用于对工件进行表面加工的方法和设备的制造方法
【专利说明】用于对工件进行表面加工的方法和设备
[0001]本发明涉及一种用于对工件进行表面加工的方法，其中，使工件相对于由研磨或抛光颗粒组成的散粒物料运动，其中，工件相对于由研磨或抛光颗粒组成的颗粒散粒物料围绕至少一个轴线旋转，其中，工件相对于由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料加速到不同的旋转速度。本发明还涉及一种尤其适用于执行这种方法的用于通过使工件相对于由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料运动而对工件进行表面加工的设备，所述设备具有至少一个用于可拆卸地固定待加工工件的工件夹持器和必要时具有用于容纳研磨和/或抛光颗粒的容器，其中，所述工件夹持器和/或容器配置有至少一个旋转驱动器并且所述设备还包括按程序技术设置的控制装置，所述控制装置至少能够控制工件夹持器的旋转驱动器和/或容器的旋转驱动器。
[0002]这种用于在使用颗粒状的研磨和/或抛光介质的情况下对工件进行表面加工的设备例如以所谓拖曳磨光机或浸渍磨光机的形式已知。它们的工作方式的基础是，将待加工工件浸入处于容器内的由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料中，并且使工件尤其旋转式地以及必要时也平移式地相对于颗粒运动，由此根据颗粒种类研磨和/或抛光工件表面。拖曳磨光机和浸渍磨光机是滑动研磨机的特殊形式，其中，待加工工件例如可单独地夹紧在一个或多个可借助旋转驱动器围绕其轴线旋转的工件夹持器上。为了使工件平移式地相对于研磨和/或抛光颗粒运动，已知的拖曳磨光机经常包括通常旋转的部分，其形式基本上为例如驱动地通过适当的传动机构旋转驱动的盘，工件夹持器直接地或者例如通过提升装置间接地固定在所述盘上。这尤其相对于拖曳磨光机的旋转部分的旋转轴线偏心地进行。如果拖曳磨光机的这个部分(即所谓的盘)旋转，则固定于其上的工件夹持器形成轨道曲线。由工件夹持器运载的工件在此浸入工作容器内，所述工作容器用由颗粒状的研磨或抛光颗粒组成的散粒物料填充，通常添加液态的加工介质，如水、表面活性剂等。由于工件相对于颗粒的相对运动，以滑动研磨加工的形式实现了其表面加工。这种拖曳磨光机例如由 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 已知其它用于对较大工件、尤其是涡轮形式的工件进行表面加工的设备，它们包括旋转驱动的工件夹持器，其浸入固定的容纳颗粒散粒物料的容器中。配属于工件夹持器的运动单元用于使工件围绕其轴线进行旋转或交替地运动或者使工件在研磨颗粒中(旋转地并且振动地)以变化的旋转速度和浸入深度进行不同的运动。
[0004]作为对夹紧在工件夹持器上的工件本身的平移运动的备选或补充，容纳加工介质的容器也可以相对于例如本身至少围绕其自身轴线旋转的工件运动，例如围绕自身轴线和/或沿着例如形式为圆形轨道的轨道曲线运动。如果只有容器运动并且工件本身不进行平移运动，则这也称为“浸渍研磨”或者“浸渍抛光”，因此其是拖曳磨光的特殊形式。
[0005]现代为了对工件进行表面加工普遍使用的设备，如前述类型的浸渍和/或拖曳磨光机为了自动化地运行通常包括按编程技术设置的控制装置，其至少能够按照可在输入装置中输入的不同转速、运动速度和加工时长控制工件夹持器的旋转驱动器以及必要时也能控制工件夹持器的平移驱动器和/或容器的(旋转)驱动器。
