1).

Signifikant höhere Gewichtsverluste kann man aber erzielen, wenn beide vorgenannten Maßnahmen miteinander kombiniert werden. Unter den gewählten Randbedingungen wurden gegenüber dem Basiswert um bis zu 19-fach bessere Arbeitsergebnisse erzielt (2,32 zu 0,12 = 19,33).Significantly higher weight loss can be achieved, however, if both of the above measures are combined. Under the chosen boundary conditions, up to 19 times better work results were achieved compared to the base value (2.32 to 0.12 = 19.33).

Es sei noch darauf hingewiesen, daß der Achsabstand und die Rahmen-Drehgeschwindigkeit selbstverständlich nicht beliebig hoch gewählt werden können. Die Versuchsergebnisse zeigen aber, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Gleitschleifen wesentlich höhere Steigerungen der Abriebsleistung zu erreichen sind, als bei herkömmlichen Anlagen, die zwar getrennte Antriebe für den Arbeitsbehälter und den Rahmen aufweisen, bei denen der Achsabstand A aber gleich Null ist. TABELLE 1 Abrieb in g/Kg Rahmendrehzahl Achsabstand A in mm U/min G 0 20 50 80 110 80 1 0,12 0,12 0,11 0,09 0,13 135 3 0,12 0,15 0,16 0,31 0,74 177 5 0,14 0,16 0,18 0,78 1,21 207 7 0,17 0,22 0,29 1,33 1,80 237 9 0,22 0,35 0,54 1,99 2,32 It should also be pointed out that the center distance and the frame rotation speed can of course not be chosen as high as desired. The However, test results show that much greater increases in the abrasion performance can be achieved with the inventive device for vibratory grinding than with conventional systems which have separate drives for the working container and the frame, but in which the center distance A is equal to zero. TABLE 1 Abrasion in g / kg Frame speed Center distance A in mm RPM G 0 20th 50 80 110 80 1 0.12 0.12 0.11 0.09 0.13 135 3rd 0.12 0.15 0.16 0.31 0.74 177 5 0.14 0.16 0.18 0.78 1.21 207 7 0.17 0.22 0.29 1.33 1.80 237 9 0.22 0.35 0.54 1.99 2.32

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Gleitschleifen von Werkstücken, bestehend im wesentlichen aus einem verschließbaren, um eine erste Achse (1) drehbaren Arbeitsbehälter (3), einem um eine zweite Achse (2) drehbaren Rahmen (4), in dem der Arbeitsbehälter (3) drehbar gelagert ist, einem Gestell (5), in dem der Rahmen (4) drehbar gelagert ist, sowie aus Antriebseinrichtungen für die Drehung des Arbeitsbehälters (3) und des Rahmens (4), dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Achse (1,2) in verschiedenen, im Abstand A zueinander parallel verlaufenden Ebenen angeordnet sind.1. Device for vibratory grinding of workpieces, consisting essentially of a closable work container (3) rotatable about a first axis (1), a frame (4) rotatable about a second axis (2) in which the work container (3) can be rotated is mounted, a frame (5) in which the frame (4) is rotatably mounted, and from drive devices for rotating the work container (3) and the frame (4), characterized in that the first and second axes (1 , 2) are arranged in different planes running parallel to each other at a distance A. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Achsen (1,2) in einem Winkel α von 40 bis 90° zueinander angeordnet sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the two axes (1,2) are arranged at an angle α of 40 to 90 ° to each other. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Arbeitsbehälter (3) und den Rahmen (4) zwei unabhängig voneinander regelbare Antriebe vorgesehen sind.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that two independently controllable drives are provided for the working container (3) and the frame (4). 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsbehälter (3) von zwei senkrecht zur ersten Achse (1) stehenden, ebenen Stirnflächen (6,7) und parallel zur ersten Achse (1) verlaufenden, ebenen Mantelflächen (8) gebildet ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the working container (3) of two perpendicular to the first axis (1) standing, flat end faces (6,7) and parallel to the first axis (1) extending, flat outer surfaces (8) is formed. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsbehälter (3) von zwei quadratischen Stirnflächen und vier Mantelflächen (8) gebildet ist.5. The device according to claim 4, characterized in that the working container (3) is formed by two square end faces and four lateral surfaces (8). 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter von zwei achteckigen Stirnflächen (6,7) und acht Mantelflächen (8) gebildet ist.6. The device according to claim 4, characterized in that the container of two octagonal end faces (6,7) and eight lateral surfaces (8) is formed. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Mantelflächen (8) eine verschließbare Beschickungsöffnung (9) aufweist.7. Device according to one of claims 5 or 6, characterized in that one of the lateral surfaces (8) has a closable loading opening (9).
EP89201517A 1988-07-08 1989-06-12 Tumbling polishing device Withdrawn EP0350085A1 (en)

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DE3823241A DE3823241A1 (en) 1988-07-08 1988-07-08 SLIP GRINDING DEVICE

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