WO1995021727A1 - Process for abrading and polishing objects - Google Patents
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- WO1995021727A1 WO1995021727A1 PCT/EP1994/004237 EP9404237W WO9521727A1 WO 1995021727 A1 WO1995021727 A1 WO 1995021727A1 EP 9404237 W EP9404237 W EP 9404237W WO 9521727 A1 WO9521727 A1 WO 9521727A1
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- B24B31/12—Accessories; Protective equipment or safety devices; Installations for exhaustion of dust or for sound absorption specially adapted for machines covered by group B24B31/00
- B24B31/14—Abrading-bodies specially designed for tumbling apparatus, e.g. abrading-balls
Abstract
A process for abrading and polishing objects in rotary centrifugal force abrading machines using a granulated abrasive and polishing agent comprises a first stage in which the objects are dry-abraded using an abrasive agent containing granulated coconut or Brazil nut shell and the conventional minerals. In a second stage the abraded objects are dry-polished using a conventional polishing agent.
Description
Beschreibung description
Verfahren zum Schleifen und Polieren von GegenständenProcess for grinding and polishing objects
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen und Po¬ lieren von Gegenständen in rotierenden Fliehkraft-Gleit¬ schleifvorrichtungen unter Verwendung körniger Schleif¬ und Poliermittel, wobei die Gegenstände in einem ersten Schritt geschliffen und in einem anschließenden zweiten Schritt trocken poliert werden.The invention relates to a method for grinding and polishing objects in rotating centrifugal vibratory grinding devices using granular grinding and polishing agents, the objects being ground in a first step and dry-polished in a subsequent second step.
Um ein gutes "Finish", d.h. eine möglichst geringe Ober¬ flächenrauhigkeit zu erhalten, werden derartige Verfahren bisher so ausgeführt, daß zumindest im ersten Schritt des Schleifens naß gearbeitet wird. Bekannt ist beispielsweise ein vierstufiges Verfahren, bei dem zwei Naß-Stufen (Schleifen und Aufhellen) und zwei Trocken-Stufen (Glätten und Polieren) durchgeführt werden.To get a good "finish" i.e. To obtain the lowest possible surface roughness, such methods have so far been carried out in such a way that wet working is carried out at least in the first step of grinding. For example, a four-stage process is known in which two wet stages (grinding and brightening) and two drying stages (smoothing and polishing) are carried out.
Aus "Maschinenmarkt", Würzburg, 93 (1987), S. 54 bis 59 ist es bekannt, in einem Trockenverfahren zu entgraten und zu glätten. Zur Durchführung eines intensiven Entgratens, Schleifens oder Glättens muß aber auch nach dieser Druck¬ schrift ein Naß-Verfahren angewandt werden.From "Maschinenmarkt", Würzburg, 93 (1987), pp. 54 to 59, it is known to deburr and smooth in a drying process. To carry out intensive deburring, grinding or smoothing, however, a wet process must also be used according to this publication.
Aus US 21 85 262 ist es bekannt, mit Hilfe von "Elfenbein- nuß"-Chips trocken zu polieren. In "Engineering", 1973, S. 18 bis 21 ist ein trockenes Polierverfahren unter Verwen¬ dung von Walnuß-Schalen beschrieben.From US 21 85 262 it is known to polish dry with the help of "ivory nut" chips. In "Engineering", 1973, pp. 18 to 21, a dry polishing process using walnut shells is described.
Nachteilig bei den bisherigen kombinierten Naß- und Trok-
kenverfahren ist die lange Bearbeitungszeit von beispiels¬ weise 24 Stunden, die umständliche Handhabung bei dem mehrmaligen Übergang von einer zur anderen Stufe sowie das damit verbundene Spülen und Separieren sowie der erhebli¬ che Anfall von Behandlungsmitteln. Von besonderem Nachteil ist auch, daß während des eigentlichen, im Naßverfahren durchgeführten Schleifens erhebliche Abwassermengen anfal¬ len, die aufbereitet werden müssen.A disadvantage of the previous combined wet and dry The key process is the long processing time of, for example, 24 hours, the cumbersome handling during the multiple transition from one stage to the next, and the rinsing and separation associated therewith, and the considerable amount of treatment agents involved. It is also a particular disadvantage that during the actual grinding, which is carried out using the wet process, considerable amounts of waste water are obtained which have to be treated.
