DE102009038733A1

DE102009038733A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Fertigungsrückständen aus Durchgängen in Werkstücken

Info

Publication number: DE102009038733A1
Application number: DE102009038733A
Authority: DE
Inventors: Willi Kalk
Original assignee: Moers Textilmaschinen GmbH
Current assignee: Moers Textilmaschinen GmbH
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2029-08-28
Also published as: DE102009038733B4; EP2246128A3; EP2246128A2; EP2246128B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von Fertigungsrückständen aus Durchgängen in Werkstücken mittels eines Fluids. Um eine zuverlässige Entfernung von Fertigungsrückständen aus den Durchgängen, insbesondere auch bei Durchgängen mit Hinterschneidungen und/oder Engstellen zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass jeder Durchgang vollständig mit Fluid geflutet wird und ein auf das Fluid in dem Durchgang wirkender Druck eine Strömung des Fluids in dem Durchgang erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Fertigungsrückständen aus Durchgängen in Werkstücken mittels eines Fluids sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei der spanenden Bearbeitung von Werkstücken aus Metall wird überflüssiges Material in Form von Spänen abgetragen. Bei der Herstellung von Durchgängen in Werkstücken, beispielsweise mittels Bohren oder Fräsen, müssen die Späne zuverlässig aus den Durchgängen entfernt werden. Insbesondere bei Durchgängen, die Hinterschneidungen und/oder Verjüngungen aufweisen, ist die Entfernung des überflüssigen Materials problematisch, da sich dieses an den Engstellen bzw. an Ecken und Kanten von Hinterschneidungen festsetzen und den Durchgang verstopfen kann.
Zur Entfernung des überschüssigen Materials aus den Durchgängen sind verschiedenen Verfahren bekannt geworden:
Von der Fa. DÜRR Aktiengesellschaft ist das so genannte Tauchfluten von Werkstücken zur Rückstandsentfernung in Durchgängen entwickelt worden, bei dem das Werkstück in eine Flutkammer gelegt wird, die mit etwa 300 Liter Waschflüssigkeit gefüllt wird. Durch Beaufschlagen von in der Waschflüssigkeit angeordneten Düsen mit etwa 10 bar Flüssigkeitsdrucks entstehen in der Flutkammer starke Turbulenzen, die die das Reinigen der Werkstücke bewirken.
Bei dem so genannten Aqua Cannon Verfahren der Valiant Cleaning Technology GmbH werden Fluidstrahlen mit Hilfe eines Düsensystems impulsartig mit Strömungsgeschwindigkeiten von bis zu 45 m/s auf die Durchgänge des Werkstücks gerichtet, um die Rückstände aus den Durchgängen zu entfernen. Der Druckaufbau bewirkt eine Verformung und Ablösung von eingeklemmten Spänen. Die Entfernung der Rückstände ist jedoch vielfach nicht befriedigend, da der Düsenstrahl nur auf Teilflächen des Durchgangs auftrifft. Verdeckte, für den Düsenstrahl nicht unmittelbar zugängliche Flächen in den Durchgängen lassen sich nicht wirksam reinigen. Die Effizienz der Rückstandsentfernung wird weiter dadurch gemindert, dass der auftreffende Düsenstrahl, insbesondere bei unregelmäßig geformten Durchgängen, wie beispielsweise Überström- oder Kühlkanäle in Zylinderblöcken, mehrfach reflektiert wird.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die. Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das eine zuverlässige Entfernung von Fertigungsrückständen aus Durchgängen von Werkstücken, insbesondere auch bei Durchgängen mit Hinterschneidungen und/oder Engstellen ermöglicht. Des Weiteren soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen werden.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass jeder Durchgang vollständig mit Fluid geflutet wird und ein auf das Fluid in dem Durchgang wirkender Druck eine Strömung des Fluids in jedem Durchgang erzeugt. Als Fluid eignet sich insbesondere Wasser. Eine Temperaturerhöhung des Wassers ist nicht erforderlich. Es kann mit Umgebungstemperatur von z. B. 22°C eingesetzt werden.
Insbesondere bei sich verengenden Durchgängen ist es vorteilhaft, wenn auf das Fluid ein negativer Druck (Unterdruck) wirkt, der eine Strömung des Fluids in dem Durchgang von der Engstelle in Richtung der Erweiterung des Durchgangs erzeugt. Die Fertigungsrückstände werden dadurch wirksam von der Engstelle in Richtung der Erweiterung abtransportiert, so dass Verstopfungen vermieden werden. Des Weiteren ist der Leistungsbedarf zur Rückstandsentfernung bei Verwendung von Unterdruck geringer als bei Verwendung eines Überdrucks, der auf das in dem Durchgang befindliche Fluid wirkt.
Die Rückstandsentfernung wird weiter dadurch verbessert, dass auf das strömende Fluid ein pulsierender Druck wirkt. Das Pulsieren bewirkt, dass ein Festsetzen der von dem strömenden Fluid gelösten Fertigungsrückstände und damit eine Verstopfung des Durchgangs an Engstellen und/oder Hinterschneidungen verhindert wird.
