DE102019004685A1 - Process for material removal from a semi-finished product surface - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Materialabtrag an einer Halbzeugoberfläche, wobei ein Flüssigkeit-Abrasivmittel-Strahl über eine Strahldüse auf die Halbzeugoberfläche gerichtet wird, wobei die Strahldüse und die Halbzeugoberfläche von einer Lagerflüssigkeit umgeben sind. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Materialabtrag an einer Oberfläche vorzuschlagen, bei dem ein homogenerer und flexibel steuerbarerer Materialabtrag möglich ist. Weiterhin soll ein größeres Spektrum an erzeugbaren geometrischen Formen an der bearbeiteten Oberfläche ermöglicht werden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zunächst in einer Hochdruckmischkammer (8) eine Flüssigkeit-Abrasivmittel-Suspension aus einem flüssigen Trägermedium und Abrasivmittelpartikeln (9) gebildet wird und diese Flüssigkeit-Abrasivmittel-Suspension (12) anschließend in einem Strömungssystem zur Strahldüse (11) geführt und an dieser in Richtung Halbzeugoberfläche (1) beschleunigt wird und dass die Strahldüse und die Halbzeugoberfläche (1) über mindestens eine numerisch gesteuerte Achse gegeneinander bewegt werden. Weiterhin wird eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen (Fig. 1).The invention relates to a method for removing material from a semi-finished product surface, a liquid-abrasive jet being directed via a jet nozzle onto the semi-finished product surface, the jet nozzle and the semi-finished product surface being surrounded by a storage liquid. The object of the invention is to propose a method for removing material from a surface in which a more homogeneous and flexibly controllable material removal is possible. Furthermore, a larger spectrum of geometrical shapes that can be generated on the machined surface should be made possible. This object is achieved in that a liquid-abrasive suspension from a liquid carrier medium and abrasive particles (9) is first formed in a high-pressure mixing chamber (8) and this liquid-abrasive suspension (12) is then formed in a flow system to the jet nozzle (11). guided and accelerated on this in the direction of the semi-finished product surface (1) and that the jet nozzle and the semi-finished product surface (1) are moved against each other via at least one numerically controlled axis. A device for carrying out the method is also proposed (FIG. 1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Materialabtrag an einer Halbzeugoberfläche, wobei ein Flüssigkeit-Abrasivmittel-Strahl über eine Strahldüse auf die Halbzeugoberfläche gerichtet wird, wobei die Strahldüse und die Halbzeugoberfläche von einer Lagerflüssigkeit umgeben sind.The invention relates to a method for removing material from a semi-finished product surface, a liquid-abrasive jet being directed via a jet nozzle onto the semi-finished product surface, the jet nozzle and the semi-finished product surface being surrounded by a storage liquid.

Durch die Entwicklung neuer und schwer zu bearbeitender Materialien hat das Strahlspanen beträchtlich an Bedeutung gewonnen. Insbesondere für die Bearbeitung von Halbzeugen, die aufgrund ihrer Materialeigenschaften keinen hohen Prozesskräften oder hohen Temperaturen ausgesetzt werden können, stellt das Strahlspanen eine Schlüsseltechnologie dar. Die Feststoff-Flüssigkeitsstrahlen können hierbei eine Bündelung des Strahles und damit verbunden eine hohe Konturgenauigkeit beim Materialabtrag gewährleisten. Neben dem Schneiden von Halbzeugen ist auch die Oberflächenstrukturierung ein häufiger Anwendungsfall. Je nach Anwendungsbereich geht es hierbei in den meisten Fällen darum, nicht benötigtes Material innerhalb kürzester Zeit zu entfernen und dabei eine möglichst gute Oberflächenqualität herzustellen.With the development of new and difficult to machine materials, blasting has become considerably more important. Jet chipping is a key technology, especially for the processing of semi-finished products which, due to their material properties, cannot be exposed to high process forces or high temperatures. The solid-liquid jets can ensure a bundling of the jet and thus a high level of contour accuracy during material removal. In addition to cutting semi-finished products, surface structuring is also a frequent application. Depending on the area of application, in most cases it is a matter of removing unneeded material within the shortest possible time and thereby producing the best possible surface quality.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zum Abtrag von Oberflächen mit einem Injektionsstrahl-Verfahren zu arbeiten. Hierbei wird ein Hochgeschwindigkeits-Flüssigkeitsstrahl ausgebildet, der über die Erzeugung von Unterdruck in einem Mischbereich bereitgestellte feinkörnige Feststoffpartikel und ein umgebendes Gas, zumeist Umgebungsluft, beschleunigt.It is known from the prior art to work with an injection jet method to remove surfaces. In this case, a high-speed liquid jet is formed, which accelerates fine-grain solid particles and a surrounding gas, mostly ambient air, provided in a mixing area by generating negative pressure.