Es ist Aufgabe der Erfindung, das gattungsgemäße Verfahren unter Erzielung mindestens der gleichen Oberflächengüte so abzuwandeln, daß das Verfahren wesentlich rascher, einfa¬ cher und praktisch ohne Abwasseranfall ausgeführt werden kann.It is an object of the invention to modify the generic method so as to achieve at least the same surface quality so that the method can be carried out much more quickly, easily and practically without waste water.
Die Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Verfahren durch die Erfindung dadurch gelöst, daß man in dem ersten Schritt die Gegenstände unter Verwendung eines Schleifmit¬ tels, welches Kokos- und/oder Paranußschalengranulat sowie Bimssteinpulver, Siliziumkarbid-, Wolframkarbid- und/oder Borkarbidpulver enthält, ausschließlich trocken schleift.The object is achieved in the generic method by the invention in that, in the first step, the articles are used exclusively using an abrasive which contains coconut and / or Brazil nut shell granulate and pumice powder, silicon carbide, tungsten carbide and / or boron carbide powder grinds dry.
Erfindungsgemäß erfolgt die Gleitschliffbehandlung also lediglich in zwei Stufen und zwar durch eine ausschlie߬ lich trockene Behandlung, nämlich Trocken-Schleifen und Trocken-Polieren. Es lassen sich dadurch nicht nur etwa 50% der Bearbeitungszeit einsparen, sondern die Handhabung wird durch die Reduzierung auf zwei Verfahrensschritte insgesamt einfacher, wobei auch die Verfahrensmittel er¬ heblich reduziert werden. Von besonderem Vorteil ist der Wegfall einer Abwasserbehandlung. Durch Rauhigkeitsmeß-
reihen wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäß erziel¬ te Oberflächengüte diejenige des Vier-Stufen-Naßverfahrens nicht nur erreicht, sondern vielfach sogar übertrifft.According to the invention, the finish grinding treatment is therefore carried out only in two stages, namely by an exclusively dry treatment, namely dry grinding and dry polishing. This not only saves about 50% of the processing time, but also makes handling easier overall by reducing it to two process steps, the process means also being considerably reduced. The elimination of wastewater treatment is particularly advantageous. By roughness measurement It was found in a series that the surface quality achieved according to the invention not only achieved that of the four-stage wet process, but in many cases even exceeded it.
Die nachstehende Beschreibung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung der Erfin¬ dung.The description below serves in conjunction with the accompanying drawing to further explain the invention.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise in zwei unterschiedlichen Arten von rotierenden Fliehkraft-Gleit¬ schleifvorrichtungen ausgeführt, wobei die zur Wirkung ge¬ langende Fliehkraft mindestens 5 g betragen soll. Der er¬ ste Vorrichtungstyp umfaßt die sogenannten "Planetengerä¬ te", bei denen in bekannter Weise Trommeln, welche die zu behandelnden Gegenstände sowie die Behandlungsmittel auf¬ nehmen, sowohl um ihre eigene Achse als auch um die Achse einer Drehscheibe rotieren. Der zweite Vorrichtungstyp um¬ faßt die sogenannten "Turbogeräte", bei denen im Bodenbe¬ reich einer ortsfesten Trommel ein Drehteller rotiert, der die aus den Behandlungsmitteln und den zu behandelnden Ge¬ genständen bestehende Masse in drehender Umwälz-Bewegung hält.The method according to the invention is preferably carried out in two different types of rotating centrifugal vibratory grinding devices, the centrifugal force having the effect being at least 5 g. The first type of device comprises the so-called "planetary devices", in which drums, which receive the objects to be treated and the treatment agents, rotate in a known manner both about their own axis and about the axis of a turntable. The second type of device comprises the so-called "turbo devices", in which a turntable rotates in the bottom area of a stationary drum, which rotates the mass consisting of the treatment agents and the objects to be treated in a rotating circulating movement.
