DE10132451A1

DE10132451A1 - Vorrichtung zum Abtragen von einem im Inneren eines Werkstücks angeordneten Material

Info

Publication number: DE10132451A1
Application number: DE10132451A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Hopf; Frank Dahlmanns; Aron Mattis
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2003-01-30
Also published as: CN100366387C; DE50203902D1; WO2003004219A1; HUP0400383A2; EP1406749B1; CN1524028A; EP1406749A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abtragen von einem im Inneren eines Werkstücks (8) angeordneten Material, wobei wenigstens eine Strahlerzeugungseinheit (5, 6) zum Erzeugen eines Stoffstrahls (4) vorgesehen ist, vorgeschlagen, die bzw. das gerade für innenliegende, schwer zugängliche Bereiche des Werkstücks (8) verwendbar ist und gleichzeitig eine Verbesserung der Dauerfestigkeit des Werkstücks (8) gewährleistet. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass eine im Inneren des Werkstücks (8) angeordnete Richteinheit (12) zum Richten des Stoffstrahls (4) auf einen vorgegebenen Bereich des Werkstücks (8) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtragen von einem im Innern eines Werkstücks angeordneten Material nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Bislang werden innenliegende, schwer zugängliche Bohrungsverschneidungen eines Werkstücks mittels verschiedenster Verfahren wie das Druckfließläppen, der thermischen Entgrat-Methode, dem hydroerosiven Verrunden oder der elektrochemischen Bearbeitung entgratet bzw. verrundet. Beispielsweise wird beim Druckfließläppen eine zähe, auf Silikonöl basierende Masse, die mit abrasiven Partikeln gemischt ist, durch die vorhandenen Hohlräume gepresst, wodurch z. B. Grate abgetragen werden.

Häufig werden Komponenten, beispielsweise für den Einspritzbereich von Verbrennungskraftmaschinen, bei vergleichsweise hohen Drücken pulsierend belastet. Hierfür müssen diese Komponenten besonders dauerfest ausgelegt werden. Grate, scharfe Kanten und Kerben im Innenbereich dieser Komponenten stellen eine entscheidende Reduktion der Zeitfestigkeit dar. Diesen Anforderungen entsprechend sind jeweils saubere, gratfreie und definiert verrundete Konturen erforderlich.

Darüber hinaus müssen auch für bestimmte Anwendungsfälle in innenliegenden, schwer zugänglichen Bereichen des Werkstücks gegebenenfalls Hohlräume erzeugt werden.

Die bisher gebräuchlichen Verfahren bzw. Vorrichtungen weisen hierbei zahlreiche Nachteile auf, wie z. B. lange Bearbeitungszeiten, hoher Verschleiß in Fördereinrichtungen und Zuleitungen, hoher Reinigungsaufwand nach dem Bearbeiten, geringe Prozessstabilität, Erzeugen von Zugeigenspannungen, gegebenenfalls Prüfung und Nacharbeit der Werkstücke sowie relativ hohe Kosten.

Zur materialabtragenden Bearbeitung von Werkstücken sind darüber hinaus bereits Vorrichtungen und Verfahren im Einsatz, die mittels eines Wasser-, Laser- oder Plasmastrahls die Werkstücke bearbeiten (vgl. u. a. DE 198 49 872 A1, und DE 196 48 296 A1, DE 196 19 202 A1 sowie US 4,817,874). Diesen Vorrichtungen bzw. Verfahren gemeinsam ist, dass aufgrund der derzeit realisierbaren Dimensionen der Strahlerzeugungseinheiten lediglich von außen Material des Werkstücks abgetragen werden kann. Gerade innenliegende, schwer zugängliche Bohrungsverschneidungen oder dergleichen können mit entsprechenden Vorrichtungen bzw. Verfahren nicht bearbeitet werden.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Vorrichtung zum Abtragen von einem im Inneren eines Werkstücks angeordneten Material vorzuschlagen, die gerade für innenliegende, schwer zugängliche Bereiche des Werkstücks verwendbar ist und gleichzeitig eine Verbesserung der Dauerfestigkeit des Werkstücks gewährleistet.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Vorrichtung der einleitend genannten Art, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.

Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch aus, dass eine im Inneren des Werkstücks angeordnete Richteinheit zum Richten des Stoffstrahls auf einem vorgegebenen Bereich des Werkstücks vorgesehen ist.

Mit Hilfe einer derartigen Richteinheit kann der Stoffstrahl auch auf innenliegende, schwer zugängliche Bereiche wie Bohrungsverschneidungen, Hinterschneidungen oder dergleichen gerichtet werden.

Weiterhin werden aufgrund der Impulswirkung des Stoffstrahls, wobei durch den Aufprall des Stoffstrahls auf dem Werkstück, vorteilhafte Verdichtungen des Gefüges erreicht und somit Druckeigenspannungen des Werkstücks erzeugt. Durch das Erzeugen von Druckeigenspannungen in den entsprechenden Bereichen wird in vorteilhafter Weise die Dauer- bzw. Schwingfestigkeit der Werkstücke wesentlich erhöht, so dass Werkstücke, die insbesondere pulsierenden Belastungen während Ihres Einsatzes standhalten müssen, deutlich höhere Standzeiten aufweisen.

Gegenüber den Verfahren gemäss dem Stand der Technik zum Abtragen von innenliegendem, schwer zugänglichem Material reduziert sich vor allem die Bearbeitungszeit, der Reinigungsaufwand des Werkstücks nach der Bearbeitung sowie die Betriebskosten und zudem erhöht sich die Prozesssicherheit bei einem vergleichsweise hohen Abtrag.

Vorzugsweise wird insbesondere für die Strahlerzeugungseinheit auf bereits vielfach bewährte Standardkomponenten sowie auf vergleichsweise wirtschaftlich günstige Verbrauchsstoffe zurückgegriffen, was wiederum sowohl die Kosten als auch die Prozesssicherheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung positiv beeinflusst.

Vorteilhafterweise ist eine Strahlrichtung des Stoffstrahls im Wesentlichen zwischen 45 Grad und 180 Grad in Bezug auf eine Transportrichtung des Stoffs der Strahlungseinheit vorgesehen, wobei die Transportrichtung des Stoffs der Strahlungseinheit längs eines Zufuhrelementes zur Zuführung des Stoffs zu einer Austrittsöffnung, Düse oder dergleichen gerichtet ist. Beispielsweise kann als Zufuhrelement eine Sonde vorgesehen werden, die in eine Bohrung, Ausnehmung oder dergleichen einzubringen ist.

Gemäß der Erfindung kann an beliebiger Stelle der Bohrung, insbesondere an einem innenliegenden Endbereich der Bohrung, der gegebenenfalls durch eine zweite Bohrung, Ausnehmung oder dergleichen definiert wird, entsprechendes Material, wie beispielsweise Grate, scharfe Kanten und/oder Kerben, die bei der Herstellung der Bohrung oder dergleichen erzeugt wurden, abgetragen werden.

Für zahlreiche Anwendungen müssen entsprechende Grate, scharfe Kanten und/oder Kerben vorzugsweise in einem Winkel von ca. 90 Grad und/oder größer in Bezug auf die Transportrichtung des Stoffes abgetragen werden. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Richteinheit kann ein entsprechend stark abgewinkelter Stoffstrahl erzeugt und auf die vorgegebenen Bereiche gerichtet werden. Im Allgemeinen ist davon auszugehen, dass der Stoffstrahl eine im Wesentlichen kegelförmige Form aufweist.

In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung sind das Werkstück, die Richteinheit und/oder die Strahlungserzeugungseinheit wenigstens teilweise bewegbar ausgebildet. Mit Hilfe dieser Maßnahme wird ermöglicht, dass die Strahlungsrichtung des Stoffstrahls zu verändern ist, wodurch beliebig geformte, insbesondere dreidimensional ausgebildete Bereiche des Werkstücks abgetragen werden können.