Aus DE 195 29 749 C2 ist es weiterhin bekannt, dass der Abtrag von einer Oberfläche mittels Flüssigkeit-Abrasivmittel-Strahl unterhalb eines Spiegels einer Flüssigkeit durchgeführt wird, wobei optional diese Flüssigkeit mit Ultraschall beaufschlagbar ist. Die Strahldüse und die zu bearbeitende Oberfläche sind hierfür unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnet. Bei der Bearbeitung der Oberfläche wird die Strahldüse in einer linearen Vorschubbewegung mit im Wesentlichen konstanter Relativgeschwindigkeit geführt, wobei die Strahldüse dabei elliptisch bewegt wird. Diese elliptische Bewegung wird durch zwei mit der Strahldüse verbundene Pendelantriebe erzeugt. Eine im Wesentlichen konstante Relativgeschwindigkeit zwischen Strahldüse und Halbzeugoberfläche schränkt allerdings die erzielbaren geometrischen Formen des Materialabtrags an der Halbzeugoberfläche ein.Out DE 195 29 749 C2 it is also known that the removal of a surface by means of a liquid-abrasive jet is carried out below a level of a liquid, with this liquid optionally being able to be acted upon with ultrasound. For this purpose, the jet nozzle and the surface to be processed are arranged below the liquid level. When processing the surface, the jet nozzle is guided in a linear feed movement with an essentially constant relative speed, the jet nozzle being moved elliptically in the process. This elliptical movement is generated by two pendulum drives connected to the jet nozzle. However, an essentially constant relative speed between the jet nozzle and the surface of the semi-finished product limits the achievable geometrical shapes of the material removal on the semi-finished product surface.

Weiterhin ist es bei den bekannten Verfahren der Erzeugung des Flüssigkeit-Abrasivmittel-Strahl zum Materialabtrag an Halbzeugoberflächen nachteilig, dass sich die Strahlpartikel schwerpunktmäßig in dem vom reinen Flüssigkeits-Kernstrahl mitgerissenen und diesen umgebenden Luftmantel befinden. Eine homogene Verteilung der Strahlpartikel über den Strahlquerschnitt kann hierdurch nicht erreicht werden. Dies führt dazu, dass der Abtrag an der bearbeiteten Oberfläche inhomogen verläuft.Furthermore, it is disadvantageous in the known methods of generating the liquid-abrasive jet for material removal on semi-finished surfaces that the jet particles are mainly in the air jacket carried along by the pure liquid core jet and surrounding it. A homogeneous distribution of the jet particles over the jet cross section cannot be achieved as a result. This leads to the fact that the removal on the machined surface is inhomogeneous.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Materialabtrag an einer Halbzeugoberfläche vorzuschlagen, bei dem ein homogenerer Materialabtrag möglich ist. Weiterhin soll ein größeres Spektrum an erzeugbaren geometrischen Formen an der bearbeiteten Oberfläche ermöglicht werden, wobei die Führung des Flüssigkeit-Abrasivmittel-Strahls entlang der Halbzeugoberfläche flexibel steuerbar sein soll.The object of the invention is to propose a method for removing material from a semi-finished product surface in which a more homogeneous material removal is possible. Furthermore, a larger spectrum of geometrical shapes that can be generated on the machined surface should be made possible, with the guidance of the liquid-abrasive jet along the surface of the semi-finished product being flexibly controllable.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 12 aufgezeigt. Die Aufgabe wird ebenso mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 13 gelöst, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen hierfür in den Ansprüchen 14 und 15 aufgezeigt werden.This object is achieved with a method having the features of claim 1. Advantageous embodiments are shown in claims 2 to 12. The object is also achieved with a device according to claim 13, with advantageous configurations for this being shown in claims 14 and 15.

