DE102012211000A1

DE102012211000A1 - Method for hydroerosive rounding of boreholes

Info

Publication number: DE102012211000A1
Application number: DE102012211000.3A
Authority: DE
Inventors: Perry Betzler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2014-01-02
Also published as: WO2014000954A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum hydroerosiven Verrunden von Bohrungen oder Löchern in Bauteilen, insbesondere von Spritzlöchern in Düsenkörpern von Kraftstoffeinspritzventilen, mit den Verfahrensschritten des Einführens wenigstens eines Körpers (102) in den Innenraum (101) des Düsenkörpers (100), des Positionierens des Körpers (102) in der Nähe einer zu bearbeitenden Bohrung (104), des Definierens von wenigstens zwei Strömungskanälen (111, 112) in dem Innenraum (101) des Düsenkörpers (100) für ein jeweiliges Schleifmedium, wobei ein erster Strömungskanal (111) den hohlnadelförmig ausgebildeten Körper (102) außenseitig umströmt und ein zweiter Strömungskanal (112) den hohlnadelförmig ausgebildeten Körper (102) innenseitig durchströmt, des Zusammenführens der Strömungskanäle (111, 112) vor der Eintrittsöffnung (105) der zu bearbeitenden Bohrung (104), wobei die Strömungskanäle (111, 112) mit jeweils von einander unabhängig einstellbaren Drücken betrieben werden. Ferner werden die Drücke in den Strömungskanälen (111, 112) zeitlich variiert.The invention relates to a method for hydroerosive rounding of bores or holes in components, in particular of spray holes in nozzle bodies of fuel injection valves, with the method steps of introducing at least one body (102) into the interior (101) of the nozzle body (100) and positioning the body (102) in the vicinity of a bore (104) to be machined, defining at least two flow channels (111, 112) in the interior (101) of the nozzle body (100) for a respective grinding medium, a first flow channel (111) being in the form of a hollow needle formed body (102) flows around the outside and a second flow channel (112) flows through the hollow needle-shaped body (102) on the inside, the merging of the flow channels (111, 112) in front of the inlet opening (105) of the bore (104) to be machined, the flow channels (111, 112) can be operated with independently adjustable pressures. Furthermore, the pressures in the flow channels (111, 112) are varied over time.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum hydroerosiven Verrunden von Bohrungen oder Löchern in Bauteilen, insbesondere von Spritzlöchern in Düsenkörpern von Kraftstoffeinspritzventilen.The invention is based on a method for the hydroerosive rounding of holes or holes in components, in particular of spray holes in nozzle bodies of fuel injection valves.

