DE10220485A1

DE10220485A1 - Verfahren zum Verschließen eines mit einer Öffnung ausgestalteten Werkstücks

Info

Publication number: DE10220485A1
Application number: DE10220485A
Authority: DE
Inventors: Norbert Ermisch
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-05-07
Filing date: 2002-05-07
Publication date: 2003-11-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum vorübergehenden Verschließen eines mit einer Öffnung ausgestalteten Werkstücks. Hierzu wird in die Öffnung des Werkstücks ein Fluid eingebracht, welches anschließend unterhalb seiner Erstarrungstemperatur abgekühlt wird. Dadurch wird ein Eindringen von, bei einer spanenden Bearbeitung des Werkstücks entstehenden, Fremdkörpern oder Kühlschmierstoffen verhindert. Anschließend wird das erstarrte Fluid über seine Erstarrungstemperatur erwärmt und das fließfähige Fluid kann beispielsweise durch Auskippen oder Ausgießen nahezu rückstandsfrei aus der Öffnung entfernt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum vorübergehenden Verschließen eines mit zumindest einer Öffnung ausgestalteten Werkstücks, insbesondere eines Motorenbauteils, während einer spanenden Bearbeitung des Werkstücks.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist in der Praxis durch offenkundige Vorbenutzung bekannt und zählt dadurch zum Stand der Technik. Hierbei werden Öffnungen eines Werkstücks, beispielsweise mittels eines Verschlussstopfens verschlossen oder mittels einer Schutzabdeckung verklebt, um während der nachfolgenden spanenden Bearbeitung des Werkstücks ein Eindringen von Spänen und Graten in die Öffnungen des Werkstücks zu verhindern.
Als nachteilig erweist sich dabei die Tatsache, dass das Verschließen oder Verkleben der Öffnung einen erheblichen Aufwand in Handarbeit bedeutet. Jede Öffnung wird einzeln mit einem Verschlussstopfen verschlossen, was einen hohen manuellen und damit verbunden auch einen erheblichen zeitlichen und finanziellen Aufwand verursacht. Bei Werkstücken mit komplizierten geometrischen Formen können die Öffnungen der Werkstücke derart angeordnet sein, dass sie nur schwer zugänglich oder überhaupt nicht zu erreichen sind. Somit können diese Öffnungen auch nicht mittels eines Verschlussstopfens verschlossen oder mittels einer Schutzabdeckung verklebt werden.
Eine Vorrichtung zur Verhinderung des Eindringens von Fremdkörpern in hohl ausgebildete Werkstücke ist aus der DE 299 04 975 U1 bekannt. Die Vorrichtung weist eine Kammer auf und wird derart am zu bearbeitenden Werkstück angeordnet, dass eine zum Werkstück weisende Kammeröffnung die Bearbeitungsstelle dichtend umschließt. Ein Werkzeug, beispielsweise ein Bohrer oder ein Gewindeschneider, wird anschließend mittels einer an der Vorrichtung angeordneten Führung in die Kammer und durch diese hindurch zur Bearbeitungsstelle am Werkzeug geführt. Die Kammer ist außerdem mit einer Unterdruckquelle verbunden, welche in der Kammer einen Unterdruck erzeugt und somit die bei der Bearbeitung durch das Werkzeug entstehenden Späne aus der Kammer absaugt.
Die Anordnung der Vorrichtung direkt an der Bearbeitungsstelle am Werkstück erweist sich hierbei als besonders nachteilig, da an dem Werkstück eine der Größe der Vorrichtung entsprechende Fläche rund um die Bearbeitungsstelle vorhanden sein muss. Aufgrund der dichtenden Anordnung der Vorrichtung auf dem Werkstück muss die Oberfläche dieser Fläche plan und eben ausgebildet sein. Der Einsatz der Vorrichtung an schwer zugänglichen Bearbeitungsstellen oder bei Werkstücken mit unebener Oberfläche ist somit ausgeschlossen. Außerdem ist der Einsatz einer Unterdruckquelle zur Erzeugung des Unterdrucks in der Kammer der Vorrichtung mit einem erheblichen finanziellen Aufwand verbunden. Die Vorrichtung kann außerdem nicht bei allen Werkzeugen und allen Bearbeitungsverfahren eingesetzt werden. Beispielsweise beim Fräsen, Drehen oder Polieren von Oberflächen ist ein Einsatz dieser Vorrichtung aufgrund der konstruktiven Ausgestaltung der hier eingesetzten Werkzeuge unmöglich.