Mischt man die Feststoffpartikel des Abrasivmittels bereits vor der Beschleunigung des Hochgeschwindigkeits-Strahles in die (Träger-)Flüssigkeit, wird gegenüber den bekannten Verfahren bei der Strahlerzeugung kein umgebendes Gas mitgerissen und dem Flüssigkeit-Abrasivmittel-Strahl beigemengt. Dadurch kann zum einen der Strahldurchmesser des Flüssigkeit-Abrasivmittel-Strahls verringert und damit der lokale Abtrag an der Halbzeugoberfläche miniaturisiert werden. Zum anderen wird eine deutlich homogenere Verteilung des Abrasivmittels in dem Flüssigkeit-Abrasivmittel-Strahl erzeugt und damit ein definierter Materialabtrag an der Halbzeugoberfläche erreicht. Im Ergebnis wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein homogenerer Materialabtrag erreicht.If the solid particles of the abrasive are mixed into the (carrier) liquid before the acceleration of the high-speed jet, no surrounding gas is entrained and added to the liquid-abrasive jet when the jet is generated. As a result, on the one hand, the jet diameter of the liquid-abrasive jet can be reduced and the local removal on the surface of the semi-finished product can be miniaturized. On the other hand, a significantly more homogeneous distribution of the abrasive in the liquid-abrasive jet is generated and thus a defined material removal is achieved on the surface of the semi-finished product. As a result, a more homogeneous material removal is achieved in the method according to the invention.

Da die Umwandlung der potentiellen, hydraulischen Energie des flüssigen Trägermediums in kinetische Energie innerhalb der Strahldüse gemeinsam mit der Beschleunigung der Strahlpartikel einhergeht, können Energieverluste, die bei der Partikelbeschleunigung des herkömmlichen Injektorstrahl-Verfahrens auftreten, eliminiert werden. Damit sind grundsätzlich höhere Abtragsraten erreichbar, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig vom Halbzeugwerkstoff einsetzbar wird. Ein Materialabtrag ist damit an Oberflächen von Halbzeugen möglichen, die beispielsweise aus Hartmetall oder Schnellarbeitsstahl (HSS) oder Keramik gebildet sind.Since the conversion of the potential hydraulic energy of the liquid carrier medium into kinetic energy within the jet nozzle goes hand in hand with the acceleration of the jet particles, energy losses that occur during particle acceleration of the conventional injector jet process can be eliminated. In principle, higher removal rates can thus be achieved, as a result of which the method according to the invention can be used regardless of the semi-finished material. Material can thus be removed from the surfaces of semi-finished products made, for example, of hard metal or high-speed steel (HSS) or ceramics.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können unterschiedliche Abrasivmittel eingesetzt werden. Beispielsweise können Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Zirkonoxid, Aluminiumoxid, Granatsand sowie Mischungen hieraus verwendet werden. Ebenso können auch die Partikelgrößen des Abrasivmittels auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden.Different abrasives can be used in the method according to the invention. For example, silicon carbide, silicon nitride, zirconium oxide, aluminum oxide, garnet sand as well Mixtures of these can be used. The particle sizes of the abrasive can also be adapted to the respective application.

