DE19529749A1 - Verfahren zum schichtweisen Abtragen von Material von der Oberfläche eines Werkstücks - Google Patents

Verfahren zum schichtweisen Abtragen von Material von der Oberfläche eines Werkstücks

Info

Publication number
DE19529749A1
DE19529749A1 DE19529749A DE19529749A DE19529749A1 DE 19529749 A1 DE19529749 A1 DE 19529749A1 DE 19529749 A DE19529749 A DE 19529749A DE 19529749 A DE19529749 A DE 19529749A DE 19529749 A1 DE19529749 A1 DE 19529749A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
water jet
movement
workpiece
oscillatory
pressure water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19529749A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19529749C2 (de
Inventor
Carsten Dipl Phys Pauls
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OT OBERFLAECHENTECHNIK GmbH
Original Assignee
OT OBERFLAECHENTECHNIK GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by OT OBERFLAECHENTECHNIK GmbH filed Critical OT OBERFLAECHENTECHNIK GmbH
Priority to DE19529749A priority Critical patent/DE19529749C2/de
Priority to EP96110555A priority patent/EP0758572B1/de
Priority to AT96110555T priority patent/ATE197565T1/de
Publication of DE19529749A1 publication Critical patent/DE19529749A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19529749C2 publication Critical patent/DE19529749C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C5/00—Devices or accessories for generating abrasive blasts
    • B24C5/005—Vibratory devices, e.g. for generating abrasive blasts by ultrasonic vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
    • B08B3/024—Cleaning by means of spray elements moving over the surface to be cleaned
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
    • B08B3/12—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration by sonic or ultrasonic vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/50—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism
    • B23Q1/54—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only
    • B23Q1/5406—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only a single rotating pair followed perpendicularly by a single rotating pair
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C11/00—Selection of abrasive materials or additives for abrasive blasts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C3/00—Abrasive blasting machines or devices; Plants
    • B24C3/18—Abrasive blasting machines or devices; Plants essentially provided with means for moving workpieces into different working positions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum schichtweisen Abtragen von Material von der Oberfläche eines Werkstückes, bei welchem ein ggf. Abrasivmittel mitführender Hochdruck­ wasserstrahl mit im wesentlichen konstanter Relativgeschwin­ digkeit in einer Vorschubrichtung über die abzutragenden Oberflächenbereiche geführt wird und dabei in der Ober­ fläche des Werkstückes Abtragriefen hinterläßt, die sich zu einer mehr oder weniger rauhen bearbeiteten Oberfläche des Werkstückes zusammenfügen
sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit
  • a) einer Wasserstrahldüse;
  • b) einer Hochdruckpumpe, welche einen aus der Wasserstrahl­ düse austretenden, ggf. Abrasivmittel mitführenden Hochdruckwasserstrahl erzeugt;
  • c) einer Einrichtung, welche die Wasserstrahldüse mit im wesentlichen konstanter Relativgeschwindigkeit in einer Vorschubrichtung über die abzutragenden Oberflä­ chenbereiche führt.
Es ist bekannt, durch Hochdruckwasserstrahlen Beschichtun­ gen von Maschinenbauteilen zu entfernen. Die Beschichtungen können aus metallischen oder anderen, z. B. keramischen Werkstoffen bestehen. Es kann sich dabei um Flamm-, Plasma­ spritzschichten, Wärmedämmschichten, Einschleif- oder Hartstoffschichten oder vieles anderes mehr handeln. Beispiele für derartige Verfahren und Vorrichtungen sind in der US-PS 441 666 und der EP-A-0 430 856 beschrieben.
Die Arbeitsdrücke des Hochdruckwasserstrahles liegen im Bereich zwischen etwa 600 und etwa 6000 Bar. Der Hoch­ druckwasserstrahl führt ggf. ein Abrasivmittel, z. B. scharfkantiges Korund, mit sich. Er tritt mit einer Geschwindigkeit von ca. 1000 m/s-1 aus der Düsenmündung aus und verursacht sowohl bei diesem Austritt als auch beim Aufprall auf das Werkstück erheblichen Lärm. Dabei tritt ein starker Spritznebel auf, der aus Wasser, Abra­ sivmittel und Schichtresten, die teilweise giftige Schwer­ metalle enthalten, besteht. Die bearbeitete Oberfläche des Werkstückes stellt sich als mehr oder weniger rauhe, von benachbarten Abtragriefen gebildete Struktur dar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß die Abtragung des Materials gleich­ mäßiger erfolgt und die bearbeitete Oberfläche eine grö­ ßere Glätte aufweist.
