DE102021123017A1 - Device and method for deburring a workpiece - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) und ein Verfahren zum Entfernen eines Grats (12) von einem Werkstück (11) unter Verwendung eines aus einer ersten Düsenöffnung (17) ausgestoßenen ersten Fluidstrahls (F1) und eines aus einer zweiten Düsenöffnung (18) ausgestoßenen zweiten Fluidstrahls (F2). Der erste Fluidstrahl (F1) ist dazu eingerichtet, den Grat (12) mit einem Biegemoment in eine Richtung zu beaufschlagen, während der zweite Fluidstrahl (F2) dazu eingerichtet ist, den Grat (12) mit einem Gegenbiegemoment in die entgegengesetzte Richtung zu beaufschlagen. Dadurch kann eine Wechselbiegebelastung oder eine Torsionsbelastung in einem Fußbereich (14) des Grats (12) erzeugt und der Grat (12) dadurch vom Werkstück (11) abgetrennt werden. Das Fluidwerkzeug (15) wird um eine Drehachse (D) drehend angetrieben. Überlagert zu dieser Drehbewegung kann eine Relativbewegung entlang einer Bahn (P) zwischen dem Werkstück (11) und dem Fluidwerkzeug (15) erzeugt werden, insbesondere entlang der Erstreckung einer Kante (13) des Werkstücks (11) bzw. eines zu entfernenden Grats (12).

Figure DE102021123017A1_0000
The invention relates to a device (10) and a method for removing a burr (12) from a workpiece (11) using a first fluid jet (F1) ejected from a first nozzle opening (17) and one ejected from a second nozzle opening (18). second fluid jet (F2). The first fluid jet (F1) is designed to apply a bending moment to the burr (12) in one direction, while the second fluid jet (F2) is designed to apply a counterbending moment to the burr (12) in the opposite direction. As a result, an alternating bending load or a torsional load can be generated in a base region (14) of the burr (12) and the burr (12) can thereby be separated from the workpiece (11). The fluid tool (15) is driven in rotation about an axis of rotation (D). Superimposed on this rotational movement, a relative movement along a path (P) between the workpiece (11) and the fluid tool (15) can be generated, in particular along the extension of an edge (13) of the workpiece (11) or a burr (12 ).
Figure DE102021123017A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Entgraten eines Werkstücks unter Verwendung von Fluidstrahlen, die zum Entfernen des Grats auf den Grat bzw. die Kante des Werkstücks gerichtet werden.The invention relates to a device and a method for deburring a workpiece using fluid jets which are directed onto the burr or the edge of the workpiece in order to remove the burr.

Eine solche Vorrichtung bzw. ein solches Verfahren ist beispielsweise aus DE 10 2007 006 661 B4 bekannt. Das verwendete Fluidwerkzeug weist mehrere Düsenöffnungen zum Ausstoßen jeweils eines Fluidstrahls auf. Die Fluidstrahlen werden in unterschiedliche Ausstoßrichtungen abgegeben. Das Fluidwerkzeug wird um eine Drehachse rotierend angetrieben. Die Düsenstrahlen werden vom Ende des Fluidwerkzeugs abgegeben, wobei einer der Düsenstrahlen nach vorne und der andere Düsenstrahl nach hinten gerichtet ist. Dadurch sollen Hinterschneidungen in einer Kammer mit dem nach hinten gerichteten Düsenstrahl bearbeitet werden können.Such a device or such a method is, for example, from DE 10 2007 006 661 B4 known. The fluid tool used has a plurality of nozzle openings for ejecting a jet of fluid in each case. The fluid jets are emitted in different ejection directions. The fluid tool is driven in rotation about an axis of rotation. The jets are discharged from the end of the fluid tool, with one of the jets being directed forward and the other jet being directed rearward. This should allow undercuts in a chamber to be machined with the jet jet directed backwards.

EP 2 716 374 A2 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entgraten eines schlanken, länglichen Bauteils, das um eine Drehachse gedreht und mittels mehrerer Flüssigkeitsstrahlen an unterschiedlichen Stellen und/oder in unterschiedlichen Orientierungen bearbeitet wird. EP 2 716 374 A2 describes a device and a method for deburring a slender, elongate component that is rotated about an axis of rotation and processed by means of multiple liquid jets at different locations and/or in different orientations.

Bohrungen, nutförmige Vertiefungen oder andere Aussparungen in einem Bauteil können nach einer spanenden Bearbeitung einen Grat an der Kante aufweisen, der entfernt werden muss. Die bekannten Verfahren unter Verwendung von einem oder mehreren Fluidstrahlen zum Entgraten benötigen einen sehr hohen Fluiddruck von bis zu 1000 bar. Entsprechend hoch muss eine Pumpenleistung sein, um das Fluid unter Druck zu setzen. Die mangelnde Energieeffizienz ist seit langem ein Kritikpunkt des fluidischen Entgratens von Werkstücken.After machining, bores, groove-shaped indentations or other recesses in a component can have a burr on the edge that has to be removed. The known methods using one or more fluid jets for deburring require a very high fluid pressure of up to 1000 bar. A pump output must be correspondingly high in order to pressurize the fluid. The lack of energy efficiency has long been a criticism of fluidic deburring of workpieces.

Es kann daher als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, das ein wirksames fluidisches Entgraten eines Werkstücks mit verbesserter Energieeffizienz bereitstellt.It can therefore be seen as an object of the present invention to create a device and a method that provide effective fluidic deburring of a workpiece with improved energy efficiency.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 8 gelöst.This object is achieved by a device having the features of patent claim 1 and a method having the features of patent claim 8 .

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entgraten eines Werkstücks weist ein Fluidwerkzeug auf. Ein Drehantrieb der Vorrichtung ist dazu eingerichtet, das Fluidwerkzeug um eine Drehachse rotierend anzutreiben. Dem Fluidwerkzeug wird ein unter Druck stehendes Fluid zugeführt, wobei es sich bei dem Fluid vorzugsweise um eine Flüssigkeit handelt, beispielsweise Wasser, ein Schmiermittel, Schneidöl oder eine beliebige Kombination davon. Das Fluid wird als Fluidstrahl durch wenigstens zwei Düsenöffnungen ausgestoßen und auf die Stelle am Werkstück gerichtet, an der ein Grat entfernt werden soll.The device according to the invention for deburring a workpiece has a fluid tool. A rotary drive of the device is set up to drive the fluid tool in rotation about an axis of rotation. A pressurized fluid is supplied to the fluid tool, the fluid preferably being a liquid such as water, a lubricant, cutting oil, or any combination thereof. The fluid is ejected as a jet of fluid through at least two nozzle orifices and is directed at the location on the workpiece where a burr is to be removed.

Erfindungsgemäß hat das Fluidwerkzeug wenigstens ein Düsenpaar. Jedes Düsenpaar hat eine erste Düsenöffnung und eine zweite Düsenöffnung. Optional können zusätzlich zu dem wenigstens einen Düsenpaar auch weitere Düsenöffnungen vorhanden sein, so dass die Gesamtzahl der Düsenöffnungen auch ungerade sein kann.According to the invention, the fluid tool has at least one pair of nozzles. Each pair of nozzles has a first nozzle opening and a second nozzle opening. Optionally, in addition to the at least one pair of nozzles, further nozzle openings can also be present, so that the total number of nozzle openings can also be odd.

Die erste Düsenöffnung und die zweite Düsenöffnung eines gemeinsamen Düsenpaares sind in Axialrichtung parallel zur Drehachse mit einem Axialabstand angeordnet. Optional können die erste Düsenöffnung und die zweite Düsenöffnung des gemeinsamen Düsenpaares in Radialrichtung radial zur Drehachse auch unter einem Radialabstand angeordnet sein, wobei vorzugsweise der Abstand der zweiten Düsenöffnung zur Drehachse größer ist als der Abstand der ersten Düsenöffnung zur Drehachse.The first nozzle opening and the second nozzle opening of a common nozzle pair are arranged in the axial direction parallel to the axis of rotation with an axial spacing. Optionally, the first nozzle opening and the second nozzle opening of the common nozzle pair can also be arranged at a radial distance in the radial direction radially to the axis of rotation, the distance between the second nozzle opening and the axis of rotation preferably being greater than the distance between the first nozzle opening and the axis of rotation.