Vorteilhafterweise ist die Form der Richteinheit und/oder der Strahlungserzeugungseinheit an das Werkstück angepasst. Beispielsweise ist ein Zufuhrelement der Strahlungserzeugungseinheit an eine Bohrung, Ausnehmung oder dergleichen, in die das Zufuhrelement einzuführen ist, angepasst.

Eine Anpassung wenigstens von einem Teil der Richteinheit an eine Bohrung, Ausnehmung oder dergleichen des Werkstücks ist von Vorteil, so dass diese in das Werkstück relativ einfach einzuführen ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Form der Richteinheit wenigstens teilweise an den vorgegebenen Bereich des Werkstücks angepasst. Mit Hilfe dieser Maßnahme wird möglich, dass nahezu beliebig ausgebildete, insbesondere dreidimensionale Bereiche abgetragen werden können, ohne dass gegebenenfalls das Werkstück, die Richteinheit und/oder Strahlerzeugungseinheit zu bewegen sind.

Vorzugsweise kann jedoch mit Hilfe einer entsprechend angepassten Form der Richteinheit bzw. Teile von dieser in Kombination mit einer Bewegung vor allem der Richteinheit bzw. Teile von dieser ein Abtragen von einem im Inneren des Werkstücks angeordneten Material vorteilhaft gewährleistet werden.

Vorzugsweise umfasst die Richteinheit wenigstens ein im Strahlengang des Stoffstrahls angeordnetes Reflexionselement. Dieses Reflexionselement ermöglicht insbesondere ein vergleichsweise starkes Umlenken des Stoffstrahls und somit einen nahezu beliebig ausrichtbaren Stoffstrahl zum Abtragen besonders schwer zugänglicher Innenbereiche des Werkstücks.

Ein radial und/oder axial bewegbares Reflexionselement ist besonders von Vorteil. Entsprechende Bewegungen des Reflexionselements bzw. der Richteinheit, des Werkstücks und/oder der Strahlerzeugungseinheit werden insbesondere mittels einer Steuerungseinheit in vorteilhafter Weise zur definierten Abtragung des vorgegebenen Bereichs gesteuert.

Vor allem das Reflexionselement der Richteinheit besteht wenigstens teilweise aus nahezu verschleißfestem Werkstoff wie z. B. Hartmetall, insbesondere Ultrafeinstkorn-Hartmetall, Keramik oder dergleichen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eine Reflexionsfläche in einer Ausnehmung des Reflexionselementes angeordnet. Gegebenenfalls ist die Ausnehmung wenigstens als u-, v-, parabelförmige oder vergleichbare Ausnehmung bzw. als Abflachung möglicherweise eines runden, polygonförmigen Elementes ausgebildet. Hierbei kann das Reflexionselement beispielsweise u. a. als ebene Prallplatte ausgebildet werden.

Vorzugsweise umfasst das Reflexionselement mehrere Reflexionsflächen, die in vorteilhafter Weise in axialer Richtung hintereinander und/oder in radialer Richtung nebeneinander am Reflexionselement angeordnet sind. Hiermit wird gewährleistet, dass eine gegebenenfalls auftretende Abrasion des Reflexionselementes im Bereich der Reflexionsfläche möglichst zu keinen nachteiligen Wirkungen vor allem für den vorgegebenen, abzutragenden Bereich führt.

Vorteilhafterweise ist die Ausnehmung als in axialer Richtung des Reflexionselementes längsgerichtete Ausnehmung, z. B. als Nut oder dergleichen, ausgebildet. Hierbei kann das Reflexionselement in axialer Richtung kontinuierlich und/oder schrittweise bewegt werden, so dass eine definierte Abtragung des Materials im vorgegebenen Bereich selbst bei Abrasion des Reflexionselementes ermöglicht wird.

Alternativ oder in Kombination hierzu kann bei radialsymmetrischer Anordnung mehrerer Reflexionsflächen am Reflexionselement ein kontinuierliches und/oder schrittweises radiales Verdrehen des Reflexionselements vorgesehen werden.

