用于對(duì)工件進(jìn)行表面加工的方法和設(shè)備的制造方法
【專利說(shuō)明】用于對(duì)工件進(jìn)行表面加工的方法和設(shè)備
[0001]本發(fā)明涉及一種用于對(duì)工件進(jìn)行表面加工的方法，其中，使工件相對(duì)于由研磨或拋光顆粒組成的散粒物料運(yùn)動(dòng)，其中，工件相對(duì)于由研磨或拋光顆粒組成的顆粒散粒物料圍繞至少一個(gè)軸線旋轉(zhuǎn)，其中，工件相對(duì)于由研磨和/或拋光顆粒組成的散粒物料加速到不同的旋轉(zhuǎn)速度。本發(fā)明還涉及一種尤其適用于執(zhí)行這種方法的用于通過使工件相對(duì)于由研磨和/或拋光顆粒組成的散粒物料運(yùn)動(dòng)而對(duì)工件進(jìn)行表面加工的設(shè)備，所述設(shè)備具有至少一個(gè)用于可拆卸地固定待加工工件的工件夾持器和必要時(shí)具有用于容納研磨和/或拋光顆粒的容器，其中，所述工件夾持器和/或容器配置有至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器并且所述設(shè)備還包括按程序技術(shù)設(shè)置的控制裝置，所述控制裝置至少能夠控制工件夾持器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器和/或容器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器。
[0002]這種用于在使用顆粒狀的研磨和/或拋光介質(zhì)的情況下對(duì)工件進(jìn)行表面加工的設(shè)備例如以所謂拖曳磨光機(jī)或浸漬磨光機(jī)的形式已知。它們的工作方式的基礎(chǔ)是，將待加工工件浸入處于容器內(nèi)的由研磨和/或拋光顆粒組成的散粒物料中，并且使工件尤其旋轉(zhuǎn)式地以及必要時(shí)也平移式地相對(duì)于顆粒運(yùn)動(dòng)，由此根據(jù)顆粒種類研磨和/或拋光工件表面。拖曳磨光機(jī)和浸漬磨光機(jī)是滑動(dòng)研磨機(jī)的特殊形式，其中，待加工工件例如可單獨(dú)地夾緊在一個(gè)或多個(gè)可借助旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)的工件夾持器上。為了使工件平移式地相對(duì)于研磨和/或拋光顆粒運(yùn)動(dòng)，已知的拖曳磨光機(jī)經(jīng)常包括通常旋轉(zhuǎn)的部分，其形式基本上為例如驅(qū)動(dòng)地通過適當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的盤，工件夾持器直接地或者例如通過提升裝置間接地固定在所述盤上。這尤其相對(duì)于拖曳磨光機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線偏心地進(jìn)行。如果拖曳磨光機(jī)的這個(gè)部分(即所謂的盤)旋轉(zhuǎn)，則固定于其上的工件夾持器形成軌道曲線。由工件夾持器運(yùn)載的工件在此浸入工作容器內(nèi)，所述工作容器用由顆粒狀的研磨或拋光顆粒組成的散粒物料填充，通常添加液態(tài)的加工介質(zhì)，如水、表面活性劑等。由于工件相對(duì)于顆粒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以滑動(dòng)研磨加工的形式實(shí)現(xiàn)了其表面加工。這種拖曳磨光機(jī)例如由 DE 102 04 267 CUDE 200 05 361 Ul 和 DE 10 2010 052 222 Al 已知。
[0003]由 DE 10 2011 103 606 Al 和 DE 10 2009 021 824 Al 已知其它用于對(duì)較大工件、尤其是渦輪形式的工件進(jìn)行表面加工的設(shè)備，它們包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的工件夾持器，其浸入固定的容納顆粒散粒物料的容器中。配屬于工件夾持器的運(yùn)動(dòng)單元用于使工件圍繞其軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或交替地運(yùn)動(dòng)或者使工件在研磨顆粒中(旋轉(zhuǎn)地并且振動(dòng)地)以變化的旋轉(zhuǎn)速度和浸入深度進(jìn)行不同的運(yùn)動(dòng)。
