DE10118596A1

DE10118596A1 - Vorrichtung zur Bearbeitung einer Wandfläche einer Ausnehmung

Info

Publication number: DE10118596A1
Application number: DE10118596A
Authority: DE
Inventors: Werner Huettig
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2002-10-17
Anticipated expiration: 2021-04-13
Also published as: DE10118596B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Bearbeitung einer Wandfläche (2) in einer Ausnehmung (3), insbesondere zum Entgraten eines Übergangsbereiches (5) aufeinandertreffender Ausnehmungen (3, 6). Hierzu hat die Vorrichtung (1) eine rohrförmige Lanze (8), die mit einem Hochdruckfluid versorgt wird, welches im Bereich eines vorderen Endabschnittes (11) durch eine Austrittsöffnung (10) austritt. Dadurch wird eine der Austrittsöffnung (10) gegenüberliegende Ausformung (12) mit einer Schneidkante (15) gegen die Wandfläche (2) gepreßt, wodurch die Bearbeitung wesentlich erleichtert wird. Dabei können auch komplizierte Geometrien der Ausnehmung (3), insbesondere auch Wölbungen und Hinterscheidungen, zuverlässig bearbeitet werden. Durch den Fluiddruck werden zugleich vorstehende Partikel abgetrennt und abtransportiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung einer Wandfläche einer Ausneh mung, insbesondere im Übergangsbereich mehrerer aufeinandertreffender oder einander kreuzender Ausnehmungen eines Bauteiles, mit einer um ihre Längsachse drehbaren Lanze, die im Bereich eines in die Ausnehmung einführbaren Endabschnittes eine Aus trittsöffnung für ein Fluid aufweist.

Eine solche Vorrichtung wird in der Praxis eingesetzt, um den bei dem Einbringen mehre rer Ausnehmungen mittels eines Bohrwerkzeuges unvermeidbaren Grat zu entfernen. Dieser bildet sich insbesondere bei solchen Ausnehmungen aus, die in einem spitzen Winkel aufeinandertreffen. Das Entfernen der Grate ist jedoch dann unumgänglich, wenn diese im späteren Betriebszustand, beispielsweise bei Bauteilen eines Verbrennungs motors, abgetrennt werden könnten, und damit eine Beschädigungen verursachen könnten.

Eine hierfür geeignete Vorrichtung zur Entgratung von Mündungspunkten wenigstens zweier Bohrungen im Inneren eines Bauteiles zeigt bereits die DE 40 15 412 C1. Hierbei wird eine rotierende Lanze an eine Hochdruck-Wasserversorgung angeschlossen. An mehreren am Umfang gegenüberliegenden Austrittskanälen tritt das Wasser mit hohem Druck aus und gelangt so auf die zu entgratenden Wandabschnitte der Bohrungen, deren störende Bestandteile dabei entfernt werden. Zur Beherrschung der radialen Rückstoß kräfte beim Austritt des Wasserstrahles aus dem Austrittskanal der Sonde ist jedem Aus trittskanal ein weiterer Austrittskanal zugeordnet, der am Umfang gegenüberliegend an geordnet und entgegengesetzt ausgerichtet ist. Beispielsweise tritt der Wasserstrahl aus der rotierenden Sonde aus dem ersten Austrittskanal nach axial vorn und aus dem ge genüberliegenden Austrittskanal nach axial hinten aus. Damit ist sichergestellt, daß nicht nur radiale Kraftkomponenten, sondern auch axiale Kraftkomponenten kompensiert wer den. Der rotierende Antrieb der Sonde bewirkt dabei, daß der Grat durch den Wasser strahl sicher getroffen wird.

Als nachteilig hat es sich dabei erwiesen, daß die Bearbeitung des Bauteiles mittels des Wasserstrahles nur eingeschränkt möglich ist. Insbesondere kann durch den Wasser strahl im wesentlichen lediglich ein Abtrennen aus der Wandfläche hervortretender Be standteile erreicht werden, was jedoch wesentlich durch die Werkstoffeigenschaften des Bauteiles mitbestimmt wird, während beispielsweise eine Glättung oder Nachbearbeitung der Wandfläche ausgeschlossen ist.

Es ist weiterhin durch die DE 35 07 923 A1 eine Strahleinrichtung zum Entgraten von ringförmigen Zonen an Werkstückober- oder Innenflächen an Bohrungsmündungen oder Bohrungskreuzungen bekannt, bei der ein Hochdruckflüssigkeitsstrahl aus einem Düsen kopf austritt. Die Düsenkopföffnung ist dabei als eine Ringdüse zum Erzeugen eines etwa kegelförmigen oder zylinderförmigen Hohlstrahles ausgeführt. Die Düsenöffnung wird koaxial zu der jeweils zu entgratenden Ringzone positioniert. Hierdurch kann auf eine Bewegung des Düsenkopfes verzichtet werden und zugleich die Pumpenleistung verrin gert werden, da kein Vollstrahl der Flüssigkeit erzeugt werden muß.