Es ist weiterhin durch die DE 30 00 815 A1 ein Verfahren zur Entfernung von Spänen aus Bohrungen in Werkstücken bekannt. Hierzu werden die Bohrungen intermittierend und in entgegengesetzter Richtung mit Druckluft in sich ändernden Intervallen beaufschlagt. In der EP 07 91 408 B1 wird eine Vorrichtung zum Ausbringen von Fremdkörpern aus einem Hohlraum eines Maschinenteils beschrieben. Hierbei werden beispielsweise Bearbeitungsspäne mittels eines gasförmigen und/oder flüssigen Spülmediums aus dem Hohlraum herausgespült. Aus der DE 42 37 336 C2 ist ebenfalls ein Verfahren zum Entfernen von festsitzenden Spänen aus einem Hohlraum eines Werkstücks bekannt. Hier wird der Hohlraum mittels eines heißen Pressluftstrahls beaufschlagt. Durch diesen heißen Pressluftstrahl wird die Steifigkeit der Späne vermindert und somit können festsitzende Späne entfernt werden. Weiterhin wird in der DE 30 26 510 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung unerwünschten Materials von einem Werkstück mittels Ultraschall beschrieben.
Als nachteilig bei dem zuvor beschriebenen Stand der Technik erweist sich die Tatsache, dass Fremdkörper, wie beispielsweise Bearbeitungsspäne, nachträglich, also nach erfolgter Bearbeitung der Werkstücke, aus den Bohrungen und Hohlräumen entfernt werden müssen. Hierzu sind zum Teil sehr aufwendige Vorrichtungen und zum anderen zeitintensive komplizierte Verfahren notwendig. Trotzdem kann hierdurch nicht gewährleistet werden, dass alle Späne und Fremdkörper vollständig aus den Bohrungen oder Hohlräumen entfernt werden.
Genau das muss aber, beispielsweise bei Motorenbauteilen, garantiert sein, um die ordnungsgemäße störungsfreie Funktion der Bauteile zu gewährleisten.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welche das Verschließen einer Öffnung in einem Werkstück vereinfacht wird. Insbesondere soll hierbei auch der manuelle Aufwand reduziert werden.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren vorgesehen, bei dem in die Öffnung ein Fluid eingebracht wird, welches anschließend unterhalb seiner Erstarrungstemperatur abgekühlt wird. Hierdurch wird auf eine besonders einfache und dabei äußerst effektive Art und Weise eine Möglichkeit geschaffen die Öffnung, beispielsweise Bohrungen und Hohlräume, des Werkstücks zu verschließen. Ein Eindringen von Fremdkörpern in die Öffnung des Werkstücks, beispielsweise Späne, Grate oder Kühlschmierstoffe, welche bei einer spanenden Bearbeitung des Werkstücks entstehen, kann somit verhindert werden. Das Fluid verteilt sich nach dem Einbringen in die Öffnung selbständig und zwar über den gesamten Querschnitt der Öffnung. Durch die anschließende Abkühlung des Fluids unter seine Erstarrungstemperatur erstarrt das Fluid innerhalb der Öffnung und die Öffnung wird über ihren gesamten Querschnitt von dem erstarrten Fluid wirksam und zuverlässig verschlossen. Dabei kann das Fluid aufgrund seiner Fließfähigkeit auch in nur schwer zugängliche Öffnungen eines Werkstücks, beispielsweise in eine als Kühlkanal ausgebildete Bohrung eines Motorenbauteils aus Guss, eingebracht werden und diese verschließen. Weiterhin kann durch das erfindungsgemäße Verfahren auf die aufwendigen Verfahren zum Entfernen oder Ausbringen von Fremdkörpern aus Bohrungen und Hohlräumen von Werkstücken nach dem Stand der Technik verzichtet werden, wodurch der manuelle Aufwand erheblich reduziert wird.