DE102004046365A1

DE102004046365A1 - Tool for the removal of flash at two or more openings of drillings in a component, rotated by a robot hand, has a high pressure fluid opening at the end section of a rotating lance

Info

Publication number: DE102004046365A1
Application number: DE200410046365
Authority: DE
Inventors: Mischa Dipl.-Ing. Plickat (FH); Dezsö Dipl.-Ing. Schilling (FH); Nazario Vocino
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2006-03-30

Abstract

The tool (1) for the removal of flash, especially at the opening of two or more drillings within a component, has a rotating lance (2) with an outflow channel (5) for a high pressure fluid at its end section (4). The outflow channel is generally parallel to the rotary axis (3) of the lance, offset from it in a radial direction. The transit (21) between the fluid feed (6) and outflow channels is rounded or chamfered, to prevent eddies and a pressure drop in the fluid.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entgraten eines Bauteils, insbesondere eines Mündungsbereichs wenigstens zweier Bohrungen im Inneren des Bauteils, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie beispielsweise aus der DE 40 15 412 C1 als bekannt hervorgeht.The invention relates to a device for deburring a component, in particular an orifice region of at least two holes in the interior of the component, according to the preamble of claim 1, as for example from DE 40 15 412 C1 as known.

Eine solche Vorrichtung wird in der Praxis eingesetzt, um Grate im Inneren von Bauteilen (beispielsweise gegossenen Zylinderblöcken aus einem Leichtmetall, oder geschmiedeten Kurbelwellen) zu entfernen. Diese Grate entstehen, wenn die Bauteile nachträglich mit Bohrungen (z.B. für Ölführungskanäle) versehen werden; sie treten insbesondere in solchen Bohrungen auf, die in einem spitzen Winkel aufeinander treffen. Obwohl diese Grate den Ölfluss im Inneren der Bauteile nicht merklich stören, müssen sie entfernt werden, um zu vermeiden, dass sich während des späteren Betriebs Partikel lösen, die zu Beschädigungen benachbarter Bauteile oder zum Ausfall des Aggregats führen können.A Such device is used in practice to make burrs inside of components (for example, cast cylinder blocks a light metal, or forged crankshafts) to remove. These burrs are created when the components are subsequently provided with bores (for example for oil guide channels) become; they occur in particular in such holes, which in meet at an acute angle. Although these ridges affect the flow of oil in the Do not disturb the interior of the components noticeably, they must be removed to to avoid that during later Release operating particles, the damage neighboring components or lead to failure of the unit.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Entgraten von Mündungsbereichen zweier Bohrungen ist aus der DE 40 15 412 C2 bekannt. Sie verwendet eine rotierende Lanze, die an eine Hochdruck-Wasserversorgung angeschlossen ist. An mehreren am Umfang gegenüberliegenden Austrittskanälen tritt das Wasser unter hohem Druck aus und spritzt auf die zu entgratende Bohrungswandung, deren Grat dabei entfernt wird. Die einzelnen Austrittskanäle sind umfangsmäßig gegenüberliegend angeordnet und entgegengesetzt ausgerichtet, wodurch sich die radialen Rückstoßkomponenten der einzelnen austretenden Wasserstrahlen gegenseitig kompensieren. Der rotierende Antrieb der Sonde bewirkt dabei, dass der Grat durch den Wasserstrahl sicher getroffen wird. Die Austrittskanäle können schräg zur Längsachse der Lanze angeordnet werden, so dass der Wasserstrahl der rotierenden Lanze aus einem Austrittskanal nach axial vorn und aus dem gegenüberliegenden Austrittskanal nach axial hinten austritt; auf diese Weise können auch die axialen Rückstoßkomponenten der Wasserstrahlen gegenseitig kompensiert werden.A generic device for deburring of mouth areas of two holes is from the DE 40 15 412 C2 known. It uses a rotating lance connected to a high pressure water supply. The water exits at several outlet channels on the circumference under high pressure and sprays onto the bore wall to be deburred, the burr of which is thereby removed. The individual outlet channels are circumferentially arranged opposite and aligned opposite, whereby the radial repulsion components of the individual exiting water jets compensate each other. The rotating drive of the probe causes the burr to be struck safely by the water jet. The outlet channels can be arranged obliquely to the longitudinal axis of the lance, so that the water jet of the rotating lance exits from an outlet channel axially forward and out of the opposite outlet channel to the rear axially; In this way, the axial recoil components of the water jets can be mutually compensated.