Eine weitere Verbesserung der Entfernung von Fertigungsrückständen lässt sich dadurch erzielen, dass zunächst jeder Durchgang geflutet und anschließend der Druck vorzugsweise schlagartig auf das Fluid zur Wirkung gebracht wird. Der dabei auftretende Druckstoß, vorzugsweise Unterdruckstoß mit einem Unterdruck von bis zu –0,7 bar, vorzugsweise –0,5 bar führt zu einer wirksamen Ablösung der Fertigungsrückstände und deren Abtransport aus dem Durchgang. Der Unterdruck wird beispielsweise dadurch schlagartig zur Wirkung gebracht, dass über mindestens ein Schaltorgan, insbesondere ein oder mehrere Ventile jeder geflutete Durchgang mit einer Unterdruckquelle, insbesondere einem Unterdruckbehälter in leitende Verbindung gebracht wird. In der Unterdruckquelle, insbesondere dem Unterdruckbehälter wirkt bereits der volle Unterdruck, der durch Öffnen jedes Schaltorgans in den gefluteten Durchgängen sofort voll wirksam wird. Die Verbindung zwischen den Durchgängen und der Unterdruckquelle erfolgt über Fluidleitungen und ggf. Adapter zum Anschluss der Rohrleitungen an die Durchgänge.
Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Fluid-Behälter zur Aufnahme eines Werkstücks in dem Fluid aufweist, das Werkstück mindestens einen Durchgang mit zwei Austrittsöffnungen aufweist und an eine der Austrittsöffnungen jedes Durchgangs eine Fluid-Leitung angeschlossen ist, die mit Mit teln zur Erzeugung eines Drucks in der Fluid-Leitung verbunden sind.
Der Fluidbehälter ist so dimensioniert, dass das Werkstück vollständig von diesem aufgenommen und dessen Durchgänge vollständig mit Fluid geflutet sind. Die mit einem Über- bzw. Unterdruckerzeuger verbundene Fluidleitung erzeugt die Strömung in dem vollständig gefluteten Durchgang. Insoweit vermeidet das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung zu dessen Durchführung die Nachteile, die mit dem Anprall eines Düsenstrahls lediglich an einer Teilfläche des Durchgangs verbunden sind.
Um die volle Leistung des Überdruck- bzw. Unterdruckerzeugers in den Durchgängen des Werkstücks zur Wirkung zu bringen, weist die Fluid-Leitung endseitig einen Adapter auf, dessen Rand die Austrittsöffnung umgibt und dichtend auf der Oberfläche des Werkstücks aufliegt. Hierdurch wird sichergestellt, dass die volle Saug- bzw. Druckleistung des Druckerzeugers in das den Durchgang flutende Fluid eingekoppelt und dort in Strömungsenergie des Fluids umgesetzt wird.
Sofern die Entfernung von Fertigungsrückständen mittels negativem Druck (Unterdruck) erfolgen soll, umfassen die Mittel zur Erzeugung eines Drucks vorzugsweise einen Unterdruckbehälter zur Aufnahme des Fluids, das von dem Fluid-Behälter durch die Durchgänge über die Fluidleitungen in den Unterdruckbehälter gelangt, wobei der Unterdruckbehälter oberhalb des maximalen Fluidspiegels mit einer Vakuumpumpe verbunden ist. Um den von einer Vakuumpumpe in dem Unterdruckbehälter aufgebauten Unterdruck schlagartig in den Fluidleitungen zur Wirkung zu bringen, ist in den Fluidleitungen zwischen dem Unterdruckbehälter sowie den Adaptern mindestens ein Schalt-Ventil angeordnet.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der schematischen Darstellung in 1 näher erläutert.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist einen Fluidbehälter (1) zur Aufnahme eines Werkstücks (2) in dem Fluid auf. Bei dem Werkstück (2) handelt es sich beispielsweise um einen Zylinderkopf eines vierzylindrigen Reihenmotors mit vier Zylinderbohrungen und diese umgebende, Hinterschneidungen aufweisende Kühlmittelkanäle. An einer der Austrittsöffnungen der vorgenannten Durchgänge in dem Zylinderkopf ist jeweils eine Fluidleitung (3) angeschlossen; die Fluidleitungen sind mit Mitteln zur Erzeugung eines Unterdrucks in den Fluidleitungen (3) verbunden. Endseitig weisen die Fluidleitungen (3) jeweils ein Adapter (4) auf, der an das Werkstück (2) angepasst ist. Hierzu umgibt der Rand des Adapters (4) die verschiedenen Austrittsöffnungen der Durchgänge und liegt dichtend auf der Oberfläche des Werkstücks (2) auf. Die Fluidleitungen (3) laufen in einer Sammelleitung (5) zusammen, die mit einem Unterdruckbehälter (6) zur Aufnahme des Fluids verbunden ist. Oberhalb des maximalen Fluidspiegels des Unterdruckbehälters (6) ist dieser mit einer insgesamt mit (7) bezeichneten Vakuumpumpe verbunden. In der Sammelleitung (5) befindet sich zwischen den Fluidleitungen (3) und dem Unterdruckbehälter (6) ein Umschaltventil (8a).
Ferner befindet sich in einer Rückführleitung (9) zwischen dem Unterdruckbehälter (6) und einem Vorlagebehälter (10) ein weiteres Umschaltventil (8b). In dem Vorlagebehälter (10) mündet die Rückführleitung (9) in einem Grobfilter (11). Das gereinigte Fluid gelangt aus dem Vorlagebehälter (10) über eine Versorgungspumpe (12), einen Feinfilter (13) über die Rückführleitung (14) zurück in den Fluidbehälter (1) zur Aufnahme des Werkstücks (2).
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Jeder Durchgang in dem Werkstück (2) wird beim Einlegen in das Fluid in dem Fluidbehälter (1) vollständig mit dem Fluid geflutet. In dem Unterdruckbehälter (6) wird mittels der Vakuumpumpe (7) ein Unterdruck aufgebaut. Durch Öffnen des Umschaltventils (8a) in der Sammelleitung (5) wird der in dem Unterdruckbehälter (6) herrschende Unterdruck in den Fluidleitungen (3) schlagartig wirksam. Hierdurch wird eine starke Strömung des Fluids in den Durchgängen des Werkstücks (2) erzeugt. Die dabei von der Strömung mitgerissenen Fertigungsrückstände gelangen über die Fluidleitung(en) (3) sowie die Sammelleitung (5) bei geöffnetem Umschaltventil (8a) und geschlossenem Umschaltventil (8b) in den Unterdruckbehälter (6).