Auf der Zeichnung ist zur Verdeutlichung des erfindungsge¬ mäßen Verfahrens beispielsweise ein Turbogerät 1 mit zwei Trommeln 2, 3 dargestellt, die auf einem Maschinengestell 4 angeordnet sind. Jede Trommel 2, 3 umfaßt in ihrem Bo¬ denbereich in an sich bekannter Weise einen (auf der Zeichnung nicht sichtbaren) drehend angetriebenen Teller. Der Antrieb erfolgt jeweils von im Maschinengestell 4 un¬ tergebrachten (auf der Zeichnung nicht sichtbaren) An¬ triebsmotoren mit Getriebe. Eine in der Mitte zwischen den
Trommeln 2, 3 am Maschinengestell 4 ausgebildete Ausneh¬ mung mit tiefer gelegener Arbeitsfläche 5 nimmt ein Gefäß 6 auf, das gewöhnlich durch ein (nicht dargestelltes) Sieb abgedeckt ist. Die Trommeln 2, 3 können durch Anheben von den zugehörigen Antriebsmotoren abgekoppelt und dann seit¬ lich auf einer Schiene 7 zur Mitte des Maschinengestells 4 hin verschoben werden. Dort wird die betreffende Trommel zum Behälter 6 hin gekippt, so daß sich ihr Inhalt in den Behälter 6 entleeren kann. Das den Behälter 6 abdeckende Sieb hält die behandelten Gegenstände zurück, während die Behandlungsmittel durch das Sieb hindurch in den Behälter 6 fallen. Anschließend wird die entleerte Trommel wieder in ihre Arbeitsstellung zurückgebracht und erneut mit zu behandelndem Gut und Behandlungsmittel gefüllt.To illustrate the method according to the invention, the drawing shows, for example, a turbo device 1 with two drums 2, 3, which are arranged on a machine frame 4. Each drum 2, 3 comprises in its bottom region, in a manner known per se, a rotatably driven plate (not visible in the drawing). The drive is carried out in each case by drive motors with gears housed in the machine frame 4 (not visible in the drawing). One in the middle between the Drums 2, 3 formed on the machine frame 4 with a lower working surface 5 receive a vessel 6, which is usually covered by a sieve (not shown). The drums 2, 3 can be uncoupled from the associated drive motors by lifting and then shifted laterally on a rail 7 towards the center of the machine frame 4. There, the drum in question is tilted towards the container 6 so that its contents can be emptied into the container 6. The sieve covering the container 6 retains the treated articles while the treatment agents fall through the sieve into the container 6. The emptied drum is then returned to its working position and filled again with the material and treatment agent to be treated.
Bei der dargestellten Vorrichtung dient die linke Trommel 2 dem Schleifen und die rechte Trommel 3 dem Polieren der Gegenstände, bei denen es sich vorzugsweise um metallische Gegenstände, beispielsweise aus Edelmetall, aber auch aus anderen Stoffen, beispielsweise Stein, Edelstein, Kunst¬ stoff, handeln kann.In the device shown, the left drum 2 is used for grinding and the right drum 3 for polishing the objects, which are preferably metallic objects, for example made of noble metal, but also of other materials, for example stone, gemstone, plastic can.