Allerdings stellt sich heraus, dass mit einer solchen Anordnung der Austrittskanäle nur Teilbereiche des Bohrungsgrats optimal beaufschlagt werden können, so dass eine vollständige und saubere Entgratung der Mündungsbereiche nicht sichergestellt werden kann.Indeed turns out that with such an arrangement of the outlet channels only partial areas the Bohrgrats can be optimally acted upon, so that a complete and clean deburring of the mouth areas can not be guaranteed.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die aus der DE 40 15 412 C1 bekannte Vorrichtung in einer solchen Weise weiterzuentwickeln, dass eine prozesssichere und vollständige Entgratung von Bauteilen, insbesondere von Mündungsbereichen zweier oder mehrerer Bohrungen, im Inneren des Bauteils gewährleistet werden kann. Weiterhin soll die Vorrichtung auch zum Entfernen linearer Grate im Außenbereich der Bauteile einsetzbar sein.The invention is therefore the object of the DE 40 15 412 C1 develop known device in such a way that a process-reliable and complete deburring of components, in particular of mouth areas of two or more holes, can be ensured inside the component. Furthermore, the device should also be used for removing linear burrs in the outer region of the components.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The The object is achieved by the Characteristics of claim 1 solved.

Danach weist die Vorrichtung eine rotierende Lanze mit einem Austrittskanal auf, der näherungsweise parallel zur Rotationsachse der Lanze verläuft und im Mündungsbereich radial gegenüber der Rotationsachse der Lanze versetzt ist. Eine im Mündungsbereich des Austrittskanals vorgesehene Austrittsdüse ist somit exzentrisch zur Rotationsachse angeordnet.After that The device has a rotating lance with an outlet channel on, the approximate runs parallel to the axis of rotation of the lance and in the mouth area radially opposite the axis of rotation of the lance is offset. One in the mouth area the outlet channel provided outlet nozzle is thus eccentric to Arranged axis of rotation.

Durch die erfindungsgemäße Ausrichtung des Austrittskanals, der näherungsweise parallel zur Rotationsachse der Lanze verläuft, wird sichergestellt, dass beim Austritt des (einzigen) Fluidstrahls minimale radiale Rückstoßkräfte auftreten. Im Unterschied zu der Vorrichtung der DE 40 15 412 C1 ist es daher nicht notwendig, den Fluidstrahl in mehrere Einzelstrahlen aufzuteilen, die sich in bezug auf ihren radialen Rückstoß kompensieren. Das zugeführte Wasser kann vielmehr in einem einzigen Strahl auf den zu entgratenden Bereich gelenkt werden, wodurch ein wesentlich höherer Wirkungsgrad erreicht wird. So kann beispielsweise bei einem Düsendurchmesser von 2mm an der Düse ein Fluiddruck von 600 bar erreicht werden; dies ist ausreichend, um Bauteile aus Schmiedestahl prozesssicher zu entgraten.Due to the alignment according to the invention of the outlet channel, which extends approximately parallel to the axis of rotation of the lance, it is ensured that minimal radial repulsion forces occur at the outlet of the (single) fluid jet. Unlike the device of DE 40 15 412 C1 Therefore, it is not necessary to divide the fluid jet into a plurality of individual jets, which compensate each other with respect to their radial recoil. The supplied water can rather be directed in a single beam to the area to be deburred, whereby a much higher efficiency is achieved. Thus, for example, with a nozzle diameter of 2 mm at the nozzle, a fluid pressure of 600 bar can be achieved; this is sufficient to reliably deburr components made of forged steel.