Darüber hinaus kann das Reflexionselement sowohl in radialer als auch in axialer Richtung eine nahezu durchgängige Reflexionsfläche aufweisen, wobei die Reflexionsfläche eine beliebige dreidimensionale Form aufweisen kann, die insbesondere an den vorgegebenen Bereich angepasst ist. Eine entsprechende Reflexionsfläche kann gegebenenfalls während dem Abtragungsvorgang vom Stoffstrahl abgefahren bzw. abgescannt werden.

In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung umfasst der Stoffstrahl wenigstens einen Fluidstrahl und/oder einen Feststoffstrahl mit zahlreichen Strahlkörpern. Beispielsweise kann der Fluidstrahl als Wasserstrahl, Luftstrahl, Ölstrahl oder dergleichen ausgebildet werden. Vor allem bei der Verwendung eines Wasserstrahls kann gegebenenfalls auf eine nachfolgende, aufwendige Reinigung des Werkstücks weitestgehend verzichtet werden. Möglicherweise kann lediglich ein vergleichsweise kurzes Spülen des Werkstücks mit Wasser oder Druckluft vorgesehen werden.

Vorzugsweise sind die Strahlkörper im Wesentlichen kugelförmig ausgebildet und/oder bestehen aus Keramik, Stahl, Stahlschrot, Sand, Quarz, Silikat, Korund, Olivin oder dergleichen. Beispielsweise weisen die Strahlkörper einen Durchmesser kleiner als 1 mm auf, insbesondere zwischen 70 und 125 µm.

Generell wird durch die Zumischung eines Feststoffstrahls zu einem Fluidstrahl die Abtragungswirkung vorteilhaft beeinflusst. Gegebenenfalls sind die Strahlkörper derart auszubilden, dass diese aufgrund ihrer weitgehend kugelförmigen Gestalt die Abrasion des Reflexionselementes minimieren und beim Aufprall größtenteils deformiert werden, insbesondere platzen bzw. brechen, und somit vergleichsweise scharfe Kanten erhalten bzw. splittriger werden, wodurch das Abtragen des vorgegebenen Bereichs zusätzlich positiv verändert und das Abtragen des Reflexionselementes weitgehend reduziert wird. Gegebenenfalls können hierfür auch hohlkugelförmige Strahlkörper vorgesehen werden.

Insbesondere die Oberflächengüte und der Abtrag am Werkstück können über die Korngröße der Strahlkörper bzw. die verwendeten Arbeitsdrücke beeinflusst werden. Gegebenenfalls sind auch mehrere, aufeinander abgestimmte Bearbeitungsphasen mit unterschiedlichen Arbeitsdrücken sowie mit verschiedenen Stoffstrahlen, insbesondere mit verschiedenen Fluiden und/oder Feststoffen mit unterschiedlichen Strahlkörpern bzw. Strahlkörperdurchmessern, von Vorteil.

Vorzugsweise fixiert wenigstens ein Fixierelement das Reflexionselement an der Strahlerzeugungseinheit. Mit Hilfe dieser Maßnahme kann gegebenenfalls lediglich eine Baueinheit, die sowohl die Strahlerzeugungseinheit als auch die Richteinheit umfasst, in vorteilhafter Weise vorgesehen werden. Hierdurch wird insbesondere der konstruktive Aufwand für eine Vorrichtung gemäß der Erfindung reduziert.

Vor allem alternativ hierzu kann auch eine weitgehende separat handhabbare Richteinheit bzw. ein entsprechendes Reflexionselement zusätzlich zur Strahlerzeugungseinheit verwendet werden. Diese Maßnahme ermöglicht insbesondere eine höhere Flexibilität bei der Abtragung des Materials im Vergleich zu der zuvor genannten Variante der Erfindung.

In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens ein Schutzelement zum Schützen von nicht abzustrahlender Abschnitte des Werkstücks vorgesehen. Ein entsprechendes Schutzelement kann nachteilige bzw. ungewollte Abtragungen des Werkstücks weitestgehend verhindern.