Als problematisch hat sich hierbei jedoch in der Praxis die umständliche Positionierung des Düsenkopfes bei solchen Bohrungen erwiesen, die nicht senkrecht aufeinandertref fen. Der Hohlstrahl trifft dann nicht mehr mit der erforderlichen Zuverlässigkeit auf den Randbereich der Bohrung, wobei insbesondere auch eine unerwünschte Druckdifferenz des Hohlstrahles auftreten kann. Zudem werden auf diese Weise nur solche Abschnitt der Wandfläche entgratet, die der in die Bohrung einzuführenden Lanze gegenüberlie gen, was jedoch aus konstruktiven Gründen nicht immer realisierbar ist.

Es sind ferner durch die DE 35 21 450 A1 und die DE-OS 21 29 768 auch mechanische Vorrichtungen zum Entgraten bekannt. Durch eine Betätigung des verstellbaren Schneidwerkzeuges kann in beiden Fällen eine verbesserte Zugänglichkeit des Werk zeuges auch im Inneren von Bohrungen erreicht werden.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszuführen, daß dadurch die Bearbeitung der Wandflä chen im Übergangsbereich der Ausnehmungen wesentlich verbessert werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentan spruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß ist also eine Vorrichtung vorgesehen, bei der die Lanze an ihrem En dabschnitt eine der Austrittsöffnung für das Fluid abgewandte Ausformung zur mechani schen Bearbeitung der Wandfläche aufweist. Hierdurch wird eine optimale Bearbeitung der Wandfläche im Übergangsbereich der Ausnehmungen erreicht, indem durch die Ausformung eine mechanische Bearbeitung erfolgt, die nicht lediglich auf eine trennende Bearbeitung beschränkt ist. Diese Bearbeitung kann dabei zusätzlich zum Abtrennen der gegenüber der Wandfläche hervortretenden Bestandteile erfolgen, so daß in einem ge meinsamen Arbeitsgang sowohl eine mechanische als auch eine hydraulische Bearbei tung durchgeführt werden kann. Die Lanze wird dabei durch den an der Austrittsöffnung austretenden Flüssigkeitsstrahl mit der Ausformung gegen die Wandfläche gepreßt, wo durch eine ausreichende Anpreßkraft sichergestellt werden kann. Die Anpreßkraft kann dabei in einfacher Weise durch den Fluiddruck, die Beschaffenheit der Austrittsöffnung oder den Austrittswinkel bestimmt werden. Weiterhin kann anstelle einer Flüssigkeit auch Druckluft eingesetzt werden, um so beispielsweise eine trockene, ausschließlich mecha nische Bearbeitung der Wandfläche zu ermöglichen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dabei nicht auf den Einsatz zum Entgraten des Übergangsbereiches beschränkt, son dern kann darüber hinaus allgemein zu Bearbeitung von Wandflächen der Ausnehmun gen, beispielsweise auch mit Hinterschneidungen, eingesetzt werden.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird dadurch er reicht, daß die Ausformung eine Schneidkante aufweist. Hierdurch wird mittels der Schneidkante der störende Grat entfernt, indem diese durch den Fluiddruck gegen die Wandfläche anliegt bzw. in vortretende Bestandteile eingreift und diese abtrennt, ohne daß hierzu eine Nachbearbeitung erforderlich ist. Die Schneidkante kann dabei auch be weglich an dem Endabschnitt der Lanze angeordnet sein, und beispielsweise in Abhän gigkeit des Fluiddruckes eine gewünschte Bearbeitungsposition einnehmen.

Dabei ist es auch besonders praxisnah, wenn die Ausformung eine Reibfläche aufweist. Die Reibfläche kann dabei mit Schleifkörnern, beispielsweise Diamantkörnern, versehen sein, um so eine Feinbearbeitung der Wandfläche zu ermöglichen. Dabei kann die Reib fläche auch auswechselbar sein, um dadurch eine Bearbeitung in einzelnen aufeinan derfolgenden Arbeitsschritten mit unterschiedlichen Korngrößen zu ermöglichen. Die Reibfläche kann weiterhin in Richtung der Längsachse der Lanze mit unterschiedlichen Reibeigenschaften ausgestattet sein, um so entsprechend der Einführtiefe der Lanze eine Grob- oder Feinbearbeitung durchführen zu können.

Eine weitere, besonders günstige Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird da durch erreicht, daß die Lanze eine durch den Fluiddruck erzeugbare Verformbarkeit auf weist, durch welche die Ausformung an die Wandfläche der Ausnehmung anpreßbar ist. Hierdurch wird die Ausformung durch den aufgebrachten Fluiddruck selbsttätig an die Wandfläche angepreßt, ohne daß hierzu eine Verlagerung der Vorrichtung bzw. einer Lanzenaufnahme erforderlich ist. Die vorgesehene Drehbewegung der Lanze kann da durch mit einem geringen Aufwand durchgeführt werden. Zudem kann die Lanze einen gegenüber der Ausnehmung deutlich verringerten Außendurchmesser aufweisen, um so das Einführen der Lanze in die Ausnehmung zu erleichtern.