Über die Änderung des Abstandes zwischen Strahldüse und Halbzeugoberfläche und/oder der Vorschubgeschwindigkeit einer Relativbewegung zwischen Strahldüse und Halbzeugoberfläche und/oder der Düsenausrichtung ist der Materialabtrag an der Halbzeugoberfläche einstellbar. Damit ist sowohl die Menge des abgetragenen Materials an der Halbzeugoberfläche, als auch die geometrische Form der bearbeiteten Halbzeugoberfläche anpassbar. Beispielsweise kann über die Ausrichtung der Strahldüse die Halbzeugoberfläche so bearbeitet werden, dass die bearbeitete Fläche lokale Vertiefungen aufweist, die beispielsweise durch eine Variation der Vorschubgeschwindigkeit und/oder des Abstandes erreicht werden. Bei einer Verringerung des Abstandes und/oder einer Verringerung der Vorschubgeschwindigkeit erhöht sich der Materialabtrag und die Halbzeugoberfläche wird an der entsprechenden Stelle tiefer ausgearbeitet. Im Ergebnis ist damit ein größeres Spektrum an erzeugbaren geometrischen Formen an der bearbeiteten Oberfläche möglich. Beispielsweise sind damit an der Halbzeugoberfläche Oberflächenreliefs und -strukturen, Funktionsoberflächen oder Oberflächenrauheiten und - welligkeiten, Sacklöcher, Taschen sowie Gravuren herstellbar. Auch über die Variation der Durchflussmenge der Flüssigkeit-Abrasivmittel-Suspension in dem Strömungssystem und/oder der Abrasivmittelmenge in dem Flüssigkeit-Abrasivmittel-Strahl ist der Materialabtrag an der Halbzeugoberfläche beeinflussbar.By changing the distance between the jet nozzle and the semi-finished product surface and / or the feed rate of a relative movement between the jet nozzle and the semi-finished product surface and / or the nozzle alignment, the material removal on the semi-finished product surface can be adjusted. This means that both the amount of material removed from the surface of the semi-finished product and the geometric shape of the processed semi-finished surface can be adjusted. For example, the surface of the semi-finished product can be processed via the alignment of the jet nozzle in such a way that the processed surface has local depressions, which are achieved, for example, by varying the feed rate and / or the distance. With a reduction in the distance and / or a reduction in the feed rate, the material removal increases and the surface of the semi-finished product is worked out more deeply at the corresponding point. As a result, a larger spectrum of geometrical shapes that can be generated on the machined surface is possible. For example, surface reliefs and structures, functional surfaces or surface roughness and waviness, blind holes, pockets and engravings can be produced on the semi-finished product surface. The material removal on the semi-finished product surface can also be influenced by varying the flow rate of the liquid-abrasive suspension in the flow system and / or the amount of abrasive in the liquid-abrasive jet.

Durch die Anregung der Lagerflüssigkeit oder des Flüssigkeit-Abrasivmittel-Strahls mittels Ultraschall wird die Bewegung des geführten Flüssigkeit-Abrasivmittel-Strahls bzw. der Halbzeugoberfläche mit mikroskopischen (durch die Ultraschalleinkopplung hervorgerufenen) Schwingungen überlagert. Im Ergebnis wird damit neben den makroskopischen Geometrien des Materialabtrags auch eine mikroskopische Strukturierung der Halbzeugoberfläche erzeugt.By stimulating the storage liquid or the liquid-abrasive agent jet by means of ultrasound, the movement of the guided liquid-abrasive agent jet or the semi-finished product surface is superimposed with microscopic vibrations (caused by the ultrasonic coupling). As a result, in addition to the macroscopic geometries of the material removal, a microscopic structuring of the semi-finished product surface is also generated.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Materialabtrag an einer Halbzeugoberfläche
  • 2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Materialabtrag an einer Halbzeugoberfläche
An exemplary embodiment of the invention is explained below with reference to the drawings. Show it:
  • 1 an embodiment of a device according to the invention for removing material from a semi-finished product surface
  • 2 a further embodiment of a device according to the invention for removing material from a semi-finished product surface