Entscheidend für die Wirksamkeit und den Erfolg des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens ist die Verwendung eines besonde¬ ren Schleifmittels während des Trocken-Schleifvorganges in der Trommel 2, nämlich die Verwendung eines Kokosnuß- oder Paranußschalengranulats, kombiniert mit üblichen Schleif- mineralien, beispielsweise Bimssteinpulver, gegebenenfalls vermischt mit Siliziumkarbid-, Wolframkarbid- und/oder Borkarbidpulver. Das Kokos- oder Paranußschalengranulat kann einen durchschnittlichen Korndurchmesser von 0,5 bis 5 mm, vorzugsweise von 2 bis 5 mm haben. Es wurde gefun-
den, daß dieses Granulat einerseits von außerordentlicher Härte ist, andererseits aber eine solche Struktur hat, daß es mineralische Schleifmittel, z.B. durch Imprägnieren, in der erforderlichen Menge und gleichmäßig aufnimmt und wäh¬ rend des SchleifVorganges an den Oberflächen der zu behan¬ delnden Gegenstände zur Wirkung bringt. Hierauf beruht der außerordentliche Erfolg der Erfindung, der vor allem in dem Wegfall einer Naßbehandlung besteht, da die beschrie¬ bene Behandlung mit Kokos- oder Paranußschalengranulat die beiden Naß-Stufen des bekannten Verfahrens vollkommen ersetzt und weiterhin auch ein anschließendes Glätten in Wegfall bringt. Gemische aus Kokos- und Paranußschalen¬ granulat führen ebenfalls zu hervorragenden Ergebnissen.Decisive for the effectiveness and the success of the method according to the invention is the use of a special abrasive during the dry grinding process in the drum 2, namely the use of a coconut or Brazil nut shell granulate, combined with conventional grinding minerals, for example pumice stone powder, if necessary mixed with silicon carbide, tungsten carbide and / or boron carbide powder. The coconut or Brazil nut shell granulate can have an average grain diameter of 0.5 to 5 mm, preferably 2 to 5 mm. It was found that this granulate is on the one hand extremely hard, but on the other hand has such a structure that it absorbs mineral abrasives, for example by impregnation, in the required amount and uniformly and during the grinding process on the surfaces of the objects to be treated Brings effect. This is the basis for the extraordinary success of the invention, which consists above all in the elimination of wet treatment, since the described treatment with coconut or Brazil nut shell granulate completely replaces the two wet stages of the known method and also eliminates subsequent smoothing. Mixtures of coconut and Brazil nut shell granules also lead to excellent results.
Wenn der SchleifVorgang mit Kokos- oder Paranußschalengra¬ nulat in der Trommel 2 der dargestellten Fliehkraft-Gleit¬ schleifVorrichtung nach beispielsweise etwa vier Stunden abgeschlossen ist, wird die Trommel 2 in der beschriebenen Weise entleert. Die geschliffenen Gegenstände werden nach Abtrennung des Schleifmittels in die Trommel 3 überführt und dort unter Verwendung eines üblichen Poliermittels, beispielsweise Aluminiumoxyd trocken poliert. Die Polier¬ zeit kann z.B. etwa drei Stunden betragen.When the grinding process with coconut or Brazil nut shell granules in the drum 2 of the centrifugal slide grinding device shown is completed after, for example, about four hours, the drum 2 is emptied in the manner described. After the abrasive has been separated off, the ground objects are transferred to the drum 3 and dry-polished there using a conventional polishing agent, for example aluminum oxide. The polishing time can e.g. about three hours.
Weder beim Schleifen in der Trommel 2 noch beim Polieren in der Trommel 3 gelangt Schleif- oder Polierflüssigkeit zur Anwendung, bei beiden Vorgängen handelt es sich somit um reine Trocken-Verfahren. Es wurde gefunden, daß die Be¬ arbeitungszeiten gegenüber den herkömmlichen Naß-Verfahren durch das beschriebene Trockenverfahren um mindestens 50 % reduziert werden. Darüber hinaus ist aufgrund des Wegfalls jedweder flüssiger Behandlungsmittel die Handhabung we-
sentlich einfacher. Abwasser fällt nicht an, die Umwelt wird daher nicht belastet.Neither grinding or polishing liquid is used for grinding in the drum 2 nor for polishing in the drum 3, so both processes are purely dry processes. It has been found that the processing times are reduced by at least 50% compared to conventional wet processes by the described dry process. In addition, due to the elimination of any liquid treatment agents, handling is difficult. considerably easier. Wastewater is not generated, so the environment is not polluted.