[0004]作為對(duì)夾緊在工件夾持器上的工件本身的平移運(yùn)動(dòng)的備選或補(bǔ)充，容納加工介質(zhì)的容器也可以相對(duì)于例如本身至少圍繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)的工件運(yùn)動(dòng)，例如圍繞自身軸線和/或沿著例如形式為圓形軌道的軌道曲線運(yùn)動(dòng)。如果只有容器運(yùn)動(dòng)并且工件本身不進(jìn)行平移運(yùn)動(dòng)，則這也稱為“浸漬研磨”或者“浸漬拋光”，因此其是拖曳磨光的特殊形式。
[0005]現(xiàn)代為了對(duì)工件進(jìn)行表面加工普遍使用的設(shè)備，如前述類型的浸漬和/或拖曳磨光機(jī)為了自動(dòng)化地運(yùn)行通常包括按編程技術(shù)設(shè)置的控制裝置，其至少能夠按照可在輸入裝置中輸入的不同轉(zhuǎn)速、運(yùn)動(dòng)速度和加工時(shí)長(zhǎng)控制工件夾持器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器以及必要時(shí)也能控制工件夾持器的平移驅(qū)動(dòng)器和/或容器的(旋轉(zhuǎn))驅(qū)動(dòng)器。
[0006]DE 10 2011 015 750 Al描述了另一種用于表面加工工件的方法和設(shè)備，其尤其設(shè)置用于無(wú)破壞地加工非常敏感的工件，尤其是公差非常小的光學(xué)透鏡形式的工件。在這種情況下，工件夾持器由程序控制的機(jī)械手如工業(yè)機(jī)器人運(yùn)載，以便在加工期間使夾緊在工件夾持器上的工件圍繞多個(gè)不同的軸線翻轉(zhuǎn)并且在此改變?cè)谌萜髦羞\(yùn)動(dòng)的研磨和/或拋光顆粒相對(duì)于工件的不連續(xù)表面區(qū)域的撞擊角并且因此能夠針對(duì)相應(yīng)的工件表面區(qū)域?qū)崿F(xiàn)期望的研磨和/或拋光作用。機(jī)械手能夠按照期望連續(xù)地使夾緊在工件夾持器上的工件以恒定的或者可調(diào)節(jié)的不同旋轉(zhuǎn)速度和/或旋轉(zhuǎn)方向圍繞工件夾持器的軸線旋轉(zhuǎn)和/或在由研磨和/或拋光顆粒組成的散粒物料內(nèi)平移式地運(yùn)動(dòng)或者使工件浸入散粒物料內(nèi)。容器本身可以包括受控的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，以便使其分別以期望的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)并且改變顆粒相對(duì)于工件的撞擊速度。
[0007]在按照本發(fā)明所屬類型的研磨或拋光方法中使用的研磨和/或拋光顆粒通常原則上可以根據(jù)待加工工件具有各不相同的特性并且例如源于自然(例如源于有機(jī)材料，如核桃殼或者椰子殼、木材、櫻桃核等)、源于礦產(chǎn)(如源于硅酸鹽、氧化物等)和/或源于合成材料(如源于塑料)。此外如上所述可行的是，干燥地或者在添加液態(tài)加工介質(zhì)、例如水(其可摻雜有添加劑如表面活性劑)的情況下以濕加工的形式進(jìn)行滑動(dòng)研磨加工。
[0008]然而業(yè)已證明，在與工件穿過研磨和/或拋光顆粒的平移運(yùn)動(dòng)疊加的工件圍繞工件夾持器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(可能沿順時(shí)針方向也可能沿逆時(shí)針方向，也就是沿不同的旋轉(zhuǎn)方向)中，可能至少局部地進(jìn)行不能讓人滿意的工件表面加工，尤其針對(duì)具有相對(duì)復(fù)雜的幾何形狀、如具有槽、側(cè)凹或者具有或多或少的較大空腔、凹處等的工件會(huì)出現(xiàn)這種情況。原因主要在于，顆粒在相對(duì)于顆粒散粒物料旋轉(zhuǎn)的工件附近被后者帶動(dòng)，因此顆粒散粒物料相對(duì)于工件在工件表面上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)明顯小于工件本身的旋轉(zhuǎn)速度(或者小于與容器共同旋轉(zhuǎn)的顆粒散粒物料的旋轉(zhuǎn)速度)。如上所述，這特別適用于以下情況，即工件配設(shè)有表面結(jié)構(gòu)如槽或側(cè)凹等或者工件具有一個(gè)或多個(gè)較大的空腔或凹處，在加工期間顆粒散粒物料可沉積其中并且被旋轉(zhuǎn)的工件帶動(dòng)。