Dabei ist es auch besonders erfolgversprechend, wenn die Lanze elastisch verformbar ist. Auf diese Weise kann die Lanze auch bei gekrümmten Ausnehmungen eingesetzt werden, ohne daß die Qualität der Oberflächenbearbeitung eingeschränkt wird, weil die Andruckkraft durch das gegenüber der Ausformung austretende Fluid unmittelbar erzeugt wird. Dabei wird zugleich der Steuerungs- und Überwachungsaufwand beim Einsatz der Vorrichtung verringert.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird da durch erreicht, daß die Lanze zugleich als ein Bohrwerkzeug ausgeführt ist. Hierdurch kann in einem einzigen Arbeitsgang sowohl die Ausnehmung durch das Bohrwerkzeug in das Bauteil eingebracht werden als auch die Oberflächenbeschaffenheit der Wandfläche in der gewünschten Weise beeinflußt werden. Das Bohrwerkzeug hat hierzu eine Aus trittsöffnung, die in einem Endabschnitt oder auch einem demgegenüber zurückgesetzten Abschnitt angeordnet ist und so zu einer wesentlichen Verbesserung der eingebrachten Ausnehmung beiträgt. Eine zusätzliche Nachbearbeitung der Wandfläche ist dabei nicht erforderlich.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be schrieben. Diese zeigt jeweils in einer geschnittenen Seitenansicht in

Fig. 1 eine erfindungsgemäße, in eine Ausnehmung eingeführte Vorrichtung;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Bearbeitung einer Wandfläche 2 einer Ausnehmung 3. Die als Bohrung ausgeführte Ausnehmung 3 eines Bauteiles 4 trifft in einem Übergangsbereich 5 auf eine weitere Ausnehmung 6, wo sich herstellungsbe dingt ein unerwünschter Grat bildet. Die Vorrichtung 1 ist hierzu mit einer um ihre Längs achse 7 drehbaren Lanze 8 ausgestattet. Die rohrförmige Lanze 8 ist mit einem Anschluß 9 für ein Hochdruckfluid ausgestattet, welches durch eine Austrittsöffnung 10 im Bereich eines Endabschnittes 11 austritt. Durch den Druck des austretenden Fluides wird eine der Austrittsöffnung 10 gegenüberliegende Ausformung 12 gegen die Wandfläche 2 selbsttätig angepreßt.

Die konstruktive Ausgestaltung wird anhand der Fig. 2 näher ausgeführt, die eine ver größerte seitliche Schnittdarstellung der Vorrichtung 1 zeigt. Zu erkennen ist die rohrför mige Lanze 8, in die durch den Anschluß 9 das Hochdruckfluid einströmt und im Endab schnitt 11 mit einem Winkel α gegenüber der Längsachse 7 austritt. Der Austrittsöffnung 10 benachbart angeordnet ist dabei eine Schneidfläche 13, durch die mit der Lanze 8 zugleich eine spanende Bearbeitung der in Fig. 1 gezeigten Ausnehmung 3 ermöglicht wird. An einer der Austrittsöffnung 10 gegenüberliegenden Seite der Lanze 8 ist die Ausformung 12 angeordnet, die mit einer Reibfläche 14 und einer Schneidkante 15 aus gestattet ist. Durch den Fluiddruck wird eine ausreichende Anpreßkraft gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Wandfläche 2 sichergestellt, wodurch eine zuverlässige Bearbeitung ermöglicht wird. Die Lanze 8 kann zudem eine elastische Verformbarkeit aufweisen, durch die der Einsatz der Vorrichtung 1 auch auf gebogene Ausnehmungen, Umlenkun gen, Hinterschneidungen oder Querschnittserweiterungen ausgedehnt werden kann, bei denen nach dem Stand der Technik keine ausreichende Anpreßkraft übertragen werden konnte.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Vorrichtung

2

Wandfläche

3

Ausnehmung

4

Bauteil

5

Übergangsbereich

6

Ausnehmung

7

Längsachse

8

Lanze

9

Anschluß

10

Austrittsöffnung

11

Endabschnitt

12

Ausformung

13

Schneidfläche

14

Reibfläche

15

Schneidkante
α Winkel

Claims

1. Vorrichtung zur Bearbeitung einer Wandfläche einer Ausnehmung, insbesondere im Übergangsbereich mehrerer aufeinandertreffender oder einander kreuzender Aus nehmungen eines Bauteiles, mit einer um ihre Längsachse drehbaren Lanze, die im Bereich eines in die Ausnehmung einführbaren Endabschnittes eine Austrittsöff nung für ein Fluid aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze (8) an ihrem Endabschnitt (11) eine der Austrittsöffnung (10) für das Fluid abgewandte Ausfor mung (12) zur mechanischen Bearbeitung der Wandfläche (2) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausformung (12) eine Schneidkante (15) aufweist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausformung (12) eine Reibfläche (14) aufweist.

4. Vorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Lanze (8) eine durch den Fluiddruck erzeugbare Verform barkeit aufweist, durch welche die Ausformung (12) an die Wandfläche (2) der Aus nehmung anpreßbar ist.

5. Vorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Lanze (8) elastisch verformbar ist.

6. Vorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Lanze (8) zugleich als ein Bohrwerkzeug ausgeführt ist.