In einer Variante der Erfindung umfasst das Reflexionselement das Schutzelement. Hiermit reduziert sich der konstruktive Aufwand einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Beispielsweise kann bei einem Herstellen einer Verbindung mittels eines Stoffstrahls von einer Ausnehmung zu einer zweiten Ausnehmung des Werkstücks, wobei z. B. in der zweiten Ausnehmung das Reflexionselement bzw. Schutzelement anzuordnen ist, die gegenüberliegende Wandung der zweiten Ausnehmung vor nachteiliger Abrasion mittels des Schutzelements geschützt werden. Mit dieser Variante der Erfindung kann zugleich bzw. daran anschließend der Übergangsbereich der beiden Ausnehmungen definiert abgetragen bzw. abgerundet werden

Grundsätzlich kann als Strahlerzeugungseinheit eine bereits bekannte Injektorstrahlvorrichtung verwendet werden. Hierbei wird der Feststoff bzw. Abrasivstoff über einen Unterdruck, den der Fluidstrahl in einer Mischkammer erzeugt, angesogen und mit dem Fluidstrahl in einem Mischrohr bzw. Zufuhrelement vermischt und zu einer Düse oder dergleichen transportiert. Anschließend wird mittels eines Reflexionselementes der Stoffstrahl auf den vorgegebenen Bereich gemäß der Erfindung umgelenkt bzw. gerichtet.

Als Variante zum Injektorstrahlen kann auch das sogenannte Suspensionsstrahlen vorgesehen werden. Hierbei werden die Strahlkörper zusammen mit dem Fluid vermischt und anschließend gemeinsam mit Druck beaufschlagt und mittels entsprechend ausgerichteter Öffnungen bzw. Düsen oder dergleichen als Richteinheit wird ein entsprechender Stoffstrahl gemäß der Erfindung erzeugt. Mit Hilfe dieser Variante wird eine wesentlich höhere Flexibilität in der Gestaltung der Zuführung des Stoffstrahls realisierbar, da die Mischung bzw. Suspension bis zum Düsenaustritt bzw. zur Öffnung lediglich unter statischem Druck steht, so dass mit vergleichsweise geringem Aufwand eine stark abgewinkelte Strahlrichtung in Bezug auf die Transportrichtung des Stoffs realisierbar ist, ohne dass relativ starke Verschleißerscheinungen auftreten.