[0009]在現(xiàn)有技術(shù)中，主要嘗試通過以下方式解決這個(gè)問題，S卩，使工件以盡可能高的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，然而這要求較高的驅(qū)動(dòng)技術(shù)耗費(fèi)并且限制了最大轉(zhuǎn)速。此外業(yè)已證明，在工件以較高的旋轉(zhuǎn)速度沿順時(shí)針或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，簡(jiǎn)單地轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)方向也不能完全解決這個(gè)問題。關(guān)于相對(duì)較大的工件空腔或凹處，如在工件的形式為瓶子或者其它容器或具有成型腔的模具的情況下，非常高的旋轉(zhuǎn)速度也只能在(過)長(zhǎng)的加工時(shí)間之后才能實(shí)現(xiàn)包圍這些工件空腔或凹處的內(nèi)壁的令人滿意的表面加工。
[0010]DE 20 2009 008 070 Ul描述了一種設(shè)置用于拖曳磨光機(jī)的工件夾持器，其能夠旋轉(zhuǎn)的工件支架(待加工的工件可張緊在其上)以5°至35°之間的傾斜角相對(duì)于工件夾持器本身的張緊裝置布置，其中，傾斜角尤其可以在上述角度范圍與0°的角度(垂直布置)之間調(diào)節(jié)。以此方式，以有效的方式減少了顆粒在槽或側(cè)凹中的沉積，因?yàn)轭w粒由于本身運(yùn)行期間的傾斜旋轉(zhuǎn)軸線又從工件的這種表面結(jié)構(gòu)中排出。然而在此也存在前述的形成速度梯度的問題，其中，顆粒越靠近工件，顆粒相對(duì)于旋轉(zhuǎn)工件的相對(duì)速度越小。
[0011]因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，以簡(jiǎn)單且成本低廉的方式這樣對(duì)本文開頭所述類型的用于工件表面加工的方法和設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)展設(shè)計(jì)，從而能夠有效地解決靠近工件的顆粒與旋轉(zhuǎn)的工件的隨動(dòng)問題和由此造成的表面加工效率損失，并且尤其也能在經(jīng)濟(jì)上可接受的加工時(shí)間內(nèi)對(duì)具有相對(duì)較大的空腔或凹處的工件進(jìn)行令人滿意的表面加工。
[0012]在方法技術(shù)方面，所述技術(shù)問題按照本發(fā)明通過一種本文開頭所述類型的方法由此解決，即所述工件和/或容納由研磨和/或拋光材料組成的散粒物料的容器
[0013]-在最高為5s的周期循環(huán)中在至少一個(gè)第一旋轉(zhuǎn)速度與至少一個(gè)第二旋轉(zhuǎn)速度之間來(lái)回地加速；和/或
[0014]-在連續(xù)的加速度下以連續(xù)不同的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。
[0015]在設(shè)備技術(shù)方面，所述技術(shù)問題按照本發(fā)明通過一種本文開頭所述類型的用于工件表面加工的設(shè)備解決，控制裝置設(shè)計(jì)用于在運(yùn)行期間
[0016]-使工件夾持器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器和/或容器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器在最高為5s的周期循環(huán)中在至少一個(gè)第一旋轉(zhuǎn)速度與至少一個(gè)第