Um Bohrungen bzw. Spritzlöcher von Einspritzventilen zu verrunden, wird standardmäßig der sog. hydroerosive Verrundungsprozess eingesetzt. Dabei wird ein fluides Medium, das abrasiv wirkende Partikel aufweist, unter einem bestimmten Druck in den zu den Spritzlöchern bzw. Bohrungen führenden Innenraum des Einspritzventils bzw. Düsenkörpers eingeleitet. Indem das fluide Medium durch die zu bearbeitende Bohrung strömt, findet eine Verrundung an der Einlaufkante der Bohrung statt. In 1 ist dieser Verrundungsprozess gemäß dem Stand der Technik am Beispiel eines im Längsschnitt dargestellten Düsenkörpers 10 illustriert. In den Innenraum 11 des Düsenkörpers 10 ist ein Hinderniskörper 12 eingeführt, von dem in 1 ein bezüglich der Längsachse 17 des Düsenkörpers 10 rechtsseitiger Ausschnitt dargestellt ist. Die den Innenraum 11 des Düsenkörpers 10 begrenzende Wandung 13 ist von einer Bohrung 14 durchsetzt. Aus einem in 1 nicht dargestellten Reservoir wird mittels einer ebenfalls nicht dargestellten Pumpe ein fluides Medium, das stark abrasiv wirkende Schleifpartikel aufweist, über einen Zulaufkanal bzw. Strömungskanal 16 in den Innenraum 11 unter einem bestimmten Druck p₁ eingeleitet. Das unter Druck stehende fluide Medium umströmt in dem Innenraum 11 des Düsenkörpers 10 den Hinderniskörper 12, um schließlich durch die zu bearbeitende Bohrung 14 nach außen hindurchzutreten. Dabei wird die an der Eintrittsseite der Bohrung 14 liegende Einlaufkante 15 der Bohrung 14 verrundet. Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist, dass der Materialabtrag beim Verrundungsprozess der Einlaufkante nur bedingt steuerbar ist und mithin das Verrunden der jeweiligen Einlaufkante von Spritzloch zu Spritzloch bei konstant gleichbleibendem Durchfluss des fluiden Mediums stark variieren kann. To round holes or injection holes of injection valves, the so-called hydroerosive rounding process is used as standard. In this case, a fluid medium having abrasive particles, under a certain pressure in the leading to the spray holes or holes interior of the injector or nozzle body is introduced. As the fluid flows through the bore to be machined, a rounding occurs at the leading edge of the bore. In 1 is this rounding process according to the prior art using the example of a nozzle body shown in longitudinal section 10 illustrated. In the interior 11 of the nozzle body 10 is an obstacle body 12 introduced by the in 1 a with respect to the longitudinal axis 17 of the nozzle body 10 right-hand section is shown. The the interior 11 of the nozzle body 10 bounding wall 13 is from a hole 14 interspersed. From a in 1 not shown reservoir is by means of a pump, also not shown, a fluid medium having highly abrasive abrasive particles, via an inlet channel or flow channel 16 in the interior 11 initiated under a certain pressure p ₁ . The pressurized fluid medium flows around in the interior space 11 of the nozzle body 10 the obstacle body 12 to finally through the hole to be machined 14 to go outside. Here, the at the entrance side of the hole 14 lying inlet edge 15 the bore 14 rounded. A disadvantage of this prior art is that the removal of material during the rounding process of the leading edge is only limited controllable and consequently the rounding of the respective inlet edge of spray hole to spray hole can vary widely with constant constant flow of the fluid medium.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch Definieren von zwei Strömungskanälen, welche erst in unmittelbarer Nähe zur Einlaufkante der zu bearbeitenden Bohrung zusammengeführt werden und deren Drücke unabhängig voneinander eingestellt werden, sich eine gegenüber dem Stand der Technik signifikant bessere Kontrolle des Verrundungsprozesses erzielen lässt, indem die Anströmung an dem Spritzlocheintritt bzw. der Einlaufkante der zu bearbeitenden Bohrung definiert gesteuert wird. Der dabei erfolgende Materialabtrag an der Einlaufkante der Bohrung erfolgt mithin definiert und ist sowohl lokal als auch quantitativ regelbar. Vorteilhaft ist dadurch gegenüber dem Stand der Technik ein deutliche Reduzierung des Ausschusses bei der Fertigung von Bauteilen erzielbar. Insbesondere beim Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verrundung von Spritzlöchern in Einspritzdüsen bzw. Injektoren wird durch den definiert steuerbaren Materialabtrag an der Einlaufkante des Spritzlochs eine gegenüber dem Stand der Technik signifikant erhöhte Funktionssicherheit des erfindungsgemäß bearbeiteten Bauteils erzielt.The method with the features of claim 1 has the advantage that by defining two flow channels, which are brought together only in close proximity to the inlet edge of the bore to be processed and their pressures are set independently, a significantly better compared to the prior art control of the rounding process can be achieved by the inflow at the injection hole inlet or the leading edge of the bore to be machined defined controlled. The thereby taking place material removal at the inlet edge of the bore is thus defined and can be controlled both locally and quantitatively. Advantageously, a significant reduction of the rejects in the production of components is thereby achieved over the prior art. In particular, when using the method according to the invention for the rounding of spray holes in injection nozzles or injectors is achieved by the defined controllable removal of material at the inlet edge of the spray hole over the prior art significantly increased reliability of the invention processed component.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen. Indem gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Drücke in den Strömungskanälen zeitlich variiert werden, lässt sich eine kostensenkende Reduzierung der zum Verrunden erforderlichen Prozessdauer gegenüber dem Stand der Technik erreichen.Further advantageous developments and refinements of the invention will become apparent from the measures listed in the dependent claims. By varying the pressures in the flow channels in accordance with an embodiment of the method according to the invention over time, a cost-reducing reduction of the processing time required for rounding compared to the prior art can be achieved.