1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Materialabtrag an einer Halbzeugoberfläche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Vorrichtung weist einen Fluidspeicher 2 auf, der über eine Niederdruckverrohrung mit einer Hochdruckerzeugung 3 verbunden ist. Die Hochdruckerzeugung 3 bringt ein Fluidmedium bzw. eine (Träger-)Flüssigkeit auf einen Arbeitsdruck im Bereich von 1 MPa bis 600 MPa. Von der Hochdruckerzeugung 3 führt eine Hochdruckleitung 4 zu einem ersten Weichenelement 5 in Form eines T-Stücks. Hier teilt sich die Hochdruckleitung 4 in einen Hauptströmungsweg 6 und einen Nebenströmungsweg 7 auf. Innerhalb des Nebenströmungsweges 7 befindet sich eine Hochdruckmischkammer 8. Diese enthält eine Flüssigkeit-Abrasivmittel-Suspension aus der im gesamten Hochdrucksystem enthaltenen (Träger-)Flüssigkeit und Festkörperpartikeln eines Abrasivmittels 9. Diese Flüssigkeit-Abrasivmittel-Suspension kann bei Bedarf über Strömungsmechanismen in den Hauptströmungsweg 6 durch ein zweites Weichenelement 10 in Form eines T-Stücks eingeleitet werden. Nach dem zweiten Weichenelement wird die Flüssigkeit-Abrasivmittel-Suspension zu einer Strahldüse 11 geleitet, wo diese beschleunigt und als Flüssigkeit-Abrasivmittel-Strahl 12 aus dieser in Richtung Halbzeugoberfläche 1 ausgestoßen wird. Der Flüssigkeit-Abrasivmittel-Strahl 12 trifft auf die zu bearbeitende Halbzeugoberfläche 1 auf und trägt hier von dieser Material ab. Die Strahldüse 11 hat einen Strahlaustrittsdurchmesser im Bereich von 0,05 mm und 1 mm. 1 shows an embodiment of a device according to the invention for removing material from a semi-finished product surface using the method according to the invention. The device has a fluid reservoir 2 on, which is via a low-pressure piping with a high-pressure generator 3 connected is. The high pressure generation 3 brings a fluid medium or a (carrier) liquid to a working pressure in the range from 1 MPa to 600 MPa. From high pressure generation 3 leads a high pressure line 4th to a first switch element 5 in the form of a T-piece. The high pressure line splits here 4th into a main flow path 6th and a bypass path 7th on. Within the bypass flow path 7th there is a high pressure mixing chamber 8th . This contains a liquid-abrasive suspension from the (carrier) liquid contained in the entire high-pressure system and solid particles of an abrasive 9 . This liquid / abrasive suspension can, if necessary, be introduced into the main flow path via flow mechanisms 6th by a second switch element 10 in the form of a T-piece. After the second switch element, the liquid-abrasive suspension becomes a jet nozzle 11 directed where it accelerates and as a liquid-abrasive jet 12 from this in the direction of the semi-finished product surface 1 is expelled. The liquid-abrasive jet 12 meets the semi-finished product surface to be processed 1 and removes this material from here. The jet nozzle 11 has a beam exit diameter in the range of 0.05 mm and 1 mm.

Für die Positionierung der Strahldüse 11 gegenüber der Halbzeugoberfläche 1 oder der Halbzeugoberfläche 1 gegenüber der Strahldüse 11 ist ein (nicht dargestelltes) Haltesystem vorgesehen. Dieses Haltesystem ist so ausgebildet, dass die Strahldüse 11 gegenüber der Halbzeugoberfläche 1 oder die Halbzeugoberfläche 1 gegenüber der Strahldüse 11 mit zumindest einer numerisch gesteuerten Achse bewegt wird und somit der Flüssigkeit-Abrasivmittel-Strahl 12 entlang der Halbzeugoberfläche 1 Material abträgt. Das Haltesystem ist weiterhin so ausgebildet, dass beim Führen der Strahldüse 11 oder der Halbzeugoberfläche 1 ein Abstand zwischen der Strahldüse 11 und der Halbzeugoberfläche 1 und/oder eine Vorschubgeschwindigkeit der Strahldüse 11 bzw. der Halbzeugoberfläche 1 variierbar ist. Das Strömungssystem ist so ausgebildet, dass eine Durchflussmenge der Flüssigkeit-Abrasivmittel-Suspension in dem Strömungssystem und/oder eine Abrasivmittelmenge in dem Flüssigkeit-Abrasivmittel-Strahl 12 einstellbar sind. Ferner ist das Haltesystem so ausgebildet, dass eine Düsenausrichtung der Strahldüse 11 gegenüber der Halbzeugoberfläche 1 variierbar ist. Hierzu wird entweder die Strahldüse 11 gegenüber der Halbzeugoberfläche 1 oder die Halbzeugoberfläche 1 gegenüber der Strahldüse 11 ausgerichtet.For positioning the jet nozzle 11 compared to the semi-finished product surface 1 or the semi-finished product surface 1 opposite the jet nozzle 11 a holding system (not shown) is provided. This holding system is designed so that the jet nozzle 11 compared to the semi-finished product surface 1 or the semi-finished product surface 1 opposite the jet nozzle 11 is moved with at least one numerically controlled axis and thus the liquid-abrasive jet 12 along the surface of the semi-finished product 1 Removes material. The holding system is also designed so that when guiding the jet nozzle 11 or the semi-finished product surface 1 a distance between the jet nozzle 11 and the semi-finished product surface 1 and / or a feed speed of the jet nozzle 11 or the semi-finished product surface 1 is variable. The flow system is designed in such a way that a flow rate of the liquid-abrasive agent suspension in the flow system and / or an amount of abrasive agent in the liquid-abrasive agent jet 12 are adjustable. Furthermore, the holding system is designed so that a nozzle alignment of the jet nozzle 11 compared to the semi-finished product surface 1 is variable. Either the jet nozzle 11 compared to the semi-finished product surface 1 or the semi-finished product surface 1 opposite the jet nozzle 11 aligned.