Die erste Düsenöffnung ist dazu eingerichtet, einen ersten Fluidstrahl in einer ersten Ausstoßrichtung auszustoßen. Die zweite Düsenöffnung ist dazu eingerichtet, einen zweiten Fluidstrahl in einer zweiten Ausstoßrichtung auszustoßen. Die erste Ausstoßrichtung ist in Axialrichtung schräg von einem vorderen Ende des Fluidwerkzeugs weg nach hinten und außerdem von der Drehachse weg ausgerichtet. Die zweite Ausstoßrichtung ist in Axialrichtung schräg nach vorne zum vorderen Ende des Fluidwerkzeugs hin und außerdem zur Drehachse hin ausgerichtet. In Rotationsrichtung um die Drehachse schließen die erste Düsenöffnung und die zweite Düsenöffnung bzw. die erste Ausstoßrichtung und die zweite Ausstoßrichtung einen Phasenwinkel ein. Das heißt, dass der erste oder zweite Fluidstrahl während einer Rotation dem jeweils anderen Fluidstrahl vorauseilt.The first nozzle opening is set up to eject a first jet of fluid in a first ejection direction. The second nozzle opening is configured to eject a second jet of fluid in a second ejection direction. The first ejection direction is oriented obliquely rearward in the axial direction away from a front end of the fluid tool and also away from the axis of rotation. The second ejection direction is oriented obliquely forward in the axial direction toward the front end of the fluid tool and also toward the axis of rotation. In the direction of rotation about the axis of rotation, the first nozzle opening and the second nozzle opening or the first ejection direction and the second ejection direction enclose a phase angle. This means that the first or second fluid jet precedes the respective other fluid jet during a rotation.

Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, einen zu entfernenden Grat von entgegengesetzten Seiten zu beaufschlagen. Mittels des ersten Fluidstrahls kann der Grat mit einem Biegemoment um einen Fußbereich in eine Richtung und durch den zweiten Fluidstrahl mit einem Gegenbiegemoment um den Fußbereich in die jeweils andere Richtung beaufschlagt werden. Es ist dadurch möglich, den Grat durch Wechselbiegebelastung und/oder eine Torsionsbelastung abzutrennen. Wesentlich ist, dass ein zeitlicher und/oder räumlicher Abstand (Phasenversatz) entsteht, mit dem eine bestimmte Stelle des Grats mit dem Biegemoment und dem Gegenbiegemoment beaufschlagt wird, damit sich die Momente nicht kompensieren, sondern eine Verformung und/oder Bewegung des Grates erzeugt wird. Es kann eine Wechselbiegebelastung und/oder eine Torsionsbelastung des Grats erzeugt und der Grat dadurch von der Kante des Werkstücks entfernt werden.This configuration makes it possible to act on a burr to be removed from opposite sides. By means of the first fluid jet, the burr can be subjected to a bending moment about a base area in one direction and by the second fluid jet to a counterbending moment about the base area in the respective other direction. It is thereby possible to separate the burr by alternating bending stress and/or torsional stress. It is essential that a temporal and/or spatial distance (phase shift) arises, with which a certain point of the burr is subjected to the bending moment and the counterbending moment, so that the moments do not compensate, but rather a Ver shaping and/or movement of the burr is generated. Alternating bending stress and/or torsional stress can be generated on the burr, thereby removing the burr from the edge of the workpiece.

Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Grat abwechselnd in die eine Richtung und die entgegengesetzte Richtung gebogen werden, was durch die Rotation des wenigstens einen Düsenpaares um die Drehachse wiederholt durchgeführt werden kann. Durch diese Wechselbiegebelastung wird der Grat im Fußbereich vom Werkstück abgetrennt.In one embodiment, the ridge can be alternately bent in one direction and the opposite direction, which can be repeatedly performed by rotating the at least one pair of nozzles about the axis of rotation. Due to this alternating bending load, the burr is separated from the workpiece in the foot area.

Eine solche Wechselbelastung des Grats findet statt, wenn die Biegebelastung des Grats durch den ersten Fluidstrahl und die Biegebelastung des Grats durch den zweiten Fluidstrahl einen ausreichend großen Zeitabstand bzw. zeitlichen Phasenversatz aufweisen. Dieser Phasenversatz wird unter anderem durch den Betrag des Phasenwinkels zwischen der ersten Ausstoßrichtung und der zweiten Ausstoßrichtung des gemeinsamen Düsenpaares bestimmt. Außerdem hängt der Phasenversatz vom Abstand der Düsenöffnungen zum Grat und der Drehgeschwindigkeit des Düsenpaares um die Drehachse ab. Zur Erzielung einer Wechselbelastung muss der Zeitversatz bzw. Phasenversatz der Einwirkung durch den ersten Fluidstrahl in die eine Richtung und durch den zweiten Fluidstrahl in die anderer Richtung auf den Grat ausreichend groß sein, so dass der Grat auch tatsächlich eine Biegebewegung in die eine Richtung ausführen kann, bevor er durch den jeweils anderen Fluidstrahl wieder in die entgegengesetzte Richtung gebogen wird. Abhängig vom Material und von der Geometrie des Grats ist der Biegewinkel, den der Grat dabei tatsächlich ausführt oder ausführen soll, unterschiedlich groß und der Phasenversatz wird dementsprechend eingestellt, beispielsweise durch einen geeigneten Betrag des Phasenwinkels.Such alternating loading of the ridge takes place when the bending loading of the ridge by the first fluid jet and the bending loading of the ridge by the second fluid jet have a sufficiently large time interval or phase offset in time. This phase offset is determined, among other things, by the magnitude of the phase angle between the first ejection direction and the second ejection direction of the common pair of nozzles. In addition, the phase shift depends on the distance between the nozzle openings and the burr and the rotational speed of the nozzle pair around the axis of rotation. To achieve an alternating load, the time offset or phase offset of the action of the first fluid jet in one direction and the second fluid jet in the other direction on the burr must be sufficiently large so that the burr can actually perform a bending movement in one direction before being bent back in the opposite direction by the other fluid jet. Depending on the material and the geometry of the burr, the bending angle that the burr actually performs or should perform varies in size and the phase offset is set accordingly, for example by a suitable amount of the phase angle.

Wenn der zeitliche Versatz bzw. Phasenversatz bzw. der Phasenwinkel so gering gewählt ist, dass der erste Fluidstrahl und der zweite Fluidstrahl zu einem Zeitpunkt im Wesentlichen gleichzeitig oder mit geringem zeitlichen Abstand in einem ausreichend geringen räumlichen Abstand auf den Grat auftrifft, kann anstelle einer Wechselbiegebelastung eine Torsionsbelastung im Fußbereich des Grates erzeugt werden. Der Grat kann auch durch eine solche Torsionsbelastung vom Werkstück abgetrennt werden. Der Abstand zwischen den Auftreffstellen des ersten Fluidstrahls und des zweiten Fluidstrahls am Grat kann dabei kleiner sein als 10 mm, vorzugsweise kleiner als 7 mm und weiter vorzugsweise kleiner als 5 mm.If the time offset or phase offset or the phase angle is selected so small that the first fluid jet and the second fluid jet hit the burr at a point in time essentially simultaneously or with a short time interval at a sufficiently small spatial distance, instead of an alternating bending load a torsional load can be generated in the root area of the ridge. The burr can also be severed from the workpiece by such a torsional load. The distance between the impact points of the first fluid jet and the second fluid jet on the ridge can be less than 10 mm, preferably less than 7 mm and more preferably less than 5 mm.

Unabhängig von der Wahl des Phasenwinkels kann der Grat mit Fluidstrahlen vom Werkstück abgetrennt werden, bei denen ein wesentlich geringerer Druck zum Entgraten ausreicht. Für die Bearbeitung von Aluminiumwerkstücken wird dem Fluidwerkzeug das Fluid beispielsweise unter einem Druck von weniger als 300 bar und vorzugsweise weniger als 100 bar zugeführt. Die Pumpenleistung zur Erzeugung des Fluiddrucks ist dementsprechend geringer, was wiederum eine wesentlich verbesserte Energieeffizienz bewirkt. Der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlicher Druck zum Entgraten hängt vom Material des Werkstücks ab. In allen Fällen ist der Druck jedoch geringer verglichen mit der herkömmlichen Fluidbearbeitung zum Entgraten desselben Materials.Irrespective of the choice of phase angle, the burr can be separated from the workpiece with fluid jets, with which a significantly lower pressure is sufficient for deburring. For machining aluminum workpieces, the fluid is supplied to the fluid tool, for example, at a pressure of less than 300 bar and preferably less than 100 bar. The pump output for generating the fluid pressure is correspondingly lower, which in turn results in significantly improved energy efficiency. The pressure required for deburring using the method according to the invention depends on the material of the workpiece. In all cases, however, the pressure is lower compared to conventional fluid processing for deburring the same material.