Diese Aufgabe wird, was das Verfahren anlangt, dadurch gelöst, daß der Bewegung des Hochdruckwasserstrahles in Vorschubrichtung mindestens eine oszillatorische Bewegung überlagert wird.
Erfindungsgemäß wird also der Hochdruckwasserstrahl nicht einfach mit konstanter Geschwindigkeit in Vorschubrich­ tung vorwärts bewegt, was zu verhältnismäßig schmalen und scharfbegrenzten Abtragriefen führt. Vielmehr wird dieser konstanten Bewegung eine oszillatorische Bewegung überlagert, wodurch die Materialabtragung vergleichsmäßigt wird. Die so erhaltene Oberfläche des Werkstückes weist in vielen Fällen eine Glätte auf, die bisher erforderliche Nachbearbeitungsschritte erübrigt.
Vorzugsweise wird das Verfahren so geführt, daß der Bewe­ gung in Vorschubrichtung zwei in einem Winkel zueinander stehende oszillatorische Bewegungen überlagert werden. Der Hochdruckwasserstrahl zeichnet auf diese Weise auf der Oberfläche des Werkstückes Abtragriefen, die grob gesprochen die Form von Ellipsen oder Kreisen, genauer ellipsenähnliche Spiralenform aufweisen. Der Hochdruck­ wasserstrahl trägt so nicht nur in der Vorschubrichtung das Material gleichmäßiger ab; die bei der Bewegung in Vorschubrichtung erzeugte "Spur" in der Werkstückober­ fläche zeigt auch in der Dimension senkrecht zur Vorschub­ richtung eine bestimmte Breite, so daß benachbarte "Spuren" besser und mit geringerer Restrauhigkeit zur Überlappung gebracht werden können.
Zweckmäßigerweise ist der Winkel zwischen den beiden oszil­ latorischen Bewegungen ein rechter.
Bei einer günstigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verläuft mindestens eine oszillatorische Bewe­ gung senkrecht zur Vorschubrichtung. Auf diese Weise wird bei einer vorgegebenen Amplitude der oszillatorischen Bewegung die breiteste "Spur" auf der Werkstückoberfläche erzeugt.
Die oszillatorische Bewegung des Wasserstrahles, welche der Vorschubbewegung überlagert wird, läßt sich auf unter­ schiedliche Weisen herbeiführen:
Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens führt der Wasserstrahl in diesem Zusammenhang eine Pendel­ bewegung aus. Pendelbewegungen lassen sich verhältnismäßig einfach erzeugen.
Bewährt hat sich dabei, wenn der Hochdruckwasserstrahl um eine senkrecht zur Richtung der Vorschubbewegung ste­ hende Achse (y-Achse) um einen Winkel zwischen 5° und 80° pendelt.
Entsprechend hat sich als günstig herausgestellt, wenn der Hochdruckwasserstrahl um eine parallel zur Richtung der Vorschubbewegung stehende Achse (x-Achse) um einen Winkel zwischen 5° und 30° pendelt.
Wird die oszillatorische Bewegung, wie oben geschildert, durch eine Pendelbewegung erzeugt, bleibt der Einfalls­ winkel des Hochdruckwasserstrahles gegenüber der Werk­ stückoberfläche nicht konstant. Innerhalb der oben ge­ nannten Grenzen des Pendelwinkels wird gleichwohl eine hervorragende Oberflächengüte erzielt, da durch den "nor­ malen" Vorschub des Hochdruckwasserstrahles die unter­ schiedliche Abtragwirkung der unterschiedlichen Einfalls­ winkel kompensiert wird.
Alternativ ist es aber selbstverständlich auch möglich, daß der Hochdruckwasserstrahl bei der oszillatorischen Relativbewegung gegenüber dem Werkstück parallel zu sich selbst verschoben wird. Im allgemeinen ist es einfacher, das Werkstück stationär zu belassen und den Hochdruck­ wasserstrahl entsprechend oszillieren zu lassen. Bei klei­ nen Werkstücken kann aber durchaus auch in Betracht gezo­ gen werden, die Relativbewegung durch eine Oszillations­ bewegung des Werkstückes selbst hervorzurufen.