Erfindungsgemäß ist der Austrittskanal im Mündungsbereich radial gegenüber der Rotationsachse der Lanze versetzt. Wenn die Lanze rotiert, so bewegt sich der Fluidstrahl auf einer Kreisbahn, was (gegenüber einem nichtexzentrischen Strahl) zu einer Vergrößerung des Wirkungsquerschnitts führt. Wird die rotierende Lanze (z.B. mit Hilfe eines Roboter) entlang einer räumlichen Bahn geführt, so überstreicht der Fluid strahl einen Streifen der Breite ≈ 2ε, wobei ε der Abstand des Austrittskanals zur Rotationsachse der Lanze ist. Diese Erhöhung des Wirkungsquerschnitts hat zur Folge, dass zur Erreichung eines guten Entgratergebnisses keine hochgenaue Positionierung des zu entgratenden Bauteils gegenüber der Lanze notwendig ist; es ist ausreichend, wenn der Grat sich innerhalb eines Streifens der Breite ≈ 2ε um die Roboterbahn befindet, da der Fluidstrahl periodisch die gesamte Streifenbreite überstreicht und daher – unabhängig von der genauen Lage des Grats innerhalb dieses Streifens – immer wieder auf den Grat trifft. Da der Strahl eine Streifenbahn überstreicht und daher keine hochgenaue Ausrichtung bzw. Positionierung der Lanze gegenüber dem Bauteil notwendig ist, kann eine Düse mit geringem Durchmesser (d.h. hohem Wirkungsgrad) verwendet werden, was das Entgratergebnis weiter verbessert.According to the invention, the outlet channel in the mouth region is offset radially with respect to the axis of rotation of the lance. When the lance rotates, the fluid jet moves in a circular path, which (compared to a non-eccentric beam) leads to an increase in the cross-section. If the rotating lance (eg with the aid of a robot) guided along a spatial path, the fluid jet sweeps over a strip of width ≈ 2ε, where ε is the distance of the outlet channel to the axis of rotation of the lance. As a result of this increase in the cross-section, no high-precision positioning of the component to be deburred against the lance is necessary in order to achieve a good deburring result; it is sufficient if the burr is within a strip of width ≈ 2ε around the robot path, since the fluid jet periodically sweeps over the entire stripe width and therefore - regardless of the exact location of the ridge within this strip - repeatedly hits the burr. Since the beam passes over a strip track and therefore no highly accurate off Direction or positioning of the lance against the component is necessary, a nozzle with a small diameter (ie, high efficiency) can be used, which further improves the Entgratergebnis.

Zum Entgraten von Ausnehmungen in Bauteilen, beispielsweise von Mündungsbereichen von Bohrungen im Inneren von Guss- und/- oder Schmiedeteilen für den Motoren- und Getriebebau, ist der Endabschnitt der Lanze so schlank gestaltet, dass dieser Endabschnitt in die zu entgratenden Ausnehmungen eingeführt werden kann. Ist dies nicht möglich, können an den Außenflächen liegende Bohrungsverschneidungen von außen beaufschlagt werden, ohne dass die Lanze in eine Bohrung einfährt. Auf diese Weise kann der Fluidstrahl unmittelbar auf den zu entgratenden Bereich im Bauteilinneren gelenkt werden. Wird die Vorrichtung zum Entgraten eines Mündungsbereichs zweier Bohrungen im Bauteilinneren verwendet, in dem der Grat eine elliptische Kontur aufweist, wird die Lanze vorteilhafterweise unter einem leichten Winkel zur Bohrungsachse auf diesen Mündungsbereich gerichtet; auf diese Weise wird sichergestellt, dass der gesamte Mündungsbereich sauber entgratet werden kann.To the Deburring of recesses in components, for example, estuarine areas holes in the interior of castings and / or forgings for the engines and gearbox construction, the end section of the lance is so sleekly designed that this end portion are introduced into the recesses to be deburred can. Is this not possible, can lying on the outer surfaces Bore intersections from the outside be applied without the lance enters a hole. On In this way, the fluid jet can be directly deburred to the Area are directed inside the component. If the device for Deburring of a mouth area used two holes in the component interior, in which the burr a elliptical contour, the lance is advantageously under a slight angle to the bore axis on this mouth area directed; In this way it is ensured that the whole mouth area can be deburred clean.