Grundsätzlich kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung sowohl zum Entgraten und/oder Verrunden eines im Inneren eines Werkstücks angeordneten, vorgegebenen Bereichs als auch zur Herstellung eines Hohlraums im Innern eines Werkstücks verwendet werden.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem fixierten Reflexionselement,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren, erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem separaten Reflexionselement,
Fig. 3 verschiedenste Ausführungsformen mehrerer Reflexionselemente in schematischer Darstellung,
Fig. 4 eine schematische Querschnittdarstellung eines Ausschnitts einer weiteren, erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 5 eine schematische Querschnittdarstellung eines Ausschnitts einer weiteren, erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 6 eine schematische Querschnittdarstellung eines Ausschnitts einer weiteren, erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer weiteren, erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Fig. 8 einen schematischen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Suspensionsstrahlvorrichtung.
In Fig. 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Injektorstrahlvorrichtung dargestellt, wobei ein Wasserstrahl 1 einen Abrasivstoff 2 in einer Mischkammer 5 ansaugt, so dass ein Mischstrahl 3 in einer Sonde 6 erzeugt wird. Aus der Sonde 6 tritt ein Stoffstrahl 4 aus, der mittels eines Reflexionselements 7 auf einen vorgegebenen Bereich im Innern eines Werkstücks 8 gerichtet wird. Bei dem vorgegebenen Bereich handelt es sich um einen vergleichsweise schwer zugänglichen Bereich, z. B. da eine Bohrung 9, durch die die Sonde 6 einzuführen ist, einen relativ kleinen Durchmesser beispielsweise von wenigen Millimetern aufweist.
Gemäß Fig. 1 wird mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Durchgang von der Bohrung 9 zu einer zweiten, wesentlich kleineren Bohrung 10 hergestellt. Im Gegensatz zum Stand der Technik kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine genau definierte Abtragung bzw. Verrundung des Übergangsbereichs der beiden Bohrungen 9, 10 hergestellt werden.
Darüber hinaus ist der Fig. 1 zu entnehmen, dass mittels einem Halteelement 11 das Reflexionselement 7 an der Sonde 6 fixiert ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gemäß einem Pfeil P₁ in axialer Richtung der Sonde 6 bewegbar. Zusätzlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einem Pfeil P₂ um die Achse der Sonde 6 drehbar. Hierdurch wird ermöglicht, dass nahezu beliebig ausgebildete Bereiche im Innern des Werkstücks 8 abgetragen werden können. Eine nicht näher dargestellte Steuereinheit steuert hierfür die Bewegung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Generell kann durch Rotation gemäß Pfeil P₂ eine ringförmige Aushöhlung der Bohrung 9 erzeugt werden. Bei der Bohrung 9 kann es sich im Gegensatz zur dargestellten Variante auch um eine Sacklochbohrung handeln.
In Fig. 2 ist eine weitere Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, wobei im Gegensatz zu der Vorrichtung gemäß Fig. 1 kein an der Sonde 6 fixiertes Halteelement 11 vorgesehen ist, sondern eine separate Prallplatte 12, die durch eine zweite Bohrung 13 in das Werkstück 8 eingeführt ist.
Bei dem Werkstück 8 gemäß Fig. 2 handelt es sich beispielsweise um ein sogenanntes Rail (Druckspeicher) aus dem System Common Rail. Das Rail 8 umfasst insbesondere Abzweigungen 14, die jeweils eine Bohrung 15 aufweisen. Im Allgemeinen werden sowohl die Bohrung 13 als auch die Bohrungen 15 mittels spanabhebender Verfahren hergestellt, so dass im Übergangsbereich zwischen den Bohrungen 13, 15 Grate bzw. scharfe Kanten entstehen.
Gemäß der Erfindung wird die Sonde 6 in die Bohrung 15 eingeführt und die Prallplatte 12 in die Bohrung 13, so dass der Stoffstrahl 4 an der Prallplatte 12 derart reflektiert wird, dass dieser den Übergangsbereich in genau vorgegebener Weise entgratet bzw. abrundet. Hierbei ist besonders positiv, dass durch die Impulswirkung des Stoffstrahls 4 beim Aufprall auf das Werkstück 8 eine Verdichtung des Gefüges und somit Druckeigenspannungen des Werkstücks 8 erzeugt werden. Diese Druckeigenspannungen wirken sich vorteilhaft bei der späteren Anwendung des Rails 8 aus, wobei dies insbesondere einer pulsierenden Belastung bei vergleichsweise hohen Drücken ausgesetzt ist.
In Fig. 3 sind unterschiedlich ausgebildete Prallplatten 12schematisch dargestellt. Fig. 3a weist sowohl eine Seiten- als auch einen Frontsicht einer Prallplatte 12 mit planarer, senkrecht zum Stoffstrahl 4 ausgerichteter Reflexionsfläche 16 auf. Die Prallplatte 12 gemäß Fig. 3a entspricht weitgehend der Prallplatte 12 gemäß Fig. 2.
Die Prallplatte 12 gemäß Fig. 3b ist wiederum in Seiten- als auch Frontansicht dargestellt und weist eine planare Reflexionsfläche 16 auf, wobei diese jedoch winklig zur Strahlrichtung des Stoffstrahls 4 angeordnet ist.