Besonders bevorzugt wird diejenige Ausgestaltung des er­ findungsgemäßen Verfahrens, bei welcher der Hochdruck­ wasserstrahl unterhalb des Spiegels einer Flüssigkeit auf das Werkstück geführt wird. Dies bedeutet, daß die Bearbeitung in der Flüssigkeit erfolgt, wodurch Spritz­ nebel und Schallemissionen weitgehend vermieden werden. Alle Schichtreste und das verbrauchte Abrasivmittel sam­ meln sich in der Flüssigkeit und können in geeigneter Weise abgezogen, getrocknet und umweltgerecht entsorgt werden.
Arbeitet man in der geschilderten Weise in einer Flüssig­ keit, so kann zumindest ein Teil der oszillatorischen Bewegung des Hochdruckwasserstrahls durch Beaufschlagung mit Ultraschall hervorgerufen werden. Die Ultraschallwellen werden auf den Hochdruckwasserstrahl und ggf. das von ihm mitgeführte Abrasivmittel übertragen, wodurch die Abtrag­ riefen, die der Wasserstrahl auf der Werkstückoberfläche hinterläßt, zusätzlich mikrofeine Furchen erhält. Die Richtung dieser mikrofeinen Furchen wird bestimmt durch die Richtung des Hochdruckwasserstrahles und der diesen überlagernden Schallwellen.
Die Schallwellen können unter unterschiedlichem Winkel, der von parallel bis zu senkrecht zur Werkstückoberfläche reicht, eingestrahlt werden. Durch Einstellung des Auf­ treffwinkel der Ultraschallwellen auf die Werkstückober­ fläche können einfallende Welle und reflektierte Welle überlagert und Amplitudenerhöhungen erreicht werden, welche den auf den Hochdruckwasserstrahl und die mitgeführ­ ten Abrasivmittel ausgeübten Effekt verstärken. Insgesamt wird durch Verwendung von Ultraschall der Weg, den der Hochdruckwasserstrahl auf der Werkstückoberfläche zurück­ legt, erheblich vergrößert und die kinetische Ener­ gie des Hochdruckwasserstrahles entsprechend besser ausge­ nutzt.
Die oben genannte Aufgabe wird, was die erfindungsgemäße Vorrichtung angeht, dadurch gelöst, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche der Bewegung der Wasserstrahldüse in Vorschubrichtung mindestens eine oszillatorische Bewegung überlagert.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechen sinngemäß denjenigen, die oben für das erfindungsgemäße Verfahren erwähnt wurden.
Zweckmäßig ist, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung aufweist, welche der Bewegung der Wasser­ strahldüse zwei in einem Winkel zueinander stehende oszil­ latorische Bewegungen überlagert.
Dabei empfiehlt sich aus den oben schon angesprochenen Gründen, daß der Winkel ein rechter ist.
Bevorzugt wird, wenn eine der oszillatorischen Relativ­ bewegungen der Wasserstrahldüse gegenüber dem Werkstück senkrecht zur Vorschubrichtung erfolgt.
Konstruktiv besonders einfach ist diejenige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher die Ein­ richtung zur Erzeugung der oszillatorischen Relativbewe­ gung(en) so ausgebildet ist, daß sie für jede oszillato­ rische Relativbewegung eine Pendelbewegung der Wasser­ strahldüse erzeugt. In diesem Falle sind Halterung und Führung der Wasserstrahldüse besonders einfach; sie können über eine einfache Achse erfolgen, die abwechselnd in entgegengesetztem Drehsinn angetrieben wird. Allerdings muß in diesem Falle in Kauf genommen werden, daß aufgrund des unterschiedlichen Auftreffwinkels des Hochdruckwasser­ strahles auf die Werkstückoberfläche die Abtragwirkung unterschiedlich ist. Daß dies durch den linearen Vorschub der Wasserstrahl weitestgehend kompensiert werden kann, wurde oben schon angemerkt.
Wenn jedoch ein besonders gleichmäßiger Abtrag der Werk­ stückoberfläche gewünscht ist, kann sich auch eine Vor­ richtung empfehlen, bei welcher die Einrichtung zur Erzeu­ gung der oszillatorischen Relativbewegung einen Verschiebe­ tisch umfaßt, an welchem die Wasserstrahldüse oder das Werkstück befestigt ist und der in mindestens einer Rich­ tung in einer linearen, oszillatorischen Bewegung antreib­ bar ist. In diesem Falle bleibt der Einfallswinkel des Hochdruckwasserstrahles gegenüber der Werkstückoberfläche immer konstant; entsprechend gleichmäßig ist auch der Materialabtrag.
Der Verschiebetisch kann dabei direkt von einem Roboter­ arm geführt sein. Der Roboterarm ist so gesteuert, daß er die normale Vorschubbewegung des Hochdruckwasserstrahles erzeugt.