Es ist bevorzugt, wenn überlagert zu der Rotation des Fluidwerkzeugs um die Drehachse eine Relativbewegung zwischen dem Fluidwerkzeug und dem Werkstück entlang einer Bahn ausgeführt wird, beispielsweise entlang einer Kante bzw. Nut des Werkstücks. Zu diesem Zweck kann die Vorrichtung eine Positionieranordnung aufweisen.It is preferred if, superimposed on the rotation of the fluid tool about the axis of rotation, a relative movement between the fluid tool and the workpiece is carried out along a path, for example along an edge or groove of the workpiece. For this purpose, the device can have a positioning arrangement.

Die Positionieranordnung kann eine oder mehrere Maschinenachsen zur Bewegung des Fluidwerkzeugs und/oder eine oder mehrere Maschinenachsen zur Bewegung des Werkstücks aufweisen. Die Maschinenachsen sind beispielsweise Linearachsen.The positioning arrangement can have one or more machine axes for moving the fluid tool and/or one or more machine axes for moving the workpiece. The machine axes are linear axes, for example.

Die erste Ausstoßrichtung schließt mit der Axialrichtung einen vorzugsweise spitzen ersten Winkel ein. Die zweite Ausstoßrichtung schließt mit der Axialrichtung einen vorzugsweise spitzen zweiten Winkel ein. Die Beträge der Winkel sind anwendungsabhängig so zu wählen, dass die Fluidstrahlen in der jeweiligen Ausstoßrichtungen tatsächlich auf den Grat auftreffen und die gewünschte Belastung bzw. Bewegung des Grates erreicht wird. Der erste Winkel und der zweite Winkel haben bevorzugt einen unterschiedlichen Betrag, wobei der erste Winkel insbesondere kleiner ist als der zweite Winkel.The first ejection direction encloses a preferably acute first angle with the axial direction. The second ejection direction encloses a preferably acute second angle with the axial direction. Depending on the application, the amounts of the angles are to be selected in such a way that the fluid jets actually hit the burr in the respective ejection directions and the desired loading or movement of the burr is achieved. The first angle and the second angle preferably have a different amount, with the first angle being smaller than the second angle in particular.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die erste Ausstoßrichtung und/oder die zweite Ausstoßrichtung auf einen Teil des Fluidwerkzeugs gerichtet. Treffen der erste Fluidstrahl und/oder der zweite Fluidstrahl nicht auf das Werkstück bzw. den Grat auf oder wird durch andere Teile blockiert, trifft er auf das Fluidwerkzeug selbst auf. Dadurch kann verhindert werden, dass der Fluidstrahl andere Teile der Fluidbearbeitungsmaschine, insbesondere eine Arbeitskammer oder Teile davon beschädigt. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn das Fluidwerkzeug wiederholt gleiche Werkstücke bearbeitet und somit dieselbe Bewegung ausführt. Wenn dabei der erste Fluidstrahl und/oder der zweite Fluidstrahl zumindest zeitweise nicht direkt auf das Werkstück gerichtet ist, könnte die Arbeitskammer oder auch andere Teile der Fluidbearbeitungsmaschine beschädigt werden. Wenn die Ausstoßrichtung aber direkt auf einen Teil des Fluidwerkzeugs selbst gerichtet ist, kann dieser Teil des Fluidwerkzeugs sozusagen als Prallteil dienen und gegebenenfalls von Zeit zu Zeit ausgetauscht bzw. erneuert werden. Optional kann der jeweilige Prallteil des Fluidwerkzeugs auf den der erste Fluidstrahl und/oder der zweite Fluidstrahl gerichtet ist, als Umlenkteil ausgebildet sein, um den Fluidstrahl zurück auf das Werkstück umzulenken, gegebenenfalls mit geringerer Energie. Dadurch kann beispielsweise ein Reinigungseffekt am Werkstück erzielt werden.In a preferred embodiment, the first ejection direction and/or the second ejection direction are directed towards a part of the fluid tool. If the first fluid jet and/or the second fluid jet does not impinge on the workpiece or the burr or is blocked by other parts, it impinges on the fluid tool itself. This can prevent the fluid jet from damaging other parts of the fluid processing machine, in particular a working chamber or parts thereof. This is particularly important when the fluid tool repeatedly processes the same workpieces and thus executes the same movement. If the first fluid jet and/or the second fluid jet is/are not aimed directly at the workpiece at least temporarily, the working chamber or also other parts of the fluid processing machine could to be damaged. However, if the ejection direction is aimed directly at a part of the fluid tool itself, this part of the fluid tool can serve as an impact part, so to speak, and can be exchanged or renewed from time to time if necessary. The respective impact part of the fluid tool onto which the first fluid jet and/or the second fluid jet is directed can optionally be designed as a deflection part in order to deflect the fluid jet back onto the workpiece, possibly with less energy. As a result, a cleaning effect can be achieved on the workpiece, for example.

Die erste Ausstoßrichtung und die zweite Ausstoßrichtung sind windschief zueinander ausgerichtet. Würde gedanklich der Phasenwinkel zu Null reduziert, so dass die beiden Ausstoßrichtungen eines gemeinsamen Düsenpaares in einer gemeinsamen Radialebene angeordnet wären, würden sich die erste Ausstoßrichtung und die zweite Ausstoßrichtung vorzugsweise schneiden. Der Schnittpunkt der beiden Ausstoßrichtungen befindet sich in Axialrichtung betrachtet zwischen der ersten Düsenöffnung und der zweiten Düsenöffnung.The first ejection direction and the second ejection direction are skewed to one another. If the phase angle were reduced to zero, so that the two ejection directions of a common pair of nozzles would be arranged in a common radial plane, the first ejection direction and the second ejection direction would preferably intersect. The point of intersection of the two ejection directions is located between the first nozzle opening and the second nozzle opening, viewed in the axial direction.

Für das erfindungsgemäße Verfahren zum Entgraten eines Werkstücks kann eines der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Vorrichtung verwendet werden. Zum Entgraten wird das Fluidwerkzeug in Rotation um die Drehachse versetzt und aus dem wenigstens einen Düsenpaar wird der erste Fluidstrahl bzw. der zweite Fluidstrahl ausgestoßen. Aufgrund des Phasenwinkels in Rotationsrichtung beaufschlagen die Fluidstrahlen den zu entfernenden Grat zeitlich und/oder räumlich mit einem Phasenversatz, beispielsweise zeitlich nacheinander oder gleichzeitig an räumlich unterschiedlichen Stellen. Dadurch wird der Grat mittels des ersten Fluidstrahls mit einem Biegemoment in eine Richtung und mittels des zweiten Fluidstrahls mit einem Gegenbiegemoment in die entgegengesetzte Richtung beaufschlagt.One of the exemplary embodiments of the device described above can be used for the method according to the invention for deburring a workpiece. For deburring, the fluid tool is rotated about the axis of rotation and the first fluid jet or the second fluid jet is ejected from the at least one pair of nozzles. Due to the phase angle in the direction of rotation, the fluid jets impinge on the burr to be removed temporally and/or spatially with a phase offset, for example sequentially in time or simultaneously at different spatial locations. As a result, the burr is subjected to a bending moment in one direction by means of the first fluid jet and a counterbending moment in the opposite direction by means of the second fluid jet.

Abhängig vom räumlichen bzw. zeitlichen Abstand zwischen dem Erzeugen des Biegemoments und des Gegenbiegemoments können dabei unterschiedliche Effekte zum Abtrennen des Grats erreicht werden:Depending on the distance in space or time between the generation of the bending moment and the counterbending moment, different effects can be achieved for separating the flash:

Ist der zeitliche Abstand zwischen dem Erzeugen des Biegemoments und dem Erzeugen des Gegenbiegemoments ausreichend groß, wird der zu entfernende Grat abwechselnd in die eine Richtung und anschließend in die andere Richtung gebogen, so dass eine Wechselbiegebelastung entsteht. Dieses wechselweise Biegen des Grats um den Fußbereich führt schließlich zum Abtrennen des Grats. Die Anzahl der erforderlichen Biegebewegungen hängt vom Material, der geometrischen Ausgestaltung, der Stärke des Grats aufgrund der vorangegangenen spanenden Bearbeitung des Werkstücks und anderen Parametern ab.If the time interval between the generation of the bending moment and the generation of the counterbending moment is sufficiently large, the burr to be removed is alternately bent in one direction and then in the other direction, so that an alternating bending load occurs. This alternating bending of the flash around the root region eventually results in the flash being severed. The number of bending movements required depends on the material, the geometry, the severity of the burr due to the previous machining of the workpiece and other parameters.

Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, den Grat durch ein Düsenpaar mit einer Torsionsbelastung zu beaufschlagen und dadurch abzutrennen. Hierzu wird der Phasenwinkel ausreichend klein gewählt, so dass die beiden Fluidstrahlen von entgegengesetzten Seiten her, an unterschiedlichen Stellen in Erstreckungsrichtung des Grats auftreffen und dadurch im Fußbereich ein Torsionsmoment erzeugen. Dieses Verfahren kann vorzugsweise bei nicht metallischen Materialien verwendet werden, beispielsweise bei Werkstücken aus einem Kunststoff oder einem Kunststoffverbundmaterial.In addition or as an alternative, it is also possible to apply a torsional load to the burr by means of a pair of nozzles and thereby separate it. For this purpose, the phase angle is chosen to be sufficiently small, so that the two fluid jets impinge from opposite sides, at different points in the direction of extension of the burr, and thereby generate a torsional moment in the foot area. This method can preferably be used with non-metallic materials, for example with workpieces made of a plastic or a plastic composite material.

Aufgrund der Rotation des Fluidwerkzeugs kann es vorzugsweise ohne Richtungsumkehr und/oder vorzugsweise ohne Stillstand entlang des zu entfernenden Grats bzw. entlang des Werkstücks bewegt werden.Due to the rotation of the fluid tool, it can preferably be moved along the burr to be removed or along the workpiece without reversing direction and/or preferably without stopping.

Die Drehzahl des Fluidwerkzeugs bei einer Rotation um die Drehachse kann beispielsweise mindestens 100 Umdrehungen pro Minute (1/min) betragen und vorzugsweise mindestens 500 1/min oder mindestens 1000 1/min betragen.The rotational speed of the fluid tool during a rotation about the axis of rotation can be, for example, at least 100 revolutions per minute (1/min) and preferably at least 500 1/min or at least 1000 1/min.

Während der Entfernung eines Grats werden der erste Fluidstrahl und der zweite Fluidstrahl intermittierend oder beim Ausführungsbeispiel vorzugsweise unterbrechungslos (ohne intermittierende Abgabe der Fluidstrahlen) aus den Düsenöffnungen ausgestoßen.During the removal of a burr, the first fluid jet and the second fluid jet are ejected from the nozzle openings intermittently or, in the exemplary embodiment, preferably without interruption (without intermittent discharge of the fluid jets).

Die Fluidstrahlen können jeweils mit demselben Druck, mit unterschiedlichen Drücken und/oder mit zeitlich variierenden Drücken ausgestoßen werden. Zumindest kann jeder Düsenöffnung das Fluid vorzugsweise unter demselben Druck zugeführt.The fluid jets can each be ejected with the same pressure, with different pressures and/or with pressures that vary over time. At least each nozzle opening can preferably be supplied with the fluid under the same pressure.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im Einzelnen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

  • 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
  • 2 eine stark schematisierte Darstellung eines Düsenpaares eines Fluidwerkzeugs der Vorrichtung aus 1 in einer beispielhaften Drehstellung um eine Drehachse des Fluidwerkzeugs,
  • 3 die stark schematisierte Darstellung des Düsenpaares aus 2 in einer anderen beispielhaften Drehstellung,
  • 4 eine Prinzipdarstellung der Position einer ersten Düsenöffnung und einer zweiten Düsenöffnung eines Düsenpaares des Fluidwerkzeugs in Bezug auf die Rotationsrichtung um die Drehachse,
  • 5 eine Prinzipdarstellung der Position einer ersten Düsenöffnung und einer zweiten Düsenöffnung bezogen auf die Rotationsrichtung des Fluidwerkzeugs um die Drehachse bei einem Ausführungsbeispiel mit zwei Düsenpaaren,
  • 6 eine stark schematisierte Darstellung eines Düsenpaares entsprechend der 2 und 3 bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel des Fluidwerkzeugs und
  • 7 das Wirkungsprinzip des Ausführungsbeispiels des Fluidwerkzeugs aus 6 bei der Einwirkung auf einen zu entfernenden Grat an einem Werkstück in einer Prinzipdarstellung.
Advantageous configurations of the invention result from the dependent patent claims, the description and the drawings. Preferred exemplary embodiments of the invention are explained in detail below with reference to the attached drawings. In the drawings show:
  • 1 a schematic perspective representation of an embodiment of a method according to the invention or a device according to the invention,
  • 2 a highly schematic representation of a pair of nozzles of a fluid tool of the device 1 in an exemplary rotational position about an axis of rotation of the fluid tool,
  • 3 the highly schematic representation of the nozzle pair 2 in another exemplary rotational position,
  • 4 a schematic representation of the position of a first nozzle opening and a second nozzle opening of a nozzle pair of the fluid tool in relation to the direction of rotation about the axis of rotation,
  • 5 a schematic representation of the position of a first nozzle opening and a second nozzle opening in relation to the direction of rotation of the fluid tool about the axis of rotation in an embodiment with two pairs of nozzles,
  • 6 a highly schematic representation of a pair of nozzles according to 2 and 3 in a modified embodiment of the fluid tool and
  • 7 the principle of operation of the embodiment of the fluid tool 6 when acting on a burr to be removed on a workpiece in a schematic representation.

1 veranschaulicht schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 zum Entgraten eines Werkstücks 11. Das Werkstück 11 kann durch eine spanende Bearbeitung einen Grat 12 im Bereich einer Kante 13 aufweisen. Der Grat 12 ist stark schematisiert in den 2, 3, 6 und 7 veranschaulicht. In einem Fußbereich 14 ist der Grat 12 mit der Kante 13 des Werkstücks 11 verbunden. Das Werkstück 11 kann aus einem beliebigen Material bestehen, beispielsweise aus einem metallischen Material und/oder aus einem Kunststoffmaterial. Ein Grat 12 kann abhängig von der vorausgegangenen Bearbeitung an einer oder auch mehreren Kanten 13 vorhanden sein. 1 12 schematically illustrates an exemplary embodiment of a device 10 for deburring a workpiece 11. The workpiece 11 can have a burr 12 in the region of an edge 13 as a result of machining. The ridge 12 is highly schematic in the 2 , 3 , 6 and 7 illustrated. The burr 12 is connected to the edge 13 of the workpiece 11 in a foot region 14 . The workpiece 11 can consist of any desired material, for example a metallic material and/or a plastic material. A burr 12 can be present on one or more edges 13 depending on the previous processing.

Die Vorrichtung 10 weist ein Fluidwerkzeug 15 auf. Das Fluidwerkzeug 15 hat wenigstens ein Düsenpaar 16. Jedes Düsenpaar 16 weist eine erste Düsenöffnung 17 und eine zweite Düsenöffnung 18 auf. Das Fluidwerkzeug 15 ist über wenigstens eine Fluidleitung 19 mit einer Fluidquelle 20 verbunden, über die dem Fluidwerkzeug 15 unter Druck stehendes Fluid zugeführt und durch die Düsenöffnungen 17, 18 ausgestoßen werden kann. Bei dem Fluid handelt es sich insbesondere um eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, Schmiermittel oder Schneidöl. Dem Fluidwerkzeug 15 wird das Fluid unter einem geringeren Druck zugeführt. Der Druck kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung für das gleiche Material bzw. Werkstück geringer sein als bisher üblich. Beispielsweise kann beim Entgraten eines Werkstücks 11 aus einer Aluminiumlegierung ein Druck von etwa maximal 200 bar oder vorzugsweise maximal 100 bar ausreichend sein, wofür bei anderen Entgratungsvorrichtungen und Entgratungsverfahren mindestens 300 bar erforderlich waren.The device 10 has a fluid tool 15 . The fluid tool 15 has at least one pair of nozzles 16 . Each pair of nozzles 16 has a first nozzle opening 17 and a second nozzle opening 18 . The fluid tool 15 is connected via at least one fluid line 19 to a fluid source 20 via which pressurized fluid can be supplied to the fluid tool 15 and ejected through the nozzle openings 17 , 18 . The fluid is in particular a liquid, for example water, lubricant or cutting oil. The fluid tool 15 is supplied with the fluid under a lower pressure. Due to the configuration according to the invention, the pressure can be lower for the same material or workpiece than was previously the case. For example, when deburring a workpiece 11 made of an aluminum alloy, a pressure of about a maximum of 200 bar or preferably a maximum of 100 bar may be sufficient, for which at least 300 bar was required with other deburring devices and deburring methods.