Nach Beendigung der Rückstandsentfernung wird die Vakuumpumpe (7) deaktiviert, so dass über das geöffnete Umschaltventil (8b) das mit den Rückständen beladene Fluid aus dem Unterdruckbehälter (6) über die Rückführleitung (9) sowie den Grobfilter (11) in den Vorlagebehälter (10) gelangt. Von dort wird das Fluid mit Hilfe der Versorgungspumpe (12) über einen Feinfilter (13) sowie die Rückführleitung (14) nach Entfernung der Rückstände dem Fluidbehälter (1) erneut zugeführt. Bezugszeichenliste

Nr.	Bezeichnung
1	Fluidbehälter
2	Werkstück
3	Fluidleitung
4	Adapter
5	Sammelleitung
6	Unterdruckbehälter
7	Vakuumpumpe
8a	Umschaltventil
8b	Umschaltventil
9	Rückführleitung
10	Vorlagebehälter
11	Grobfilter
12	Versorgungspumpe
13	Feinfilter
14	Rückführleitung

Claims

Verfahren zum Entfernen von Fertigungsrückständen aus Durchgängen in Werkstücken mittels eines Fluids, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Durchgang vollständig mit Fluid geflutet wird und ein auf das Fluid in dem Durchgang wirkender Druck eine Strömung des Fluids in dem Durchgang erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Fluid ein negativer Druck wirkt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf das strömende Fluid ein pulsierender Druck wirkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst jeder Durchgang geflutet und anschließend der Druck auf das Fluid zur Wirkung gebracht wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Vorrichtung einen Fluidbehälter zur Aufnahme eines Werkstücks in dem Fluid aufweist, – das Werkstück mindestens einen Durchgang mit zwei Austrittsöffnungen aufweist und – an eine der Austrittsöffnungen jedes Durchgangs eine Fluidleitung angeschlossen ist, die mit Mitteln zur Erzeugung eines Drucks in der Fluidleitung verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitung endseitig einen Adapter aufweist, dessen Rand die Austrittsöffnung umgibt und dichtend auf der Oberfläche des Werkstücks aufliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung eines Drucks einen Unterdruck in jeder Fluidleitung erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung eines Drucks einen Unterdruckbehälter zur Aufnahme des Fluids umfassen, der mit jeder Fluidleitung verbunden ist und der Unterdruckbehälter oberhalb des maximalen Fluidspiegels mit einer Vakuumpumpe verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung eines Drucks einen pulsierenden Druck in jeder Fluidleitung erzeugen