Zeichnungendrawings

Anhand der beigefügten Zeichnungen soll nachstehend eine Ausführungsform der Erfindung näher erläutert werden. In schematisch gehaltenen Ansichten zeigen:Reference to the accompanying drawings, an embodiment of the invention will be explained in more detail below. In schematic views show:

1 eine im Längsschnitt gehaltene Teilansicht eines Düsenkörpers, bei dem in herkömmlicher Weise ein Hinderniskörper in den Innenraum des Düsenkörpers eingeführt ist und in der Nähe einer zu bearbeitenden Bohrung positioniert ist, wobei ein Schleifpartikel aufweisendes fluides Medium im Innenraum des Düsenkörpers den Hinderniskörper umströmt, beschleunigt auf die Einlaufkante der Bohrung zuströmt und durch die Bohrung hindurchtritt, sowie 1 a partial longitudinal view of a nozzle body, in which in a conventional manner, an obstacle body is inserted into the interior of the nozzle body and is positioned in the vicinity of a bore to be machined, wherein an abrasive particles having fluid medium in the interior of the nozzle body flows around the obstacle body, accelerates to the Inlet edge of the bore flows and passes through the bore, and

2 eine im Schnitt gehaltene Teilansicht eines Düsenkörpers, bei dem erfindungsgemäß ein hohlnadelförmiger Körper in den Innenraum eingeführt und in der Nähe eines zu bearbeitenden Einspritzlochs positioniert ist, wodurch ein im wesentlichen ringförmig ausgebildeter erster Strömungskanal zwischen der Wandung des Düsenkörpers und der Außenwandung des hohlzylindrischen Körpers und ein zweiter im wesentlichen zentral verlaufender Strömungskanal definiert werden, in welchen Medien mit unterschiedlich einstellbaren Drücken zur Einlaufkante der Bohrung gelangen und die Bohrung durchströmen. 2 a partial sectional view of a nozzle body, in which according to the invention a hollow needle-shaped body is inserted into the interior and positioned in the vicinity of an injection hole to be machined, whereby a substantially annular formed first flow channel between the wall of the nozzle body and the outer wall of the hollow cylindrical body and a second substantially centrally extending flow channel are defined, in which media reach with different adjustable pressures to the inlet edge of the bore and flow through the bore.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

2 veranschaulicht zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Teilansicht einen rechtsseitigen Ausschnitt eines Düsenkörpers 100 im Längsschnitt. In den Innenraum 101 des Düsenkörpers 100 wird erfindungsgemäß ein hohlnadelförmiger bzw. hohlzylindrischer Körper 102 eingeführt, von dem in 2 lediglich ein bezüglich der Längsachse 107 des Düsenkörpers 100 rechtsseitiger Wandungsabschnitt dargestellt ist. Die Wandung 103 des Düsenkörpers 100, welche den Innenraum 101 des Düsenkörpers 100 nach außen hin begrenzt, ist von einer Bohrung 104 durchsetzt. Der hohlnadelförmige Körper 102 wird innerhalb des Innenraums 102 derart positioniert, dass dessen abströmseitiges Ende 102´ der Einlaufkante 105 der zu bearbeitenden Bohrung 104 zugewandt ist. Im Unterschied zum Stand der Technik, bei dem lediglich ein Strömungskanal mit einem fluiden Medium vorgesehen ist, werden erfindungsgemäß im Innenraum 101 des Düsenkörpers 100 zwei Strömungskanäle 111, 112 vorgesehen. 2 illustrated to illustrate the method according to the invention in a partial view of a right-hand section of a nozzle body 100 in longitudinal section. In the interior 101 of the nozzle body 100 is a hollow needle-shaped or hollow cylindrical body according to the invention 102 introduced by the in 2 only one with respect to the longitudinal axis 107 of the nozzle body 100 right-hand wall section is shown. The wall 103 of the nozzle body 100 which the interior 101 of the nozzle body 100 limited to the outside, is from a hole 104 interspersed. The hollow needle-shaped body 102 will be inside the interior 102 positioned such that its downstream end 102' the inlet edge 105 the bore to be machined 104 is facing. In contrast to the prior art, in which only a flow channel is provided with a fluid medium, according to the invention in the interior 101 of the nozzle body 100 two flow channels 111 . 112 intended.