Besonders bevorzugt wird diejenige Ausgestaltung der er­ findungsgemäßen Vorrichtung, welche einen eine Flüssigkeit enthaltenden Behandlungsbehälter umfaßt, wobei die Mündung der Wasserstrahldüse und das Werkstück unterhalb des Spie­ gels der Flüssigkeit angeordnet sind. Wie oben schon er­ wähnt, erfolgt in diesem Falle die gesamte Behandlung des Werkstückes in der Flüssigkeit; der Wasserstrahl tritt zu keinem Zeitpunkt frei in die Atmosphäre aus. Entspre­ chend gering bleibt die Lärmbelästigung; das abgetragene Material und die verbrauchten Abrasivmittel bleiben ohne zusätzliche Maßnahmen in der Flüssigkeit zurück.
Aus diesem Grunde empfiehlt sich, wenn im Bodenbereich des Behandlungsbehälters ein Auslaß vorgesehen ist, über welchen abgetragenes Material und verbrauchtes Abrasiv­ mittel abgezogen werden können.
Die glattesten Oberflächen werden mit einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugt, bei welcher unterhalb des Spiegels der Flüssigkeit im Behandlungs­ behälter ein Ultraschallgeber vorgesehen ist, welcher den aus der Wasserstrahldüse austretenden Hochdruckwasser­ strahl beaufschlagt. Zu dem Mechanismus, mit welchem der Ultraschall auf den Hochdruckwasserstrahl einwirkt, wurde oben schon Stellung genommen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen
Fig. 1 schematisch und teilweise im Schnitt eine Vor­ richtung zum schichtweisen Abtragen von Material mittels eines Hochdruckwasserstrahles;
Fig. 2 eine perspektivische Draufsicht auf die Wasser­ strahldüse und das Werkstück von Fig. 1 in etwas vergrößertem Maßstab.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung dargestellt, welche dem schichtweisen Abtragen von Material von einem Werkstück mittels eines Hochdruckwasserstrahles dient. Die Vorrich­ tung umfaßt einen Behandlungsbehälter 1, an dessen Boden ein Träger 2 für ein zu behandelndes Werkstück 3 befestigt ist. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Träger 2 unbeweglich; das Werkstück 3 ist auf ihn ebenso unbeweglich aufgespannt.
An einer hier nicht weiter interessierenden und daher auch nicht dargestellten Tragstruktur, beispielsweise an einem Roboterarm, ist eine Wasserstrahldüse 4 so be­ festigt, daß sie um zwei zueinander senkrecht stehende Richtungen pendeln kann. Dieser doppelten Pendelbewegung ist eine lineare Vorschubbewegung in Richtung des Pfeiles 5 überlagert.
Im einzelnen sind die Pendelbewegungen der Wasserstrahl­ düse wie folgt:
Eine erste Pendelbewegung findet senkrecht zur Vorschub-
richtung um eine Achse statt, die hier y-Achse genannt ist. Der Pendelwinkel liegt zwischen 5° und 80°
Die zweite Pendelbewegung erfolgt um eine Achse, die paral­ lel zur Vorschubrichtung liegt und hier x-Achse genannt wird. Hier wird ein Pendelwinkel zwischen 5° und 30° eingehalten.
Im Ergebnis der Pendelbewegung entstehen auf dem Werkstück 3, wie in Fig. 2 dargestellt, Abtragriefen 6, welche die Form von Ellipsen (im Spezialfall auch die Form von Kreisen) aufweisen. Wird der doppelten Pendelbewegung der Wasserstrahldüse 4 zusätzlich ein linearer Vorschub in Richtung des Pfeiles 5 überlagert, so entstehen Abtrag­ riefen 6, 6a (vergl. Fig. 2), welche in der vereinfach­ ten Darstellung von Fig. 2 als linear zueinander ver­ setzte Ellipsen veranschaulicht sind. Tatsächlich handelt es sich dabei jedoch um eine ununterbrochene, spiral­ ähnliche Bewegungsspur.
Der Behandlungsbehälter 1 ist mit destilliertem Wasser 7 bis zu einem bestimmten Spiegel 8 oberhalb des Werkstückes 3 und unterhalb der Mündung der Wasserstrahldüse 4 ange­ füllt. In das Wasser 7 taucht außerdem ein Ultraschall­ geber 8 ein, dessen Abstrahlrichtung im wesentlichen pa­ rallel zur Oberfläche des Werkstückes 3 verläuft.