Zum Entfernen linearer Grate auf Bauteilen wird die rotierende Lanze vorteilhafterweise an einer Hand eines Roboters befestigt und mit Hilfe des Roboters entlang einer vorgegebenen Bahn (entsprechend der Raumkurve des Grats) bewegt; der Fluidstrahl überstreicht dabei einen Streifen der Breite ≈2ε und entfernt alle störenden Bestandteile in diesem Bereich.To the Removing linear burrs on components becomes the rotating lance advantageously attached to a hand of a robot and with Help the robot along a given path (according to the space curve of the ridge); the fluid jet sweeps over while a strip of width ≈2ε and removed all disturbing Ingredients in this area.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.in the The following is the invention with reference to an illustrated in the drawings embodiment explained in more detail.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 einen Schnitt durch eine Lanze einer erfindungsgemäßen Entgratvorrichtung; 1 a section through a lance of a deburring device according to the invention;

2 eine schematische perspektivische Darstellung der Vorrichtung beim Entgraten eines Mündungsbereichs zweier Bohrungen im Inneren eines Bauteils; 2 a schematic perspective view of the device when deburring a mouth region of two holes in the interior of a component;

3 eine schematische perspektivische Darstellung der Vorrichtung beim Entfernen eines linearen Grats. 3 a schematic perspective view of the device when removing a linear ridge.

1 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Entgraten von Bauteilen. Die Vorrichtung 1 umfasst eine drehbare rohrförmige Lanze 2, die im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgestaltet ist, wobei die Lanzenlängsachse 3 mit der Rotationsachse 3 der Lanze 2 übereinstimmt. Im Inneren der Lanze 2 ist ein Zuführungskanal 6 für ein Hochdruckfluid vorgesehen, welches dem Zuführungskanal 6 über einen (in 1 nicht gezeigten) Anschluss zugeleitet wird und endseitig durch eine Düse 7 aus der Lanze 2 austritt. Der Zuführungskanal 6 weist nahe der Düse 7 einen Abschnitt (Austrittskanal) 5 auf, der parallel zur Rotationsachse 3 der Lanze 2 verläuft und dessen Mittelachse 15 um einen Abstand ε gegenüber der Rotationsachse 3 versetzt ist. Der Durchmesser 20 des Zuführungskanals 6 ist im wesentlichen konstant, so dass der Austrittskanal 5 denselben Querschnitt 20 aufweist wie der restliche Zuführungskanal. Der Übergangsbereich 21 zwischen dem Austrittskanal 5 und dem restlichen Zuführungskanal ist verrundet bzw. mit einer Fase versehen, um Verwirbelungen des zugeführten Hochdruckfluids und einen Druckabfall im Übergangsbereich 21 zu vermeiden. 1 shows a section of a device according to the invention 1 for deburring components. The device 1 includes a rotatable tubular lance 2 , which is configured substantially rotationally symmetrical, wherein the lance longitudinal axis 3 with the rotation axis 3 the lance 2 matches. Inside the lance 2 is a feeder channel 6 provided for a high-pressure fluid, which the feed channel 6 over one (in 1 not shown) is supplied and end by a nozzle 7 from the lance 2 exit. The feed channel 6 points near the nozzle 7 a section (exit channel) 5 on, parallel to the axis of rotation 3 the lance 2 runs and its central axis 15 by a distance ε with respect to the axis of rotation 3 is offset. The diameter 20 of the feed channel 6 is substantially constant, so that the exit channel 5 the same cross section 20 has like the rest of the feed channel. The transition area 21 between the exit channel 5 and the rest of the feed channel is rounded or chamfered to cause turbulence of the high pressure fluid supplied and a pressure drop in the transition region 21 to avoid.