Weiterhin weist die Vorrichtung ein Becken 13 zur Aufnahme einer Lagerflüssigkeit 14 auf. Die Strahldüse 11 und die Halbzeugoberfläche 1 sind unterhalb eines Flüssigkeitsspiegels 15 des mit Lagerflüssigkeit 14 gefüllten Beckens 13 angeordnet. Als Lagerflüssigkeit 14 kann beispielsweise Wasser, ein Öl, ein verflüssigtes technisches Gas, eine Lösung oder eine Emulsion zum Einsatz kommen.The device also has a basin 13th for holding a storage liquid 14th on. The Jet nozzle 11 and the semi-finished product surface 1 are below a liquid level 15th des with storage liquid 14th filled basin 13th arranged. As a storage liquid 14th For example, water, an oil, a liquefied technical gas, a solution or an emulsion can be used.

2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Materialabtrag an einer Halbzeugoberfläche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. 2 shows a further embodiment of the device according to the invention for removing material from a semi-finished product surface using the method according to the invention.

Optional kann das Becken 13 so ausgeführt sein, dass die Lagerflüssigkeit 14 in dem Becken 13 als Strom über die Halbzeugoberfläche 1 geführt wird.Optionally, the basin 13th be designed so that the storage liquid 14th in the basin 13th as a current over the surface of the semi-finished product 1 to be led.

In einer weiteren nicht dargestellten Ausführung weist die Vorrichtung einen Ultraschallerzeuger auf, der mit der Lagerflüssigkeit 14 gekoppelt ist.In a further embodiment, not shown, the device has an ultrasound generator that works with the storage liquid 14th is coupled.

In einer weiteren nicht dargestellten Ausführung weist die Vorrichtung einen Ultraschallerzeuger auf, der mit der Strahldüse 11 gekoppelt ist.In a further embodiment, not shown, the device has an ultrasonic generator which is connected to the jet nozzle 11 is coupled.

Grundsätzlich ist die Ultraschallanregung der Lagerflüssigkeit 14 auch mit der Ultraschallanregung der Strahldüse 11 kombinierbar.Basically, the storage liquid is excited by ultrasound 14th also with the ultrasonic excitation of the jet nozzle 11 combinable.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
HalbzeugoberflächeSemi-finished surface
22
FluidspeicherFluid storage
33
HochdruckerzeugungHigh pressure generation
44th
HochdruckleitungHigh pressure line
55
WeichenelementSwitch element
66th
HauptströmungswegMain flow path
77th
NebenströmungswegSecondary flow path
88th
HochdruckmischkammerHigh pressure mixing chamber
99
AbrasivmittelAbrasives
1010
WeichenelementSwitch element
1111
StrahldüseJet nozzle
1212th
Flüssigkeit-Abrasivmittel-StrahlLiquid abrasive jet
1313
Beckenpool
1414th
LagerflüssigkeitStorage liquid
1515th
FlüssigkeitsspiegelLiquid level