Das Fluidwerkzeug 15 erstreckt sich in einer Axialrichtung A entlang einer Drehachse D bis zu einem vorderen Ende 24. Das Fluidwerkzeug 15 ist um die Drehachse D drehbar gelagert. Es kann beispielsweise an einem nicht dargestellten, nicht um die Drehachse D drehbaren Werkzeugträger gelagert sein, mittels dem das Fluidwerkzeug 15 optional in wenigstens einem Freiheitsgrad relativ zum Werkstück 11 bewegbar und/oder positionierbar ist. Im Bereich des vorderen Endes 24 ist die erste Düsenöffnung 17 angeordnet. Die zweite Düsenöffnung 18 desselben Düsenpaares 16 befindet sich in Axialrichtung weiter vom vorderen Ende 24 entfernt und hat gegenüber der ersten Düsenöffnung 17 einen Axialabstand c. Die erste Düsenöffnung 17 hat von der Drehachse D in einer Radialrichtung radial zur Drehachse D einen ersten Radialabstand r1 und die zweite Düsenöffnung 18 hat von der Drehachse D einen zweiten Radialabstand r2. Die Radialabstände r1, r2 sind verschieden groß und beispielsgemäß ist der zweite Radialabstand r2 größer als der erste Radialabstand r1. Ausführungsbeispiele für die Anordnung der Düsenöffnungen sind in den 2-6 dargestellt.The fluid tool 15 extends in an axial direction A along an axis of rotation D to a front end 24. The fluid tool 15 is rotatably mounted about the axis of rotation D. It can be mounted, for example, on a tool carrier (not shown) that cannot be rotated about the axis of rotation D, by means of which the fluid tool 15 can optionally be moved and/or positioned in at least one degree of freedom relative to the workpiece 11 . The first nozzle opening 17 is arranged in the area of the front end 24 . The second nozzle opening 18 of the same nozzle pair 16 is located further away from the front end 24 in the axial direction and is at an axial distance c from the first nozzle opening 17 . The first nozzle opening 17 is at a first radial distance r1 from the axis of rotation D in a radial direction radial to the axis of rotation D, and the second nozzle opening 18 is at a second radial distance r2 from the axis of rotation D. The radial distances r1, r2 are of different sizes and, for example, the second radial distance r2 is greater than the first radial distance r1. Examples of the arrangement of the nozzle openings are in the 2-6 shown.

Das Fluidwerkzeug 15 kann im Wesentlichen stabförmig oder lanzenförmig ausgebildet sein. Der rotierende Teil des Fluidwerkzeugs 15, der die beiden Düsenöffnungen 17, 18 aufweist, ist vorzugsweise ausgewuchtet oder auswuchtbar ausgeführt. Hierzu kann zumindest das um die Drehachse D drehbare Fluidwerkzeug 15 derart ausgebildet sein, dass es an zwei bezüglich der Drehachse D diametral entgegengesetzten Seiten identisch oder ähnlich ausgestaltet ist, so dass es entweder ausgewuchtet ist oder sehr einfach ausgewuchtet werden kann. Zumindest teilweise kann das Fluidwerkzeug 15 rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Beim veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die zweite Düsenöffnung 18 jedes Düsenpaares 16 beispielsweise an einem Werkzeugteil 25 des Fluidwerkzeugs 15 angeordnet, der - wie vorstehend beschrieben - ausgewuchtet ist oder auswuchtbar ist und beim Ausführungsbeispiel eine rotationssymmetrische Gestalt aufweist. Der Werkzeugteil 25 kann beispielsweise eine zylindrische und vorzugsweise scheibenförmige Form aufweisen. Der Radius bzw. der Durchmesser des Werkzeugteils 25 ist größer als der Radius oder der Durchmesser des Fluidwerkzeugs 15 im Bereich des vorderen Endes 24 und der ersten Düsenöffnung. Auf diese Weise kann der größere zweite Radialabstand r2 zum Anordnen der zweiten Düsenöffnung 18 erreicht werden. Die rotationssymmetrische Ausgestaltung des Werkzeugteils 25 verhindert Unwuchten bei einer Rotation des Fluidwerkzeugs 15 um die Drehachse D.The fluid tool 15 can be essentially rod-shaped or lance-shaped. The rotating part of the fluid tool 15, which has the two nozzle openings 17, 18, is preferably designed to be balanced or capable of being balanced. For this purpose, at least the fluid tool 15 that can be rotated about the axis of rotation D can be configured such that it is configured identically or similarly on two diametrically opposite sides with respect to the axis of rotation D, so that it is either balanced or can be balanced very easily. At least in part, the fluid tool 15 can be rotationally symmetrical. In the illustrated embodiment, the second nozzle opening 18 of each nozzle pair 16 is arranged, for example, on a tool part 25 of the fluid tool 15 which—as described above—is balanced or can be balanced and in the embodiment has a rotationally symmetrical shape. The tool part 25 can, for example, have a cylindrical and preferably disk-like shape. The radius or the diameter of the tool part 25 is larger than the radius or the diameter of the fluid tool 15 in the area of the front end 24 and the first nozzle opening. In this way, the larger second radial distance r2 for arranging the second nozzle opening 18 can be achieved. The rotationally symmetrical design of the tool part 25 prevents imbalances when the fluid tool 15 rotates about the axis of rotation D.

Um eine Rotation des Fluidwerkzeugs 15 in einer Rotationsrichtung U um die Drehachse D weist die Vorrichtung 10 einen Drehantrieb 26 auf. Außerdem weist die Vorrichtung 10 beim Ausführungsbeispiel eine Positionieranordnung 27 auf, um eine Relativbewegung zwischen dem Fluidwerkzeug 15 und dem Werkstück 11 entlang einer Bahn P zu erzeugen. Die Bahn P kann eine beliebige zweidimensionale oder dreidimensionale Gestalt haben. Die in 1 lediglich beispielhaft dargestellte Bahn P verläuft zum Beispiel in unterschiedliche Richtungen innerhalb einer Radialebene rechtwinklig zur Axialrichtung A. Die Relativbewegung entlang der Bahn P kann sich beispielsweise entlang wenigstens einer Kante 13 des Werkstücks 11 erstrecken, an der sich ein zu entfernender Grat 12 befinden kann.In order to rotate the fluid tool 15 in a direction of rotation U about the axis of rotation D, the device 10 has a rotary drive 26 . In addition, the device 10 in the exemplary embodiment has a positioning arrangement 27 in order to generate a relative movement between the fluid tool 15 and the workpiece 11 along a path P. The web P can have any two-dimensional or three-dimensional shape. In the 1 The path P shown only as an example runs, for example, in different directions within a radial plane perpendicular to the axial direction A. The relative movement along the path P can, for example, extend along at least one edge 13 of the workpiece 11, on which a burr 12 to be removed can be located.

Die Positionieranordnung 27 kann eine oder mehrere Maschinenachsen zur Bewegung des Fluidwerkzeugs aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann Positionieranordnung 27 kann eine oder mehrere Maschinenachsen zur Bewegung des Werkstücks 11 aufweisen. Wichtig ist, dass mittels der Positionieranordnung 27 eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück 11 und dem Fluidwerkzeug 15 erreicht werden kann.The positioning arrangement 27 can have one or more machine axes for moving the fluid tool. Additionally or alternatively, the positioning arrangement 27 can have one or more machine axes for moving the workpiece 11 . It is important that a relative movement between the workpiece 11 and the fluid tool 15 can be achieved by means of the positioning arrangement 27 .