In Fig. 3c ist in Seiten- und Frontansicht eine Prallplatte 12 mit mehreren planaren, senkrecht zum Stoffstrahl 4 ausgerichteten Reflexionsflächen 16 dargestellt. Die Prallplatte 12 gemäß Fig. 3c kann gegebenenfalls gemäß Pfeil P₄ um die Längsachse rotiert werden, so dass beispielsweise bei Überschreiten einer vorgegebenen Abrasion der Prallplatte 12 im Bereich des aufprallenden Stoffstrahls 4 die Prallplatte 12 gedreht und/oder längs des Pfeils P₃ verschoben werden kann.
In Fig. 3d ist ein Ausschnitt einer Prallplatte 12 mit einer parabelförmigen Reflexionsflächen 16 dargestellt. Die Reflexionsfläche 16 erstreckt sich in axialer Richtung der Prallplatte 12.
Fig. 3e zeigt eine Prallplatte 12 mit einer parabelförmigen längsgerichteten Nut 17, wobei die Nut 17 im Bereich des Auftreffens des Stoffstrahls 4 eine u-förmige Vertiefung 18 aufweist.
Insbesondere die Nuten 17 der Fig. 3d und 3e können sowohl u-förmig als auch v-förmig ausgebildet werden. Darüber hinaus kann gegebenenfalls die Prallplatte 12 mehrere längsgerichtete Nuten 17 sowie mehrere Vertiefungen 18 aufweisen, so dass zahlreiche Aufprallbereiche auf der Prallplatte 12 realisiert werden.
In Fig. 4 ist eine Prallplatte 12 mit einer sacklochartigen Vertiefung dargestellt. Die sacklochartige Vertiefung, die gegebenenfalls auch als längsgerichtete Nut 17 ausgebildet werden kann, weist die Reflexionsfläche 16 auf. An der Reflexionsfläche 16 wird der Stoffstrahl 4 derart reflektiert, dass der den Übergangsbereich der Bohrung 13 und der Bohrung 15 in vorgegebener Weise abträgt.
Fig. 5 zeigt eine Prallplatte 12 mit mehreren, insbesondere längsgerichteten Nuten 17, wobei aufgrund der drehsymmetrischen Ausbildung die Prallplatte 12 bei Bedarf gemäß Pfeil P₄ verdreht werden kann, so dass eine andere Nut 17 den Übergangsbereich der Bohrung 13 und der Bohrung 15 abträgt.
Gemäß Fig. 6 kann die Prallplatte 12 derart ausgebildet werden, dass durch Drehen der Prallplatte 12 gemäß Pfeil P₄ ein Bearbeitungsablauf vorgesehen werden kann. Hierbei wird die Reflexion des Stoffstrahls 4 derart beeinflusst, dass der Übergangsbereich der Bohrung 15 mit der Bohrung 13 vorteilhaft abgetragen werden kann. Durch die Rotation gemäß Pfeil P₄ und Steuerung der Drehgeschwindigkeit ist auch eine unsymmetrische Bearbeitung möglich. Vorzugsweise können mehrere entsprechende und/oder unterschiedliche Konturen in axialer Richtung hintereinander auf der Prallplatte 12 angebracht werden.
In Fig. 7 ist eine Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, wobei die Prallplatte 12 mit der Prallplatte 12 gemäß Fig. 3b vergleichbar ausgebildet ist. Hierbei trifft der Stoffstrahl 4 auf die Reflexionsfläche 16 in der Weise, dass eine einseitige Aushöhlung des Werkstücks 8 erfolgt. Gegebenenfalls kann die Prallplatte 12 gemäß den Pfeilen P₁ bzw. P₂ verschoben bzw. verdreht werden, so dass auch komplexere, insbesondere rotationssymmetrische Hohlformen im Werkstück 8 erzeugt werden können. Darüber hinaus kann mittels der Vorrichtung gemäß Fig. 7 auch ein Öffnen bzw. Verbinden der Bohrung 9 zu einer nicht näher dargestellten Sacklochbohrung erfolgen.
In Fig. 8 ist eine Suspensionsstrahlvorrichtung dargestellt, wobei das Suspensionsgemisch mittels einer Sonde 19 in das Innere des Werkstücks transportiert wird. Beispielhaft wird gemäß Fig. 8 eine Verbindung zwischen der Bohrung 9 und der Sacklochbohrung 10 hergestellt, wobei gleichzeitig oder zeitlich versetzt ein Hohlraum 20 im Inneren des Werkstücks 8 erzeugt wird. Hierfür wird die Sonde 19 gemäß den Pfeilen P₂ und/oder P₁ verschoben bzw. verdreht. Beispielsweise kann es sich bei dem Werkstück 8 um eine Dieseldüse oder dergleichen handeln.
Grundsätzlich kann durch beliebige Formen der Prallelemente 7, 12 beliebige, komplexere Bereiche im Inneren, insbesondere in schwer zugänglichen Bereichen des Werkstücks 8 abgetragen bzw. verrundet werden. Hierfür kann durch Bewegung der Prallelemente 7, 12, des Werkstücks 8 und/oder der Strahlerzeugungseinheit komplexeste Hohlformen erzeugt werden, insbesondere durch Rotieren, Schwenken und/oder Scannen entsprechender Elemente.
Beispielsweise wird der Abtrag durch Hochdruckwasserstrahlen, die gegebenenfalls bis zu 8000 bar Druck aufweisen, erzeugt, wobei die Abtragwirkung durch Zumischung von abrasiven Zusätzen verstärkt werden kann. Das Prallelement 7, 12 ist vorzugsweise aus einem sehr verschleißfesten Werkstoff hergestellt bzw. weist entsprechende Einsätze oder dergleichen auf.
Generell kann vor allem beim Herstellen einer Verbindung zwischen einem Sackloch und einer zweiten Bohrung oder dergleichen die Form bzw. Ausgestaltung des Verbindungsbereichs, insbesondere der Durchmesser sowie die Geometrie, in vorgegebener Weise hergestellt werden. Der Bohrungsübergang kann in vorteilhafter Weise nahezu beliebig ausgebildet werden, insbesondere rund, elliptisch oder polygonförmig. Eine Möglichkeit ist beispielsweise die Veränderung der Düsengeometrie und des hierdurch erzeugten größeren Strahldurchmessers, wobei eine entsprechend größere Bohrung erzeugt werden kann. Ein konischer, defokussierter Stoffstrahl 4 kann den Bohrungsübergang zusätzlich mit einer vorteilhaften Schräge bzw. Abrundung oder dergleichen versehen.

