Verfahren zur Bearbeitung von Werkstückoberflächen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Werkstückoberflächen, wobei mit Hilfe eines Finishmittels finishend Material abgetragen wird.

[0002] Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Schleif- und/oder Finishbearbeitungen von Werkstückoberflächen nass, d. h. mit einer Schwallspülung durchzuführen, um die erwünschte Kühl-, Schmier- und Spülwirkung zu erzeugen. Nachteilig bei der Anwendung der Schwallspülung ist der hohe Aufwand, der betrieben werden muss, um die verwendeten Kühlschmierstoffe umweltgerecht zu entsorgen. Darüber hinaus sind die verwendeten Kühlschmierstoffe auch gesundheitlich bedenklich und können Hautprobleme sowie Erkrankungen der Atemwege hervorrufen.

[0003] Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren derart zu verbessern, dass die genannten Probleme vermieden werden können.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Materialabtragvorgang unter Einsatz von Minimalmengen eines kühlend und/oder schmierend und/oder spülend wirkenden Fertigungshilfsstoffs erfolgt.

[0005] Das erfindungsgemäße Verfahren hat den wesentlichen Vorteil, dass nur sehr geringe Mengen des Fertigungshilfsstoffs entsorgt werden müssen. Hierdurch wird die Umweltverträglichkeit des Finishvorgangs erheblich verbessert. Darüber hinaus können Kostenvorteile erzielt werden, da mit geringerem Aufwand Gesetzesauflagen erfüllt und nur kleine Mengen des Fertigungshilfsstoffs kostspielig entsorgt werden müssen. Zusätzlich kann die gesundheitliche Belastung des Personals reduziert werden, weil dieses nur noch minimalen Mengen des Fertigungshilfsstoffs ausgesetzt ist und nicht mehr, wie beim Stand der Technik, größeren Mengen von Kühlschmierstoff. Als weiterer Vorteil ergibt sich, dass der Reinigungsaufwand der Maschine, mit der das Finishverfahren durchgeführt wird, deutlich verringert werden kann.

[0006] Die Minimalmengenschmierung kommt bisher nur bei Zerspanvorgängen unter Verwendung von Zerspanwerkzeugen mit geometrisch bestimmten Schneiden zum Einsatz. Da bereits bei diesen Vorgängen, bei denen vergleichsweise wenig Schneiden im Eingriff mit dem zu bearbeitenden Material stehen, der Wärmeabtrag kritisch ist, wurde das Prinzip der Minimalmengenschmierung auch bei Schleif- und/oder Finishvorgängen, bei denen der Wärmeabtrag aufgrund der Vielzahl der geometrisch unbestimmten Schneiden noch kritischer ist, zur Anwendung zu bringen, bisher abgelehnt. Die Fachwelt ging davon aus, dass bei einem Schleif- und/oder Finishvorgang eine Minimalmengenschmierung nicht möglich ist. Es hat sich jedoch überraschenderweise herausgestellt, dass es, obwohl es bei Schleifprozessen zu den oben genannten Problemen kommt, bei Finishprozessen möglich ist, die Minimalmengenschmierung einzusetzen und dabei hohe bis höchste Oberflächengüten zu erzielen.

[0007] Das Material kann durch einen Finishstein abgetragen werden, aber auch durch ein Finishband. Bei Einsatz eines Finishbands kann dieses pro Wirkstelle einmal zum Einsatz kommen und dann durch geeignete Transportvorrichtungen abtransportiert werden, so dass ein neuer Abschnitt des Finishbandes mit dem Werkstück in Kontakt kommt.

[0008] Das abgetragene Material kann im Wesentlichen über das Finishmittel abtransportiert werden. Dabei bilden das abgetragene Material und der Fertigungshilfsstoff oder Bestandteile des Fertigungshilfsstoffs eine feuchte Abriebmasse. Diese nimmt im Vergleich zum aus dem Stand der Technik bekannten Kühlschmierstoff nur ein geringes Volumen ein und kann entsprechend einfacher gehandhabt werden.

[0009] Als Fertigungshilfsstoff kann ein Luft-Öl-Gemisch verwendet werden, das durch geeignete Minimalmengenschmiersysteme bereitgestellt werden kann. Beispielsweise kann Druckluft einem Injektor zugeführt werden, in dem Öltropfen zerstäubt werden, so dass ein feines Luft-Öl-Gemisch entsteht. Dieses kann dann der Wirkstelle zugeführt werden.

