DE10118596B4

DE10118596B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Bearbeitung einer Wandfläche einer Ausnehmung

Info

Publication number: DE10118596B4
Application number: DE10118596A
Authority: DE
Inventors: Werner Hüttig
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2021-04-13
Also published as: DE10118596A1

Abstract

Vorrichtung zur Bearbeitung einer Wandfläche einer Ausnehmung, 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 Austrittsöffnung für ein Fluid aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze (8) an ihrem Endabschnitt (11) eine der Austrittsöffnung (10) für das Fluid abgewandte Ausformung (12) zur mechanischen Bearbeitung der Wandfläche (2) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bearbeitung einer Wandfläche einer Ausnehmung, 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 Austrittsöffnung für ein Fluid aufweist.
Eine solche Vorrichtung wird in der Praxis eingesetzt, um den bei dem Einbringen mehrerer 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 Verbrennungsmotors, 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 Rückstoßkräfte beim Austritt des Wasserstrahles aus dem Austrittskanal der Sonde ist jedem Austrittskanal ein weiterer Austrittskanal zugeordnet, der am Umfang gegenüberliegend angeordnet und entgegengesetzt ausgerichtet ist. Beispielsweise tritt der Wasserstrahl aus der rotierenden Sonde aus dem ersten Austrittskanal nach axial vorn und aus dem gege nüberliegenden Austrittskanal nach axial hinten aus. Damit ist sichergestellt, daß nicht nur radiale Kraftkomponenten, sondern auch axiale Kraftkomponenten kompensiert werden. Der rotierende Antrieb der Sonde bewirkt dabei, daß der Grat durch den Wasserstrahl 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 Wasserstrahl im wesentlichen lediglich ein Abtrennen aus der Wandfläche hervortretender Bestandteile 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 Düsenkopf 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 verringert 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 aufeinandertreffen. 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 gegenüberliegen, was jedoch aus konstruktiven Gründen nicht immer realisierbar ist.

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

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszuführen, daß dadurch die Bearbei tung der Wandflächen im Übergangsbereich der Ausnehmungen wesentlich verbessert werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung und einem Verfahren gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 7. Die Unteransprüche 2 bis 6 und 8 bis 12 betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß ist also eine Vorrichtung vorgesehen, bei der die Lanze an ihrem Endabschnitt eine der Austrittsöffnung für das Fluid abgewandte Ausformung zur mechanischen 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 gemeinsamen Arbeitsgang sowohl eine mechanische als auch eine hydraulische Bearbeitung durchgeführt werden kann. Die Lanze wird dabei durch den an der Austrittsöffnung austretenden Flüssigkeitsstrahl mit der Ausformung gegen die Wandfläche gepreßt, wodurch 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 mechanische Bearbeitung der Wandfläche zu ermöglichen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dabei nicht auf den Einsatz zum Entgraten des Übergangsbereiches beschränkt, sondern kann darüber hinaus allgemein zu Bearbeitung von Wandflächen der Ausnehmungen, beispielsweise auch mit Hinterschneidungen, eingesetzt werden.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird dadurch erreicht, 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 beweglich an dem Endabschnitt der Lanze angeordnet sein, und beispielsweise in Abhängigkeit 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 Reibfläche auch auswechselbar sein, um dadurch eine Bearbeitung in einzelnen aufeinanderfolgenden 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 dadurch erreicht, daß die Lanze eine durch den Fluiddruck erzeugbare Verformbarkeit aufweist, 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 dadurch 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 dadurch 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 Austrittsöffnung, 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 beschrieben. Diese zeigt jeweils in einer geschnittenen Seitenansicht in
1 eine erfindungsgemäße, in eine Ausnehmung eingeführte Vorrichtung;
2 eine vergrößerte Darstellung der Vorrichtung.
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 herstellungsbedingt ein unerwünschter Grat bildet. Die Vorrichtung 1 ist hierzu mit einer um ihre Längsachse 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 2 näher ausgeführt, die eine vergrößerte seitliche Schnittdarstellung der Vorrichtung 1 zeigt. Zu erkennen ist die rohrförmige Lanze 8, in die durch den Anschluß 9 das Hochdruckfluid einströmt und im Endabschnitt 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 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 ausgestattet ist. Durch den Fluiddruck wird eine ausreichende Anpreßkraft gegenüber der in 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, Umlenkungen, Hinterschneidungen oder Querschnittserweiterungen ausgedehnt werden kann, bei denen nach dem Stand der Technik keine ausreichende Anpreßkraft übertragen werden konnte.

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

Vorrichtung zur Bearbeitung einer Wandfläche einer Ausnehmung, 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 Austrittsöffnung für ein Fluid aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze (8) an ihrem Endabschnitt (11) eine der Austrittsöffnung (10) für das Fluid abgewandte Ausformung (12) zur mechanischen Bearbeitung der Wandfläche (2) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausformung (12) eine Schneidkante (15) aufweist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausformung (12) eine Reibfläche (14) aufweist.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze (8) eine durch den Fluiddruck erzeugbare Verformbarkeit aufweist, durch welche die Ausformung (12) an die Wandfläche (2) der Ausnehmung anpreßbar ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze (8) elastisch verformbar ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze (8) zugleich als ein Bohrwerkzeug ausgeführt ist.
Verfahren zur Bearbeitung einer Wandfläche einer Ausnehmung, insbesondere im Übergangsbereich mehrerer aufeinander treffender oder einander kreuzender Ausnehmungen eines Bauteiles, mittels einer Vorrichtung nach zumindest einem der einem der Patentansprüche 1 bis 6 die mit einer um ihre Längsachse drehbaren Lanze, die im Bereich eines in die Ausnehmung einührbaren Endabschnittes eine Austrittsöffnung für ein Fluid aufweist, ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Bearbeitung mittels einer der Austrittsöffnung für das Fluid abgewandten Ausformung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze durch den Fluiddruck verformt und dadurch die Ausformung an die Wandfläche der Ausnehmung angepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze elastisch verformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in einem gemeinsamen Arbeitsgang sowohl eine mechanische als auch eine hydraulische Bearbeitung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßkraft durch den Fluiddruck, die Beschaffenheit der Austrittsöffnung und/oder den Austrittswinkel bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Fluid Druckluft eingesetzt wird.