Claims

1. Vorrichtung zum Abtragen von einem im Inneren eines Werkstücks (8) angeordneten Material, wobei wenigstens eine Strahlerzeugungseinheit (5, 6, 19) zum Erzeugen eines Stoffstrahls (4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Inneren des Werkstücks (8) angeordnete Richteinheit (7, 12, 19) zum Richten des Stoffstrahls (4) auf einen vorgegebenen Bereich des Werkstücks (8) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strahlrichtung des Stoffstrahls (4) im Wesentlichen zwischen 45° und 180° in Bezug auf eine Transportrichtung des Stoffs der Strahlerzeugungseinheit (5, 6, 19) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (8), die Richteinheit (7, 12, 19) und/oder die Strahlerzeugungseinheit (5, 6, 19) wenigstens teilweise bewegbar ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Richteinheit (7, 12, 19) wenigstens an den vorgegebenen Bereich des Werkstücks (8) angepasst ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Richteinheit (7, 12, 19) wenigstens teilweise ein im Strahlengang des Stoffstrahls (4) angeordnetes Reflexionselement (7, 12) umfasst.

6. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Reflexionsfläche (16) in einer Ausnehmung (17, 18) des Reflexionselements (7, 12) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (17, 18) als in axialer Richtung des Reflexionselementes (7, 12) längsgerichtete Ausnehmung (17) ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoffstrahl (4) wenigstens einen Fluidstrahl (1) und/oder einen Feststoffstrahl (2) mit zahlreichen Strahlkörpern umfasst.

9. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Fixierelement (11) das Reflexionselement (7) an der Strahlerzeugungseinheit (5, 6, 19) fixiert.

10. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schutzelement (7, 12) zum Schützen von nicht-abzustrahlender Abschnitte des Werkstücks (8) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflexionselement (7, 12) das Schutzelement (7, 12) umfasst.

12. Verfahren zum Abtragen von im einem Inneren eines Werkstücks (8) angeordneten Material, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Entgraten und/oder Verrunden eines im Inneren eines Werkstücks (8) angeordneten, vorgegebenen Bereichs verwendet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Herstellung eines Hohlraumes im Inneren eines Werkstücks (8) verwendet wird.