Der Versatz ε des Austrittskanals 5 (und der Düse 7) gegenüber der Rotationsachse 3 der Lanze 2 hat zur Folge, dass ein aus der Düse 7 austretender Fluidstrahl 22 bei Rotationen (Pfeil 16) der Lanze 2 eine Kreisbahn 23 mit Durchmesser 2ε überstreicht. Die Düsenöffnung 24 weist einen kreisförmigen Durchmesser auf. Der Versatz ε ist dem Durchmesser 25 der Düsenöffnung 24 angepasst und beträgt typischerweise zwischen 2 mm und 5 mm.The offset ε of the outlet channel 5 (and the nozzle 7 ) with respect to the axis of rotation 3 the lance 2 As a result, one out of the nozzle 7 exiting fluid jet 22 during rotations (arrow 16 ) of the lance 2 a circular path 23 with diameter 2ε sweeps. The nozzle opening 24 has a circular diameter. The offset ε is the diameter 25 the nozzle opening 24 adjusted and is typically between 2 mm and 5 mm.

2 zeigt die erfinderische Vorrichtung 1 beim Entgraten einer Ausnehmung 9 in einem Bauteil 8. Die Ausnehmung 9 umfasst im vorliegenden Fall zwei Bohrungen 10,10'; bei der Herstellung dieser Bohrungen 10,10' bildet sich im Mündungsbereich 26 vielfach ein Grat 11 aus, der eine ellipsenförmige Kontur 18 aufweist. Zum Entgraten dieses Mündungsbereichs 26 ist die Lanze 2 in einer solchen Weise gestaltet, dass ihr Endabschnitt 4 die Form einer Sonde 27 hat, die in eine der Bohrungen 10,10' eingeführt werden kann. Die Lanze 2 wird mit Hilfe einer Drehvorrichtung 12 um ihre Achse 3 rotiert (Drehbewegung 16), wodurch der aus der Düse 7 austretende, parallel gegenüber der Rotationsachse 3 versetzte Fluidstrahl 22 sich auf der in 1 gezeigten Kreisbahn 23 mit Durchmesser 2ε bewegt. Dieser „schlingernde" Fluidstrahl 22 wird auf den Mündungsbereich 26, indem der Endabschnitt 4 der Lanze 2 in die Bohrung 10 eingeführt und unter einem leichten Winkel α gegenüber der Achse 28 der Bohrung 10 ausgerichtet wird. Aufgrund der Exzentrizität des Fluidstrahls 22 wird der umlaufende Grat 11 intensiv allseitig beaufschlagt. Durch Bewegungen der Lanze 2 in Axialrichtung (Pfeil 29) und durch Veränderungen des Winkels α kann der gesamte Mündungsbereich 26 der beiden Bohrungen 10,10' sauber entgratet werden. Der Endabschnitt 4 der Lanze 2 kann elastisch verformbar sein, so dass die Lanze 2 auch in gebogene Ausnehmungen eingeführt werden kann. 2 shows the inventive device 1 when deburring a recess 9 in a component 8th , The recess 9 in the present case comprises two holes 10 . 10 '; in the production of these holes 10 . 10 ' forms in the mouth area 26 often a ridge 11 made out of an elliptical contour 18 having. For deburring this mouth area 26 is the lance 2 designed in such a way that its end section 4 the shape of a probe 27 has that in one of the holes 10 . 10 ' can be introduced. The lance 2 is using a turning device 12 around its axis 3 rotates (rotational movement 16 ), resulting in the out of the nozzle 7 exiting, parallel to the axis of rotation 3 staggered fluid jet 22 yourself on the in 1 shown circular path 23 moved with diameter 2ε. This "lurching" fluid jet 22 is on the estuary area 26 by the end section 4 the lance 2 into the hole 10 introduced and at a slight angle α to the axis 28 the bore 10 is aligned. Due to the eccentricity of the fluid jet 22 becomes the circumferential ridge 11 intensively applied on all sides. By movements of the lance 2 in the axial direction (arrow 29 ) and by changing the angle α, the entire mouth area 26 the two holes 10 . 10 ' be deburred clean. The end section 4 the lance 2 can be elastically deformable, so that the lance 2 can also be introduced into curved recesses.