Dabei erstreckt sich ein erster Strömungskanal 111 durch den ringförmig zwischen der Außenwandung des hohlnadelförmigen Körpers 102 und der Wandung 103 des Innenraums 101 angeordneten Zwischenraum, während ein zweiter Strömungskanal 112 durch das Innere des hohlnadelförmigen Körpers 102 verläuft. Jedem der beiden Strömungskanäle 111, 112 ist jeweils ein in 1 nicht dargestelltes Reservoir zugeordnet, das jeweils ein fluides Medium mit stark abrasiv wirkenden Schleifpartikeln aufweist. Aus jedem Reservoir wird das jeweilige Fluidmedium über eine Leitung in den entsprechenden Strömungskanal 111, 112 bzw. Zulaufkanal unter einem jeweils individuell einstellbaren Druck gepumpt, so dass das Fluidmedium im ersten Strömungskanal 111 unter einem bestimmten Druck p₁ und das Fluidmedium im zweiten Strömungskanal 112 unter einem bestimmten Druck p₂ fließt. Der den zweiten Strömungskanal 112 führende hohlnadelförmige Körper 102 wird so in den Innenraum 101 des Düsenkörpers 100 eingeführt, dass dessen abströmseitiges Ende 102´ in der Nähe der zu bearbeitenden Bohrung 104 positioniert ist, so dass beide Strömungskanäle 111, 112 am abströmseitigen Ende 102´ des hohlnadelförmigen Körpers 102 vor der Bohrung 104 zusammengeführt werden. Dabei erstreckt sich aufgrund der Ausrichtung des abströmseitigen Endes 102´ des hohlnadelförmigen Körpers 102 auf die Bohrung 104 der Verlauf der Grenzschicht 106 zwischen den Strömungskanälen 111, 112 von dem abströmseitigen Ende 102´ des hohlnadelförmigen Körpers 102 bis in das Spritzloch 104 hinein.In this case, a first flow channel extends 111 through the annular between the outer wall of the hollow needle-shaped body 102 and the wall 103 of the interior 101 arranged intermediate space, while a second flow channel 112 through the interior of the hollow needle-shaped body 102 runs. Each of the two flow channels 111 . 112 is one in each case 1 not shown assigned reservoir, each having a fluid medium with highly abrasive abrasive particles. From each reservoir, the respective fluid medium via a line in the corresponding flow channel 111 . 112 or inlet channel pumped under each individually adjustable pressure, so that the fluid medium in the first flow channel 111 under a certain pressure p ₁ and the fluid medium in the second flow channel 112 flows under a certain pressure p ₂ . The second flow channel 112 leading hollow needle-shaped bodies 102 so is in the interior 101 of the nozzle body 100 introduced that its downstream end 102' near the hole to be worked 104 is positioned so that both flow channels 111 . 112 at the downstream end 102' of the hollow needle-shaped body 102 before the drilling 104 be merged. It extends due to the orientation of the downstream end 102' of the hollow needle-shaped body 102 on the hole 104 the course of the boundary layer 106 between the flow channels 111 . 112 from the downstream end 102' of the hollow needle-shaped body 102 into the spray hole 104 into it.

Die in den beiden Strömungskanälen 111, 112 jeweils fließenden Medien treffen dann auf die Einlaufkante 105 des zu bearbeitenden Spritzlochs 104 und treten durch das Spritzloch 104 des Düsenkörpers 100 nach außen hindurch. Dabei erfolgt die Verrundung der Einlaufkante 105 der Bohrung bzw. des Spritzlochs 104. Durch den im Innern des hohlnadelförmigen Körpers 102 verlaufenden zweiten Strömungskanal 112 wird die Anströmung und somit die Verrundung des Spritzlochs 104 gesteuert, indem in beiden Strömungskanälen 111, 112 unterschiedliche Drücke p₁ und p₂ eingestellt werden, welche zudem noch zeitlich variierbar sind. Wenn zum Beispiel die Drücke p₁ und p₂ so eingestellt bzw. gewählt werden, dass der im zweiten Strömungskanal 112 herrschende Druck p₂ größer als der Druck p₁ im ersten Strömungskanal 111 ist, kann definiert der im Verlauf des erfindungsgemäßen Verrundungsprozesses erfolgende Materialabtrag im dem zweiten Strömungskanal 112 zugewandten Bereich der Einlaufkante 105 erfolgen. Werden die Drücke p₁ und p₂ hingegen so eingestellt bzw. gewählt, dass p₂ kleiner als p₁ ist, so erfolgt in definierter Weise der Materialabtrag präferentiell in dem dem ersten Strömungskanal 111 zugewandten Bereich der Einlaufkante 105 des Spritzlochs 104.The in the two flow channels 111 . 112 each flowing media then hit the inlet edge 105 of the spray hole to be processed 104 and step through the spray hole 104 of the nozzle body 100 out through. The rounding of the inlet edge takes place 105 the bore or the injection hole 104 , By the inside of the hollow needle-shaped body 102 extending second flow channel 112 is the flow and thus the rounding of the spray hole 104 controlled by in both flow channels 111 . 112 different pressures p ₁ and p _{2 are} set, which are also temporally variable. If, for example, the pressures p ₁ and p ₂ are set or selected such that the pressure in the second flow channel 112 prevailing pressure p ₂ greater than the pressure p ₁ in the first flow channel 111 is, can take place in the course of the rounding process according to the invention taking place material removal in the second flow channel 112 facing area of the inlet edge 105 respectively. On the other hand, if the pressures p ₁ and p ₂ are set or selected such that p _{2 is} smaller than p ₁ , the removal of material preferably takes place in a defined manner in the first flow channel 111 facing area of the inlet edge 105 the injection hole 104 ,