Aus der ersten Düsenöffnung 17 jedes Düsenpaares 16 wird ein erster Fluidstrahl F1 in einer ersten Ausstoßrichtung B1 ausgestoßen. Aus der zweiten Düsenöffnung 18 desselben Düsenpaares 16 wird ein zweiter Fluidstrahl F2 in einer zweiten Ausstoßrichtung B2 ausgestoßen. Die erste Ausstoßrichtung B1 ist vom vorderen Ende 24 weg schräg zur Axialrichtung A nach hinten gerichtet und schließt mit der Axialrichtung A einen ersten Winkel α ein. Die zweite Ausstoßrichtung B2 ist nach vorne zum vorderen Ende 24 hin gerichtet und schließt mit der Axialrichtung A einen zweiten Winkel β ein. Der erste Winkel α und der zweite Winkel β haben jeweils einen Betrag von kleiner als 90°. Beispielsgemäß hat der erste Winkel α einen Betrag von 10° bis 20°, vorzugsweise 15°. Der zweite Winkel β kann einen Betrag von 50° bis 70°, vorzugsweise 60° aufweisen. Diese Ausrichtung der Fluidstrahlen F1, F2 bzw. der Ausstoßrichtungen B1, B2 ist schematisch in den 2, 3 und 6 veranschaulicht.A first fluid jet F1 is ejected from the first nozzle opening 17 of each nozzle pair 16 in a first ejection direction B1. A second fluid jet F2 is ejected in a second ejection direction B2 from the second nozzle opening 18 of the same nozzle pair 16 . The first ejection direction B1 is directed away from the front end 24 at an angle to the axial direction A and encloses a first angle α with the axial direction A. The second ejection direction B2 is directed forwards towards the front end 24 and encloses a second angle β with the axial direction A. The first angle α and the second angle β are each less than 90°. According to the example, the first angle α has an amount of 10° to 20°, preferably 15°. The second angle β can have an amount of 50° to 70°, preferably 60°. This alignment of the fluid jets F1, F2 and the ejection directions B1, B2 is shown schematically in FIGS 2 , 3 and 6 illustrated.

In Rotationsrichtung U um die Drehachse D ist die erste Düsenöffnung 17 gegenüber der zweiten Düsenöffnung 18 desselben Düsenpaares 16 unter einem Phasenwinkel φ versetzt angeordnet, was sich insbesondere aus den 4 und 5 ergibt. In den 4 und 5 ist die erste Düsenöffnung 17 durch einen Kreis mit einem Punkt und die zweite Düsenöffnung 18 durch einen Kreis mit einem Kreuz symbolisch veranschaulicht. Die Drehachse D verläuft in diesen Darstellungen rechtwinklig zur Zeichenebene.In the direction of rotation U about the axis of rotation D, the first nozzle opening 17 is offset from the second nozzle opening 18 of the same nozzle pair 16 at a phase angle φ, which is particularly evident from the 4 and 5 results. In the 4 and 5 the first nozzle opening 17 is symbolically illustrated by a circle with a dot and the second nozzle opening 18 by a circle with a cross. In these representations, the axis of rotation D runs at right angles to the plane of the drawing.

Alternativ dazu kann der Phasenwinkel φ zwischen der ersten Ausstoßrichtung B1 und der zweiten Ausstoßrichtung B2 kann auch durch das gegenüber einer Radialrichtung zur Drehachse D schräge Ausrichten der ersten Ausstoßrichtung B1 und/oder der zweiten Ausstoßrichtung B2 erreicht werden. In diesem Fall können die erste und die zweite Düsenöffnung 17, 18 ohne Versatz in Rotationsrichtung U angeordnet sein.Alternatively, the phase angle φ between the first ejection direction B1 and the second ejection direction B2 can also be achieved by aligning the first ejection direction B1 and/or the second ejection direction B2 at an angle to a radial direction relative to the axis of rotation D. In this case, the first and the second nozzle opening 17, 18 can be arranged without offset in the direction of rotation U.

Bei dem in 4 veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist das Fluidwerkzeug 15 ein einziges Düsenpaar 16 auf. Bei dieser Ausführungsform kann der Phasenwinkel φ bei einem Ausführungsbeispiel etwa 180° betragen. Der Phasenwinkel φ kann auch größer oder kleiner als 180° sein. Bei dem beispielhaft in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Phasenwinkel φ einen Betrag von mehr als 180° bezogen auf die Rotationsrichtung U des Fluidwerkzeugs 15 um die Drehachse D. Bei einer vorgegebenen Drehzahl des Fluidwerkzeugs 15 um die Drehachse D ergibt sich basierend auf dem Phasenwinkel φ ein zeitlicher Abstand, an dem der erste Fluidstrahl F1 und der zweite Fluidstrahl F2 dieselbe Stelle eines zu entfernenden Grats 12 erreichen und von entgegengesetzten Seiten her mit einer Kraft bzw. einem Moment beaufschlagen.At the in 4 In the illustrated embodiment, the fluid tool 15 has a single pair of nozzles 16 . In this embodiment, the phase angle φ may be approximately 180° in one embodiment. The phase angle φ can also be larger or smaller than 180°. In the case of the example in 4 In the exemplary embodiment illustrated, the phase angle φ is more than 180° in relation to the direction of rotation U of the fluid tool 15 about the axis of rotation D. At a specified rotational speed of the fluid tool 15 about the axis of rotation D, based on the phase angle φ, there is a time interval at which the first fluid jet F1 and the second fluid jet F2 reach the same point of a burr 12 to be removed and apply a force or moment from opposite sides.

Zum Entfernen eines Grats 12 wird dieser durch den ersten Fluidstrahl F1 mit einem Biegemoment um den Fußbereich 14 in eine Richtung beaufschlagt und durch den zweiten Fluidstrahl F2 mit einem Gegenbiegemoment um den Fußbereich 14 in entgegengesetzter Richtung beaufschlagt. Abhängig vom zeitlichen und/oder räumlichen Abstand (Phasenversatz), mit dem eine bestimmte Stelle des Grats 12 mit dem Biegemoment und dem Gegenbiegemoment beaufschlagt wird, kann eine Wechselbiegebelastung und/oder eine Torsionsbelastung des Grats 12 erzeugt und der Grat 12 dadurch von der Kante 13 des Werkstücks 11 entfernt werden.To remove a burr 12, the first fluid jet F1 applies a bending moment around the base region 14 in one direction and the second fluid jet F2 applies a counterbending moment around the base region 14 in the opposite direction. Depending on the time and/or spatial distance (phase shift) with which a specific point on the ridge 12 is subjected to the bending moment and the counterbending moment, an alternating bending load and/or a torsional load can be generated on the ridge 12 and the ridge 12 can thereby be separated from the edge 13 of the workpiece 11 are removed.

Wie es beispielhaft in den 2 und 3 veranschaulicht ist, kann durch einen ausreichend großen Phasenwinkel φ, der beispielsweise größer ist als 45° oder größer als 90° oder größer als 160° eine Wechselbiegebelastung des Grats 12 erreicht werden. Eine Wechselbiegebelastung des Grats 12 findet dann statt, wenn der erste Fluidstrahl F1 und der zweite Fluidstrahl F2 den Grat 12 mit einem zeitlichen Phasenversatz beaufschlagen, so dass der Grat 12 ausreichend Zeit hat, sich durch die Beaufschlagung mit dem ersten Fluidstrahl F1 in die eine Richtung und durch die Beaufschlagung mit dem zweiten Fluidstrahl F2 in die jeweils andere Richtung um seinen Fußbereich 14 zu biegen. Der Grat 12 wird durch den ersten Fluidstrahl F1 vom vorderen Ende 24 des Fluidwerkzeugs 15 weg um den Fußbereich 14 gebogen und bietet in diesem Zustand eine Angriffsfläche für den im Anschluss auftreffenden zweiten Fluidstrahl F2. Der zweite Fluidstrahl F2 biegt den Grat 12 um den Fußbereich 14 wieder vom Werkzeugteil 25 weg in Richtung zum vorderen Ende 24 hin, so dass der Grat 12 erneut eine Angriffsfläche für den ersten Fluidstrahl F1 bietet. Durch die Rotation des Fluidwerkzeugs 15 um die Drehachse D wird der Grat 12 abwechselnd nach hinten und nach vorne um den Fußbereich 14 gebogen, bis er schließlich vom Werkstück 11 abbricht. Die Anzahl der Wechselbiegebelastungen, die erforderlich ist, um den Grat 12 zu entfernen, hängt vom konkreten Anwendungsfall ab, beispielsweise dem Material des Werkstücks 11, der vorangegangenen spanenden Bearbeitung, der Stärke des Grats 12, usw.As exemplified in the 2 and 3 is illustrated, an alternating bending stress of the fin 12 can be achieved by a sufficiently large phase angle φ, which is, for example, greater than 45° or greater than 90° or greater than 160°. Alternating bending stress on the burr 12 occurs when the first fluid jet F1 and the second fluid jet F2 impinge on the burr 12 with a temporal phase offset, so that the burr 12 has sufficient time to move in one direction due to the impingement of the first fluid jet F1 and to bend around its foot area 14 in the respective other direction by being acted upon by the second fluid jet F2. The ridge 12 is bent around the root portion 14 away from the front end 24 of the fluid tool 15 by the first fluid jet F1 and in this state offers a Target surface for the second fluid jet F2 which subsequently strikes. The second fluid jet F2 bends the burr 12 around the foot area 14 away from the tool part 25 in the direction of the front end 24, so that the burr 12 again offers a contact surface for the first fluid jet F1. Due to the rotation of the fluid tool 15 about the axis of rotation D, the burr 12 is alternately bent backwards and forwards around the foot area 14 until it finally breaks off the workpiece 11 . The number of alternating bending loads required to remove the burr 12 depends on the specific application, e.g. the material of the workpiece 11, the previous machining, the thickness of the burr 12, etc.