[0006]DE 10 2011 015 750 Al描述了另一种用于表面加工工件的方法和设备，其尤其设置用于无破坏地加工非常敏感的工件，尤其是公差非常小的光学透镜形式的工件。在这种情况下，工件夹持器由程序控制的机械手如工业机器人运载，以便在加工期间使夹紧在工件夹持器上的工件围绕多个不同的轴线翻转并且在此改变在容器中运动的研磨和/或抛光颗粒相对于工件的不连续表面区域的撞击角并且因此能够针对相应的工件表面区域实现期望的研磨和/或抛光作用。机械手能够按照期望连续地使夹紧在工件夹持器上的工件以恒定的或者可调节的不同旋转速度和/或旋转方向围绕工件夹持器的轴线旋转和/或在由研磨和/或抛光颗粒组成的散粒物料内平移式地运动或者使工件浸入散粒物料内。容器本身可以包括受控的旋转驱动器，以便使其分别以期望的旋转速度旋转并且改变颗粒相对于工件的撞击速度。
[0007]在按照本发明所属类型的研磨或抛光方法中使用的研磨和/或抛光颗粒通常原则上可以根据待加工工件具有各不相同的特性并且例如源于自然(例如源于有机材料，如核桃壳或者椰子壳、木材、樱桃核等)、源于矿产(如源于硅酸盐、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态加工介质、例如水(其可掺杂有添加剂如表面活性剂)的情况下以湿加工的形式进行滑动研磨加工。
[0008]然而业已证明，在与工件穿过研磨和/或抛光颗粒的平移运动叠加的工件围绕工件夹持器的旋转运动(可能沿顺时针方向也可能沿逆时针方向，也就是沿不同的旋转方向)中，可能至少局部地进行不能让人满意的工件表面加工，尤其针对具有相对复杂的几何形状、如具有槽、侧凹或者具有或多或少的较大空腔、凹处等的工件会出现这种情况。原因主要在于，颗粒在相对于颗粒散粒物料旋转的工件附近被后者带动，因此颗粒散粒物料相对于工件在工件表面上的相对运动明显小于工件本身的旋转速度(或者小于与容器共同旋转的颗粒散粒物料的旋转速度)。如上所述，这特别适用于以下情况，即工件配设有表面结构如槽或侧凹等或者工件具有一个或多个较大的空腔或凹处，在加工期间颗粒散粒物料可沉积其中并且被旋转的工件带动。
[0009]在现有技术中，主要尝试通过以下方式解决这个问题，S卩，使工件以尽可能高的旋转速度旋转，然而这要求较高的驱动技术耗费并且限制了最大转速。此外业已证明，在工件以较高的旋转速度沿顺时针或者逆时针旋转时，简单地转换旋转方向也不能完全解决这个问题。关于相对较大的工件空腔或凹处，如在工件的形式为瓶子或者其它容器或具有成型腔的模具的情况下，非常高的旋转速度也只能在(过)长的加工时间之后才能实现包围这些工件空腔或凹处的内壁的令人满意的表面加工。
[0010]DE 20 2009 008 070 Ul描述了一种设置用于拖曳磨光机的工件夹持器，其能够旋转的工件支架(待加工的工件可张紧在其上)以5°至35°之间的倾斜角相对于工件夹持器本身的张紧装置布置，其中，倾斜角尤其可以在上述角度范围与0°的角度(垂直布置)之间调节。以此方式，以有效的方式减少了颗粒在槽或侧凹中的沉积，因为颗粒由于本身运行期间的倾斜旋转轴线又从工件的这种表面结构中排出。然而在此也存在前述的形成速度梯度的问题，其中，颗粒越靠近工件，颗粒相对于旋转工件的相对速度越小。
[0011]因此，本发明所要解决的技术问题在于，以简单且成本低廉的方式这样对本文开头所述类型的用于工件表面加工的方法和设备进行扩展设计，从而能够有效地解决靠近工件的颗粒与旋转的工件的随动问题和由此造成的表面加工效率损失，并且尤其也能在经济上可接受的加工时间内对具有相对较大的空腔或凹处的工件进行令人满意的表面加工。
[0012]在方法技术方面，所述技术问题按照本发明通过一种本文开头所述类型的方法由此解决，即所述工件和/或容纳由研磨和/或抛光材料组成的散粒物料的容器
[0013]-在最高为5s的周期循环中在至少一个第一旋转速度与至少一个第二旋转速度之间来回地加速；和/或
[0014]-在连续的加速度下以连续不同的旋转速度旋转。
[0015]在设备技术方面，所述技术问题按照本发明通过一种本文开头所述类型的用于工件表面加工的设备解决，控制装置设计用于在运行期间
[0016]-使工件夹持器的旋转驱动器和/或容器的旋转驱动器在最高为5s的周期循环中在至少一个第一旋转速度与至少一个第