In einem Versuchsbeispiel wurden Gegenstände aus 14-karä- tiger Goldgußlegierung in einer Fliehkraft-Gleitschleif¬ vorrichtung, wie auf der Zeichnung dargestellt, behandelt. Der SchleifVorgang dauerte vier, der Poliervorgang drei Stunden. Beim Schleifen gelangte ein Kokosnußschalengra¬ nulat mit einem mittleren Korndurchmesser von etwa 3,5 mm zur Anwendung, das mit Bimssteinpulver imprägniert und ge¬ mischt war. Als Poliermittel wurde übliches Aluminiumoxyd verwendet. Es ergab sich eine mittlere Rauhigkeitszahl von 0,25, eine maximale Rauhigkeitszahl von 0,55. Eine Wieder¬ holung des Versuches mit Paranußschalengranulat (mittlerer Korndurchmesser 2 mm) ergab gleiche Ergebnisse.In an experimental example, objects made of 14-carat gold casting alloy were treated in a centrifugal slide grinding device, as shown in the drawing. The grinding process took four hours and the polishing process three hours. A coconut shell granulate with an average grain diameter of about 3.5 mm was used for grinding, which was impregnated and mixed with pumice stone powder. Conventional aluminum oxide was used as the polishing agent. The average roughness number was 0.25 and the maximum roughness number was 0.55. Repeating the experiment with Brazil nut shell granulate (average grain diameter 2 mm) gave the same results.
In einem Vergleichsversuch wurde das herkömmliche Naß-Ver¬ fahren in vier Stufen ausgeführt:In a comparative experiment, the conventional wet process was carried out in four stages:
1. Naß: Schleifen1. Wet: grinding
2. Naß: Aufhellen durch Chemikalienwechsel2. Wet: brightening by changing chemicals
3. Trocken: Glätten3. Dry: smooth
4. Trocken: Polieren.4. Dry: polishing.
Als Schleifmittel gelangte ein Gemisch aus Walnußschalen¬ schrot, Bimsstein und Wasser, als Poliermittel Aluminium¬ oxyd zur Anwendung. Die Behandlungszeit betrug insgesamt 18 Stunden. Die erzielten Rauhigkeitswerte waren gegenüber den oben erwähnten, durch die Anwendung des erfindungsge¬ mäßen Verfahrens erzielten Werten etwas schlechter.
A mixture of walnut shell meal, pumice stone and water was used as the abrasive and aluminum oxide as the polishing agent. The total treatment time was 18 hours. The roughness values achieved were somewhat worse than the values mentioned above which were achieved by using the method according to the invention.
Claims
1. Verfahren zum Schleifen und Polieren von Gegenständen in rotierenden Fliehkraft-Gleitschleifvorrichtungen unter Verwendung körniger Schleif- und Poliermittel, wobei die Gegenstände in einem ersten Schritt ge¬ schliffen und in einem anschließenden zweiten Schritt trocken poliert werden, dadurch gekennzeichnet, daß man in dem ersten Schritt die Gegenstände unter Ver¬ wendung eines Schleifmittels, welches Kokos- und/oder Paranußschalengranulat sowie Bimssteinpulver, Sili¬ ziumkarbid-, Wolframkarbid- und/oder Borkarbidpulver enthält, ausschließlich trocken schleift.1. A method for grinding and polishing objects in rotating centrifugal mass finishing devices using granular grinding and polishing agents, the objects being ground in a first step and dry polished in a subsequent second step, characterized in that in the first Step exclusively grinds the objects dry using an abrasive which contains coconut and / or Brazil nut shell granulate as well as pumice powder, silicon carbide, tungsten carbide and / or boron carbide powder.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Kokos- und/oder Paranußschalengranulat mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,5 bis 5 mm verwendet.2. The method according to claim 1, characterized in that one uses a coconut and / or Brazil nut shell granulate with an average grain diameter of 0.5 to 5 mm.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Kokos- und/oder Paranußschalengranulat mit einem mittleren Korndurchmesser von 2 bis 4 mm verwendet.3. The method according to claim 1, characterized in that one uses a coconut and / or Brazil nut shell granulate with an average grain diameter of 2 to 4 mm.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Poliermittel Aluminiumoxyd enthält. 4. The method according to claim 1, characterized in that the polishing agent contains aluminum oxide.
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