Der Phasenwinkel φ kann alternativ dazu auch kleiner gewählt werden. Bei ausreichend kleinen Beträgen des Phasenwinkels φ (größer als Null) treffen der erste Fluidstrahl F1 und der zweite Fluidstrahl F2 in räumlich geringem Abstand und zeitlich geringem Abstand oder gleichzeitig aus entgegengesetzte Seiten des zu entfernenden Grats 12 auf und verursachen dadurch eine Torsionsbelastung im Fußbereich 14. Durch diese Torsionskraft wird der Grat 12 von der Kante 13 bzw. dem Werkstück 11 abgetrennt.As an alternative to this, the phase angle φ can also be selected to be smaller. With sufficiently small amounts of the phase angle φ (greater than zero), the first fluid jet F1 and the second fluid jet F2 impinge on opposite sides of the burr 12 to be removed at a short spatial distance and a short time distance or simultaneously and thereby cause a torsional load in the foot region 14. The burr 12 is separated from the edge 13 or the workpiece 11 by this torsional force.

Bei Beträgen des Phasenwinkels φ von insbesondere maximal 90° können auch mehrere Düsenpaare 16 am Fluidwerkzeug angeordnet werden, wie es beispielhaft in 5 veranschaulicht ist. Grundsätzlich ist jedoch ein Düsenpaar 16 ausreichend. Zwei oder mehr als zwei Düsenpaare 16 sind optional.With amounts of the phase angle φ of in particular a maximum of 90°, several pairs of nozzles 16 can also be arranged on the fluid tool, as is exemplified in 5 is illustrated. In principle, however, a pair of nozzles 16 is sufficient. Two or more than two pairs of nozzles 16 are optional.

Die Drehzahl des Fluidwerkzeugs 15 und mithin des wenigstens einen Düsenpaares 16 um die Drehachse D kann beispielsweise mindestens 200 oder 300 Umdrehungen pro Minute (1/min) und bis zu 1400 1/min aufweisen. Die dadurch erreichte Bahngeschwindigkeit des Düsenpaares 16 auf der Bewegungsbahn um die Drehachse D ist deutlich größer als die Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen dem Werkstück 11 und dem Fluidwerkzeug 15 entlang der Bahn P, die beispielsweise kleiner ist als 100 cm/s oder kleiner als 50 cm/s.The rotational speed of the fluid tool 15 and consequently of the at least one pair of nozzles 16 about the axis of rotation D can, for example, be at least 200 or 300 revolutions per minute (1/min) and up to 1400 1/min. The path speed thus achieved by the pair of nozzles 16 on the path of movement around the axis of rotation D is significantly greater than the speed of the relative movement between the workpiece 11 and the fluid tool 15 along the path P, which is, for example, less than 100 cm/s or less than 50 cm/s. s.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 10 und ein Verfahren zum Entfernen eines Grats 12 von einem Werkstück 11 unter Verwendung eines aus einer ersten Düsenöffnung 17 ausgestoßenen ersten Fluidstrahls F1 und eines aus einer zweiten Düsenöffnung 18 ausgestoßenen zweiten Fluidstrahls F2. Der erste Fluidstrahl F1 ist dazu eingerichtet, den Grat 12 mit einem Biegemoment in eine Richtung zu beaufschlagen, während der zweite Fluidstrahl F2 dazu eingerichtet ist, den Grat 12 mit einem Gegenbiegemoment in die entgegengesetzte Richtung zu beaufschlagen. Dadurch kann eine Wechselbiegebelastung oder eine Torsionsbelastung in einem Fußbereich 14 des Grats 12 erzeugt und der Grat 12 dadurch vom Werkstück 11 abgetrennt werden. Die erste Düsenöffnung 17 und die zweite Düsenöffnung 18 jedes Düsenpaares 16 sind mit Axialabstand c parallel zu einer Drehachse D angeordnet, um die das Fluidwerkzeug 15 drehbar angetrieben wird. Überlagert zu dieser Drehbewegung kann eine Relativbewegung entlang einer Bahn P zwischen dem Werkstück 11 und dem Fluidwerkzeug 15 erzeugt werden, insbesondere entlang der Erstreckung einer Kante 13 des Werkstücks 11 bzw. eines zu entfernenden Grats 12.The invention relates to a device 10 and a method for removing a burr 12 from a workpiece 11 using a first fluid jet F1 ejected from a first nozzle opening 17 and a second fluid jet F2 ejected from a second nozzle opening 18 . The first fluid jet F1 is configured to apply a bending moment to the ridge 12 in one direction, while the second fluid jet F2 is configured to apply a counterbending moment to the ridge 12 in the opposite direction. As a result, an alternating bending load or a torsional load can be generated in a foot region 14 of the burr 12 and the burr 12 can be separated from the workpiece 11 as a result. The first nozzle opening 17 and the second nozzle opening 18 of each nozzle pair 16 are arranged at an axial distance c parallel to an axis of rotation D about which the fluid tool 15 is rotatably driven. Superimposed on this rotational movement, a relative movement can be generated along a path P between the workpiece 11 and the fluid tool 15, in particular along the extension of an edge 13 of the workpiece 11 or of a burr 12 to be removed.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Vorrichtungcontraption
1111
Werkstückworkpiece
1212
Gratridge
1313
Kanteedge
1414
Fußbereichfooter
1515
Fluidwerkzeugfluid tool
1616
Düsenpaarnozzle pair
1717
erste Düsenöffnungfirst nozzle opening
1818
zweite Düsenöffnungsecond nozzle opening
1919
Fluidleitungfluid line
2020
Fluidquelle fluid source
2424
vorderes Ende des Fluidwerkzeugsfront end of the fluid tool
2525
Werkzeugteiltool part
2626
Drehantriebrotary drive
2727
Positionieranordnung positioning arrangement
αa
erster Winkelfirst angle
ββ
zweiter Winkelsecond angle
φφ
Phasenwinkel phase angle
AA
Axialrichtungaxial direction
B1B1
erste Ausstoßrichtungfirst ejection direction
B2B2
zweite Ausstoßrichtungsecond ejection direction
cc
Axialabstandaxial distance
DD
Drehachseaxis of rotation
F1F1
erster Fluidstrahlfirst fluid jet
F2F2
zweiter Fluidstrahlsecond fluid jet
PP
BahnRail
r1r1
erster Radialabstandfirst radial distance
r2r2
zweiter Radialabstandsecond radial distance
Uu
Rotationsrichtungdirection of rotation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102007006661 B4 [0002]DE 102007006661 B4 [0002]
  • EP 2716374 A2 [0003]EP 2716374 A2 [0003]

Claims (13)