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens wird dadurch geschaffen, dass die Öffnung des Werkstücks zumindest teilweise mit dem Fluid ausgefüllt wird. Hierbei wird genau die Menge von dem Fluid in die Öffnung des Werkstücks eingebracht, wie zum wirksamen Verschließen der Öffnung benötigt wird. Dadurch werden nur zum Verschließen der Öffnung relevanten Bereiche mittels des Fluids ausgefüllt und nicht die gesamte Öffnung. Hierdurch wird zum einen eine Kosteneinsparung erreicht, da weniger Fluid benötigt wird, und zum anderen entsteht ein zeitlicher Vorteil, da dass Fluid schneller erstarrt.
Besonders vorteilhaft ist dabei eine Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der das Fluid in einer zumindest teilweise flüssigen Phase in die Öffnung des Werkstücks eingebracht wird. Hierbei wird das Fluid in einem zähflüssigen Zustand in die Öffnung des Werkstücks eingebracht. Aufgrund dieser Zähflüssigkeit lässt sich das Fluid beispielsweise wesentlich einfacher in waagerecht angeordnete Öffnungen einbringen, aus denen es im flüssigen Zustand sofort wieder herauslaufen würde. Weiterhin ist die Erstarrungszeit des zähflüssigen Fluids wesentlich kürzer, was einen weiteren Vorteil bedeutet.
Dabei hat es sich als besonders praxisnah erwiesen, dass das Werkstück zumindest abschnittsweise in das Fluid eingetaucht wird. Aufgrund des Eintauchens läuft das Fluid selbständig in die zu verschließende Öffnung und erstarrt anschließend in dieser Öffnung. Weiterhin wird hierdurch eine Möglichkeit geschaffen, das Fluid zeitgleich und in einem Arbeitsgang in mehrere Öffnungen des Werkstücks einzubringen. Außerdem ist dadurch eine Möglichkeit zur Automatisierung des Verfahrens gegeben.
Eine andere besonders zweckmäßige Weiterbildung des Verfahrens wird auch dadurch geschaffen, dass das erstarrte Fluid nach der spanenden Bearbeitung über seine Erstarrungstemperatur erwärmt wird. Hierdurch wird das erstarrte Fluid wieder in einen flüssigen Zustand überführt und kann aus den Öffnungen des Werkstücks, beispielsweise durch Ausgießen oder Auskippen, nahezu rückstandsfrei entfernt werden. Das Fluid und die im Fluid befindlichen Fremdkörper, wie beispielsweise Späne oder Grate, können thermisch getrennt oder gemeinsam einem Recyclingprozess zugeführt werden, so dass das Fluid anschließend für weitere Prozesse nutzbar ist.
Als besonders praxisnah hat sich erwiesen, dass als Fluid Wachs eingesetzt wird. Dabei hat sich die Erstarrungstemperatur von Wachs für dieses Verfahren als sehr vorteilhaft erwiesen. Außerdem besitzt Wachs im erstarrten Zustand eine ausreichende Festigkeit, um die Öffnung des Werkstücks wirksam zu verschließen und ein Eindringen von Fremdkörpern zu verhindern.

Claims

1. Verfahren zum vorübergehenden Verschließen eines mit zumindest einer Öffnung ausgestalteten Werkstücks, insbesondere eines Motorenbauteils, während einer spanenden Bearbeitung des Werkstücks, dadurch gekennzeichnet, dass in die Öffnung ein Fluid eingebracht wird, welches anschließend unterhalb seiner Erstarrungstemperatur abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung des Werkstücks zumindest teilweise mit dem Fluid ausgefüllt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid in einer zumindest teilweise flüssigen Phase in die Öffnung des Werkstücks eingebracht wird.

4. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück zumindest abschnittsweise in das Fluid eingetaucht wird.

5. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erstarrte Fluid nach der spanenden Bearbeitung über seine Erstarrungstemperatur erwärmt wird.

6. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid Wachs eingesetzt wird.