3 zeigt die erfinderische Vorrichtung 1 beim Entfernen eines linearen Grats 11' im Außenbereich eines Bauteils 8'. In diesem Fall ist die Lanze 2 der 1 zusammen mit der (die Drehbewegung 16 der Lanze 2 verursachenden) Drehvorrichtung 12 an der Hand 14 eines Roboters 13 befestigt. Aufgrund der Drehbewegung 16 bewegt sich der aus der Düse 7 austretende, parallel gegenüber der Rotationsachse 3 versetzte Fluidstrahl 22 auf der in 1 gezeigten Kreisbahn 23 mit Durchmesser 2e; gleichzeitig bewegt der Roboter 13 die Lanze 2 entlang einer räumlichen Bahn (Pfeil 17), die der Sollkontur des Grats 11' entspricht. Durch die Überlagerung der Rotationsbewegung 16 und der Linearbewegung 17 überstreicht der Flüssigkeitsstrahl 22 die in 3 gezeigte spiralförmige Bahn der Breite 2ε. Dadurch kann der Grat 11' prozesssicher entfernt werden, auch wenn die aktuelle Lage des Grats 11' von der Sollkontur des Grats abweicht. 3 shows the inventive device 1 when removing a linear ridge 11 ' in the outer area of a component 8th' , In this case, the lance 2 of the 1 along with the (the rotational movement 16 the lance 2 causing) turning device 12 on the hand 14 a robot 13 attached. Due to the rotational movement 16 it moves out of the nozzle 7 exiting, parallel to the axis of rotation 3 staggered fluid jet 22 on the in 1 shown circular path 23 with diameter 2e ; at the same time the robot moves 13 the lance 2 along a spatial path (arrow 17 ), the nominal contour of the ridge 11 ' equivalent. By the superimposition of the rotational movement 16 and the linear motion 17 the liquid jet passes over 22 in the 3 shown spiral web of width 2ε. This allows the ridge 11 ' be removed safely, even if the current location of the ridge 11 ' deviates from the nominal contour of the ridge.

Das Hochdruckfluid kann ein beliebiges flüssiges bzw. fluides Medium sein; insbesondere kann ein Wasserstrahl verwendet werden, der ggf. mit Zusatzstoffen versehen ist.The High pressure fluid can be any liquid medium be; In particular, a water jet may be used which may be is provided with additives.

Claims

Contraption ( 1 ) for deburring a component ( 8th . 8th' ), in particular a mouth region ( 26 ) of two or more holes ( 10 . 10 ' ) inside the component ( 8th ), - with one around a rotation axis ( 3 ) rotatable lance ( 2 ), which are located in the region of an end section ( 4 ) an outlet channel ( 5 ) for a fluid, characterized in that the outlet channel ( 5 ) approximately parallel to the axis of rotation ( 3 ) of the lance ( 2 ) and in the radial direction (R) with respect to the axis of rotation ( 3 ) of the lance ( 2 ) is offset.

Apparatus according to claim 1, characterized in that for deburring a recess ( 9 ) in the component ( 8th ) the end section ( 4 ) of the lance ( 2 ) is designed in such a way that the end portion ( 4 ) in the recess ( 9 ) is insertable.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the lance ( 2 ) on a rotating device ( 12 ), which in turn on one hand ( 14 ) of a robot ( 13 ) is mounted.