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 19529749 C2 [0004]DE 19529749 C2 [0004]

Claims (14)

Verfahren zum Materialabtrag an einer Halbzeugoberfläche, wobei ein Flüssigkeit-Abrasivmittel-Strahl (12) über eine Strahldüse (11) auf die Halbzeugoberfläche (1) gerichtet wird, wobei die Strahldüse und die Halbzeugoberfläche von einer Lagerflüssigkeit umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst in einer Hochdruckmischkammer (8) eine Flüssigkeit-Abrasivmittel-Suspension aus einem flüssigen Trägermedium und Abrasivmittelpartikeln (9) gebildet wird und diese Flüssigkeit-Abrasivmittel-Suspension (12) anschließend in einem Strömungssystem zur Strahldüse (11) geführt und an dieser in Richtung Halbzeugoberfläche (1) beschleunigt wird und dass über mindestens eine numerisch gesteuerte Achse die Strahldüse (11) gegenüber der Halbzeugoberfläche (1) oder die Halbzeugoberfläche (1) gegenüber der Strahldüse geführt wird und dass die Flüssigkeit-Abrasivmittel-Suspension als Flüssigkeit-Abrasivmittel-Strahl mit einem Strahlaustrittsdurchmesser zwischen 0,05 mm und 1 mm an der Strahldüse (11) austritt.Method for removing material from a semi-finished product surface, wherein a liquid-abrasive jet (12) is directed via a jet nozzle (11) onto the semi-finished product surface (1), the jet nozzle and the semi-finished product surface being surrounded by a storage liquid, characterized in that initially in a high-pressure mixing chamber (8) a liquid-abrasive suspension is formed from a liquid carrier medium and abrasive particles (9) and this liquid-abrasive suspension (12) is then guided in a flow system to the jet nozzle (11) and on this in the direction of the semi-finished product surface (1 ) is accelerated and that the jet nozzle (11) is guided opposite the semi-finished product surface (1) or the semi-finished product surface (1) opposite the jet nozzle via at least one numerically controlled axis and that the liquid-abrasive suspension as a liquid-abrasive jet with a jet outlet diameter between 0.05 mm and 1 mm at the jet nozzle (1 1) exit. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit-Abrasivmittel-Suspension in dem Strömungssystem mit einem Fluiddruck zwischen 1 MPa und 600 MPa transportiert wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the liquid-abrasive suspension is transported in the flow system with a fluid pressure between 1 MPa and 600 MPa. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Führen der Strahldüse (11) oder der Halbzeugoberfläche (1) ein Abstand zwischen Strahldüse (11) und Halbzeugoberfläche (1) variiert wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that when guiding the jet nozzle (11) or the semi-finished product surface (1) a distance between the jet nozzle (11) and the semi-finished product surface (1) is varied. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Führen der Strahldüse (11) oder der Halbzeugoberfläche (1) eine Vorschubgeschwindigkeit der Strahldüse (11) oder der Halbzeugoberfläche (1) variiert wird.Procedure according to Claim 1 or 3 , characterized in that when guiding the jet nozzle (11) or the semi-finished product surface (1) a feed rate of the jet nozzle (11) or the semi-finished product surface (1) is varied. Verfahren nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Führen der Strahldüse (11) oder der Halbzeugoberfläche (1) gegenüber der Halbzeugoberfläche (1) eine Düsenausrichtung variiert wird.Procedure according to Claim 1 , 3 or 4th , characterized in that when guiding the jet nozzle (11) or the semi-finished product surface (1) relative to the semi-finished product surface (1), a nozzle orientation is varied. Verfahren nach Anspruch 1, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Führen der Strahldüse (11) oder der Halbzeugoberfläche (1) eine Durchflussmenge der Flüssigkeit-Abrasivmittel-Suspension in dem Strömungssystem variiert wird.Procedure according to Claim 1 , 3 , 4th or 5 , characterized in that when guiding the jet nozzle (11) or the semi-finished product surface (1), a flow rate of the liquid-abrasive suspension in the flow system is varied. Verfahren nach Anspruch 1, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Führen der Strahldüse (11) oder der Halbzeugoberfläche (1) eine Abrasivmittelmenge in dem Flüssigkeit-Abrasivmittel-Strahl (12) variiert wird.Procedure according to Claim 1 , 3 , 4th , 5 or 6th , characterized in that when the jet nozzle (11) or the semi-finished product surface (1) is guided, an amount of abrasive in the liquid-abrasive jet (12) is varied. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeit-Abrasivmittel-Strahl (12) zusätzlich mit Ultraschallwellen angeregt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid-abrasive jet (12) is additionally excited with ultrasonic waves. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerflüssigkeit Wasser oder ein verflüssigtes technisches Gas oder ein Öl oder eine Lösung oder eine Emulsion ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the storage liquid is water or a liquefied technical gas or an oil or a solution or an emulsion. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerflüssigkeit mit Ultraschallwellen angeregt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the storage liquid is excited with ultrasonic waves. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerflüssigkeit als Strom über die Halbzeugoberfläche geführt wird.Procedure according to Claim 9 or 10 , characterized in that the storage liquid is conducted as a stream over the surface of the semi-finished product. Vorrichtung zum Materialabtrag an einer Halbzeugoberfläche mit einem Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine eine Flüssigkeit-Abrasivmittel-Suspension enthaltende Hochdruckmischkammer (8), eine Strahldüse, eine die Hochdruckmischkammer und die Strahldüse verbindende Hochdruckleitung (4, 6, 7), ein Becken zur Aufnahme einer Lagerflüssigkeit und ein die Strahldüse (11) gegenüber der Halbzeugoberfläche (1) oder die Halbzeugoberfläche (1) gegenüber der Strahldüse (11) positionierendes Haltesystem aufweist und dass die Strahldüse (11) einen Strahlaustrittsdurchmesser zwischen 0,05 mm und 1 mm aufweist und dass die Strahldüse und die Halbzeugoberfläche unterhalb eines Flüssigkeitsspiegels (15) des mit Lagerflüssigkeit (14) gefüllten Beckens (13) angeordnet sind und dass das Haltesystem zumindest eine numerisch gesteuerte Achse aufweist und dass die Strahldüse (11) gegenüber der Halbzeugoberfläche (1) oder die Halbzeugoberfläche (1) gegenüber der Strahldüse (11) mit dieser zumindest einen numerisch gesteuerten Achse bewegbar ist.Device for material removal from a semi-finished product surface using a method according to one of the preceding claims, characterized in that the device has a high-pressure mixing chamber (8) containing a liquid-abrasive suspension, a jet nozzle, a high-pressure line (4, 6, connecting the high-pressure mixing chamber and the jet 7), a basin for receiving a storage liquid and a holding system that positions the jet nozzle (11) opposite the semi-finished product surface (1) or the semi-finished product surface (1) opposite the jet nozzle (11) and that the jet nozzle (11) has a jet outlet diameter between 0.05 mm and 1 mm and that the jet nozzle and the semi-finished product surface are arranged below a liquid level (15) of the basin (13) filled with storage liquid (14) and that the holding system has at least one numerically controlled axis and that the jet nozzle (11) opposite the Semi-finished product surface (1) or the semi-finished product surface (1) is movable with respect to the jet nozzle (11) with this at least one numerically controlled axis. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Ultraschallerzeuger aufweist und dass dieser Ultraschallerzeuger mit der Strahldüse (11) gekoppelt ist.Device according to Claim 12 , characterized in that the device has an ultrasonic generator and that this ultrasonic generator is coupled to the jet nozzle (11). Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Ultraschallerzeuger aufweist und dass dieser Ultraschallerzeuger mit der Lagerflüssigkeit (14) koppelbar ist.Device according to Claim 12 , characterized in that the device has an ultrasound generator and that this ultrasound generator can be coupled to the storage liquid (14).
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