Vorrichtung (10) zum Entgraten eines Werkstücks (11) aufweisend ein Fluidwerkzeug (15) und einen Drehantrieb (26), der dazu eingerichtet ist, das Fluidwerkzeug (15) um eine Drehachse (D) rotierend anzutreiben, wobei das das Fluidwerkzeug (15) wenigstens ein Düsenpaar (16) aufweisend eine erste Düsenöffnung (17) und eine zweite Düsenöffnung (18) aufweist, die in einer Axialrichtung (A) parallel zur Drehachse (D) unter einem Axialabstand (c) zueinander angeordnet sind, wobei die erste Düsenöffnung (17) dazu eingerichtet ist, einen ersten Fluidstrahl (F1) in einer ersten Ausstoßrichtung (B1) schräg nach hinten relativ zur Axialrichtung (A) und von der Drehachse (D) weg auszustoßen, und wobei die zweite Düsenöffnung (18) dazu eingerichtet ist, einen zweiten Fluidstrahl (F2) in einer zweiten Ausstoßrichtung (B2) schräg nach vorne relativ zur Axialrichtung (A) und zur Drehachse (D) hin auszustoßen, wobei die erste Ausstoßrichtung (B1) und die zweite Ausstoßrichtung (B2) in einer Rotationsrichtung (U) um die Drehachse (D) einen Phasenwinkel (φ) einschließen.Device (10) for deburring a workpiece (11), having a fluid tool (15) and a rotary drive (26) which is set up to drive the fluid tool (15) in rotation about an axis of rotation (D), wherein the fluid tool (15) has at least one pair of nozzles (16) having a first nozzle opening (17) and a second nozzle opening (18) which are arranged in an axial direction (A) parallel to the axis of rotation (D) at an axial distance (c) from one another are, wherein the first nozzle opening (17) is set up to eject a first fluid jet (F1) in a first ejection direction (B1) obliquely backwards relative to the axial direction (A) and away from the axis of rotation (D), and wherein the second nozzle opening (18 ) is set up to eject a second fluid jet (F2) in a second ejection direction (B2) obliquely forward relative to the axial direction (A) and to the axis of rotation (D), the first ejection direction (B1) and the second ejection direction (B2) enclose a phase angle (φ) in a direction of rotation (U) about the axis of rotation (D). Vorrichtung nach Anspruch 1, aufweisend einen Positionieranordnung (27), die dazu eingerichtet ist, eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück (11) und dem Fluidwerkzeug (15) entlang einer Bahn (P) zu erzeugen.device after claim 1 , comprising a positioning arrangement (27) which is adapted to generate a relative movement between the workpiece (11) and the fluid tool (15) along a path (P). Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Ausstoßrichtung (B1) mit der Axialrichtung (A) einen ersten Winkel (α) einschließt und wobei die zweite Ausstoßrichtung (B2) mit der Axialrichtung (A) einen zweiten Winkel (β) einschließt, wobei der erste Winkel (α) und der zweite Winkel (β) einen Betrag von 0° bis 90° aufweisen.device after claim 1 or 2 , wherein the first ejection direction (B1) encloses a first angle (α) with the axial direction (A) and wherein the second ejection direction (B2) encloses a second angle (β) with the axial direction (A), the first angle (α) and the second angle (β) has a magnitude of 0° to 90°. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Betrag des ersten Winkels (α) und der Betrag des zweiten Winkels (β)im Wesentlichen gleich groß sind.device after claim 3 , wherein the magnitude of the first angle (α) and the magnitude of the second angle (β) are essentially equal. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Beträge des ersten Winkels (α) und des zweiten Winkels (β) auf möglichen Positionen des Grats (12) basieren, wobei die möglichen Positionen des Grats (12) beeinflusst werden durch die Einwirkung der Fluidstrahlen (F1, F2).device after claim 3 or 4 , wherein the magnitudes of the first angle (α) and the second angle (β) are based on possible positions of the ridge (12), the possible positions of the ridge (12) being influenced by the action of the fluid jets (F1, F2). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Ausstoßrichtung (B1) und/oder die die zweite Ausstoßrichtung (B2) mit auf einen Prallteil oder Umlenkteil des Fluidwerkzeugs (15) gerichtet ist.Device according to one of the preceding claims, wherein the first ejection direction (B1) and/or the second ejection direction (B2) is also directed towards an impact part or deflection part of the fluid tool (15). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Düsenöffnung (17) einen ersten Radialabstand (r1) von der Drehachse (D) aufweist und wobei die zweite Düsenöffnung (18) einen zweiten Radialabstand (r2) von der Drehachse (D) aufweist, der verschieden ist vom ersten Radialabstand (r1).Device according to one of the preceding claims, wherein the first nozzle opening (17) has a first radial distance (r1) from the axis of rotation (D) and wherein the second nozzle opening (18) has a second radial distance (r2) from the axis of rotation (D) which is different from the first radial distance (r1). Verfahren zum Entgraten eines Werkstücks (11) unter Verwendung einer Vorrichtung (10) aufweisend ein um eine Drehachse (D) rotierend antreibbares Fluidwerkzeug (15), das wenigstens ein Düsenpaar (16) aufweisend eine erste Düsenöffnung (17) und eine zweite Düsenöffnung (18) aufweist, die in einer Axialrichtung (A) parallel zur Drehachse (D) unter einem Axialabstand (c) zueinander angeordnet sind, wobei während der Rotation des Fluidwerkzeugs (15) um die Drehachse (D) ein erster Fluidstrahl (F1) aus der ersten Düsenöffnung (17) in einer ersten Ausstoßrichtung (Al) auf einen zu entfernenden Grat (12) am Werkstück (11) ausgestoßen wird, so dass der Grat (12) um einen Fußbereich (14) mit einem Biegemoment beaufschlagt wird, wobei während der Rotation des Fluidwerkzeugs (15) um die Drehachse (D) ein zweiter Fluidstrahl (F2) aus der zweiten Düsenöffnung (18) in einer zweiten Ausstoßrichtung (A2) auf den zu entfernenden Grat (12) am Werkstück (11) ausgestoßen wird, so dass der Grat (12) um den Fußbereich (14) mit einem entgegengesetzt zum Biegemoment gerichteten Gegenbiegemoment beaufschlagt wird, und wobei die erste Ausstoßrichtung (B1) und die zweite Ausstoßrichtung (B2) in einer Rotationsrichtung (U) um die Drehachse (D) einen Phasenwinkel (φ) einschließen.Method for deburring a workpiece (11) using a device (10) having a fluid tool (15) which can be driven in rotation about an axis of rotation (D) and which has at least one pair of nozzles (16) having a first nozzle opening (17) and a second nozzle opening (18 ) which are arranged in an axial direction (A) parallel to the axis of rotation (D) at an axial distance (c) from one another, wherein during the rotation of the fluid tool (15) about the axis of rotation (D), a first fluid jet (F1) is ejected from the first nozzle opening (17) in a first ejection direction (Al) onto a burr (12) to be removed on the workpiece (11). , so that the burr (12) is subjected to a bending moment around a foot area (14), wherein during the rotation of the fluid tool (15) about the axis of rotation (D), a second fluid jet (F2) is ejected from the second nozzle opening (18) in a second ejection direction (A2) onto the burr (12) to be removed on the workpiece (11). , so that the burr (12) around the foot area (14) is subjected to a counterbending moment directed opposite to the bending moment, and wherein the first ejection direction (B1) and the second ejection direction (B2) enclose a phase angle (φ) in a direction of rotation (U) about the axis of rotation (D). Verfahren nach Anspruch 8, wobei der erste Fluidstrahl (F1) und der zweite Fluidstrahl (F2) zeitlich nacheinander von entgegengesetzten Seiten auf einen Abschnitt des zu entfernenden Grats (12) auftreffen.procedure after claim 8 , wherein the first fluid jet (F1) and the second fluid jet (F2) successively impinge on a section of the burr (12) to be removed from opposite sides. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei der erste Fluidstrahl (F1) und der zweite Fluidstrahl (F2) im Wesentlichen gleichzeitig mit einem räumlichen Abstand von maximal 10 mm auf den Grat (12) auftreffen, so dass eine Torsionswirkung am Fußbereich (14) des zu entfernenden Grates (12) erzeugt wird.procedure after claim 8 or 9 , wherein the first fluid jet (F1) and the second fluid jet (F2) impinge on the burr (12) essentially simultaneously with a spatial distance of at most 10 mm, so that a torsion effect occurs on the foot region (14) of the burr (12) to be removed is produced. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das durch den ersten Fluidstrahl (F1) erzeugte Biegemoment und das durch den zweiten Fluidstrahl (F2) erzeugte Gegenbiegemoment mit einem zeitlichen Abstand auf dieselbe Stelle am Grat (12) wirken, so dass eine Wechselbiegebelastung am Fußbereich (14) des zu entfernenden Grates (12) erzeugt wird.procedure after claim 8 or 9 , wherein the bending moment generated by the first fluid jet (F1) and the counterbending moment generated by the second fluid jet (F2) act on the same point on the burr (12) at a time interval, so that an alternating bending load on the foot area (14) of the burr to be removed (12) is generated. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der erste Fluidstrahl (F1) und/oder der zweite Fluidstrahl (F2) während des Entgratens unterbrechungslos ausgestoßen werden.Procedure according to one of Claims 8 until 11 , wherein the first fluid jet (F1) and/or the second fluid jet (F2) are ejected without interruption during the deburring. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die erste Ausstoßrichtung (B1) schräg nach hinten relativ zur Axialrichtung (A) und von der Drehachse (D) weg ausgerichtet ist und wobei die zweite Ausstoßrichtung (B2) schräg nach vorne relativ zur Axialrichtung (A) und zur Drehachse (D) hin ausgerichtet ist.Procedure according to one of Claims 8 until 12 , wherein the first ejection direction (B1) is oriented obliquely backwards relative to the axial direction (A) and away from the axis of rotation (D), and wherein the second ejection direction (B2) is oriented obliquely forwards relative to the axial direction (A) and to the axis of rotation (D) is oriented towards.
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