[0010] Dem Luft-Öl-Gemisch können weitere Hilfsstoffe zugemischt werden, beispielsweise um die Schmierwirkung weiter zu verbessern.

[0011] Das Werkstück kann rotierend angetrieben werden, vorzugsweise mit 50 bis 150 Umdrehungen pro Minute. Das Werkstück kann auch langsamer oder schneller rotierend angetrieben sein, die genannten Werte haben sich jedoch in Versuchen als geeignet erwiesen, um eine gute Oberflächenqualität bei akzeptablen Bearbeitungszeiten zu erzielen.

[0012] Das Werkstück und/oder das Finishmittel können auch zusätzlich oder optional relativ zueinander oszillierend angetrieben werden. Hierdurch kann die Oberflächengüte weiter verbessert werden. In Versuchen haben sich Oszillationsfrequenzen von 50 bis 400, insbesondere von 100 bis 200 pro Minute als vorteilhaft herausgestellt. Die Oszillationsfrequenz kann jedoch auch geringer oder höher sein.

[0013] Der Fertigungshilfsstoff und/oder weitere Hilfsstoffe können auf das Finishmittel aufgetragen werden, bevor der Materialabtragvorgang durchgeführt wird. Dies hat den Vorteil, dass ein definierter Eintrag des Fertigungshilfsstoffs und/oder weiterer Hilfsstoffe erfolgen kann.

[0014] Der Fertigungshilfsstoff und/oder weitere Hilfsstoffe können zusätzlich oder optional auch auf die Werkstückoberflächen aufgetragen werden, bevor der Materialabtragvorgang durchgeführt wird. Auch hierdurch kann eine gute Dosierung der verwendeten Hilfsstoffe erreicht werden.

[0015] Der Auftrag auf das Finishmittel und/oder die Werkstückoberflächen kann mit Hilfe einer getränkten Umlenkrolle und/oder durch ein Bad und/oder durch Aufsprühen erfolgen. Der Fertigungshilfsstoff und/oder weitere Hilfsstoffe können zusätzlich oder optional aber auch direkt in einen zwischen Finishmittel und Werkstückoberfläche gebildeten Kontaktbereich eingebracht werden.

[0016] Der Materialabtragvorgang kann mindestens zweimalig durchgeführt werden, beispielsweise um mit einem ersten Abtragvorgang einen hohen Materialabtrag und mit einem zweiten Abtragvorgang eine besonders hohe Oberflächengute zu erzielen. Dabei können für aufeinander folgende Materialabtragvorgänge verschiedene Fertigungshilfsstoffe und/oder weitere Hilfsstoffe verwendet werden, bspw. Öl für einen ersten Materialabtragvorgang und Emulsion für einen zweiten Materialabtragvorgang.

Ansprüche

1. Verfahren zur Bearbeitung von Werkstückoberflächen, wobei mit Hilfe eines Finishmittels finishend Material abgetragen wird, wobei der Materialabtragvorgang unter Einsatz von Minimalmengen eines kühlend und/oder schmierend und/oder spülend wirkenden Fertigungshilfsstoffs erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Material durch ein Finishband abgetragen wird, über das das abgetragene Material im wesentlichen abtransportiert wird.

2. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fertigungshilfsstoff ein Luft-Öl-Gemisch verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Luft-Öl-Gemisch Hilfsstoffe zugemischt werden.

4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück rotierend angetrieben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück mit 50 bis 150 Umdrehungen pro Minute angetrieben wird.

6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Werkstück und/oder das Finishmittel relativ zueinander oszillierend angetrieben wird bzw. werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationsfrequenz auf 50 bis 400, insbesondere 100 bis 200 pro Minute eingestellt wird.

8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fertigungshilfsstoff und/oder weitere Hilfsstoffe auf das Finishmittel aufgetragen wird bzw. werden, bevor der Materialabtragvorgang durchgeführt wird.

9. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fertigungshilfsstoff und/oder weitere Hilfsstoffe auf die Werkstückoberflächen aufgetragen wird bzw. werden, bevor der Materialabtragvorgang durchgeführt wird.

10. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Auftrag des Fertigungshilfsstoff und/oder weiterer Hilfsstoffe mit Hilfe einer getränkten Umlenkrolle und/oder durch ein Bad und/oder durch Aufsprühen erfolgt.

11. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fertigungshilfsstoff und/oder weitere Hilfsstoffe in einen zwischen Finishmittel und Werkstückoberfläche gebildeten Kontaktbereich eingebracht wird bzw. werden.