Eine Optimierung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit welcher das Material noch präziser und lokal definierter abgetragen werden kann, sieht vor, dass die jeweilige Konzentration von Schleifpartikeln in jedem der Strömungskanäle 111, 112 individuell eingestellt wird.An optimization of the method according to the invention, with which the material can be removed even more precisely and locally defined, provides that the respective concentration of abrasive particles in each of the flow channels 111 . 112 adjusted individually.

Bevorzugt wird dabei die jeweilige Partikeldichte in den Strömungskanälen 111, 112 so gewählt, dass das fluide Medium, das entlang des im Innern des hohlnadelförmigen Körpers 102 verlaufenden zweiten Strömungskanals 112 fließt, eine hohe Partikeldichte aufweist, während demgegenüber das fluide Medium, das entlang des anderen Strömungskanals 111 fließt, eine niedrigere Partikeldichte aufweist. Dadurch entfaltet das entlang des zweiten Strömungskanals 112 fließende Medium eine größere abrasive Wirkung als das in dem anderen Strömungskanal 111 fließende Medium mit der niedrigeren Partikeldichte. Preference is given to the respective particle density in the flow channels 111 . 112 so chosen that the fluid medium, which runs along inside the hollow needle-shaped body 102 extending second flow channel 112 flows, has a high particle density, while on the other hand, the fluid medium, along the other flow channel 111 flows, has a lower particle density. This unfolds along the second flow channel 112 flowing medium has a greater abrasive effect than that in the other flow channel 111 flowing medium with the lower particle density.

Gemäß einer weiteren Optimierung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Körnung der Schleifpartikel für jeden der Strömungskanäle 111, 112 unterschiedlich gewählt. Ebenso wird die Viskosität der Strömungsmedien für jeden der Strömungskanäle 111, 112 unterschiedlich gewählt.According to a further optimization of the method according to the invention, the grain of the abrasive particles for each of the flow channels 111 . 112 chosen differently. Likewise, the viscosity of the flow media for each of the flow channels 111 . 112 chosen differently.

Claims

Method for the hydroerosive rounding of holes or holes in components, in particular of spray holes in nozzle bodies of fuel injection valves, with the following method steps: - introducing at least one body ( 102 ) in an interior ( 101 ) of the nozzle body ( 100 ); - Positioning of the body ( 102 ) in the vicinity of a bore to be machined ( 104 ) to at least two flow channels ( 111 . 112 ) in the interior ( 101 ) of the nozzle body ( 100 ) for a respective flow medium to define; - merging of the flow channels ( 111 . 112 ) in front of the entrance opening ( 105 ) of the bore to be machined ( 104 ), wherein the flow channels ( 111 . 112 ) are operated with each independently adjustable pressures.

Method according to claim 1, characterized in that for defining the flow channels ( 111 . 112 ) a hollow needle-shaped body ( 102 ) in the interior ( 101 ) is introduced and positioned, wherein a first flow channel ( 111 ) the hollow needle-shaped body ( 102 ) flows around the outside and a second flow channel ( 112 ) the hollow needle-shaped body ( 102 ) flows through the inside.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the pressures in the flow channels ( 111 . 112 ) can be varied over time.

Method according to claim 2 or 3, characterized in that the pressure in the second flow channel ( 112 ) is adjusted so that it the pressure in the first flow channel ( 111 ) exceeds.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the respective concentration of abrasive particles in the in the flow channels ( 111 . 112 ) guided flow media for the respective flow channel ( 111 . 112 ) is set individually.

A method according to claim 5, characterized in that the grain of the abrasive particles for each of the flow channels ( 111 . 112 ) is chosen differently.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the viscosity of the flow media for each of the flow channels ( 111 . 112 ) is chosen differently.