Die oben beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Das zu bearbeitende Werkstück 3, z. B. eine Turbinenschaufel, wird innerhalb des Wasserbades 7 auf dem Träger 2 fixiert. Die Wasserstrahldüse 4 wird so ausgerichtet, daß der mitt­ lere Auftreffwinkel des Wasserstrahles parallel zur Bewe­ gungsrichtung (Pfeil 5) zwischen 20° und 70° liegt.
In einer Position außerhalb des Werkstückes 3 wird der Hochdruckwasserstrahl eingeschaltet. Unter einem Arbeits­ druck von bis zu 6000 Bar tritt der Hochdruckwasserstrahl aus der Düsenmündung (Durchmesser ca. 25 µm bis ca. 550 µm) mit einer Geschwindigkeit von ca. 1000 m/s-1 aus.
Der Begriff "Hochdruckwasserstrahl" wird hier vereinfachend für eine Suspension scharfkantigen Abrasivmittels, bei­ spielsweise von Korund, in Wasser verwendet. Die Korngröße des Abrasivmittels liegt zwischen 50 mesh und 320 mesh bei einem Abrasivfluß von 0,1 bis 1 kg/min-1.
Nunmehr werden durch geeignete Antriebe die doppelte Pendelbewegung um die y- und x-Achse sowie die lineare Vorschubbewegung in Richtung des Pfeiles 5 eingeleitet. Gleichzeitig wird der Ultraschallgeber 8 in Funktion genommen. Der Hochdruckwasserstrahl tritt nunmehr in den oben geschilderten elliptisch bzw. elliptisch-spiraligen Bewegungen von der Seite her in das Werkstück 3 ein und trägt dort eine Materialschicht von der Oberfläche ab. Die vom Ultraschallgeber 8 erzeugten Ultraschallwellen werden über das Wasser 7 im Behandlungsbehälter 1 auf den Hochdruckwasserstrahl und die von ihm mitgeführten Abrasiv­ teilchen übertragen. Die Ultraschallschwingung überlagert den elliptischen bzw. elliptisch-spiraligen Abtragriefen 6, die von dem Abrasivmittel auf dem Werkstück 3 hinter­ lassen werden, eine zusätzliche Wellung. Hierdurch wird der Weg, den der Hochdruckwasserstrahl auf dem Werk­ stück 3 zurücklegt, länger, was eine erhebliche Zunahme der Schleifwirkung mit sich bringt. Die kinetische Ener­ gie des Hochdruckwasserstrahles wird so erheblich besser ausgenutzt. Zusätzlich kommt es zu einem Poliereffekt, der zu glatteren und gleichmäßigeren Oberflächen führt. Schaltet man einen Elektropoliervorgang (wie er an und für sich bekannt ist) nach, können mit dem beschriebenen Verfahren Oberflächenrauhigkeit von 1,5 µRA erzeugt werden. Aufwendige Schleif- und Läppvorgänge können eingespart werden. Da die Werkstückoberfläche sauber und frei von Spannungen ist, kann außerdem eine sehr präzise Kontrolle der Oberfläche auf Risse oder sonstige Schäden ohne wei­ tere Vorbehandlung durchgeführt werden.
Dadurch, daß die Mündung der Wasserstrahldüse 4 unterhalb des Spiegel des Wassers 7 liegt, werden Spritznebel und Schallemissionen weitgehend vermieden. Alle Schichtreste und das verbrauchte Abrasivmittel sammeln sich in dem Wasser 7 und können über einen Auslaß 9 mittels einer Sumpf-Schlammpresse oder dergleichen abgezogen, danach getrocknet und umweltgerecht entsorgt werden.
Bei einem, in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungs­ beispiel wird die oszillatorische Relativbewegung zwischen der Wasserstrahldüse 4 und dem Werkstück 3 dadurch erzielt, daß die Wasserstrahldüse 4 an einem Verschiebetisch mon­ tiert ist. Dieser Verschiebetisch ist so angetrieben und geführt, daß er in zwei senkrecht aufeinander stehenden Richtungen lineare hin- und hergehende Bewegungen ausführt. Der Verschiebetisch selbst sitzt auf einer Grundplatte, welche direkt an den Greifarm eines entsprechenden Robo­ ters angebaut sein kann.
Unter bestimmten Bedingungen kann es - insbesonder bei kleinen Werkstücken - auch in Frage kommen, das Werkstück 3 selbst auf den Verschiebetisch aufzuspannen, so daß dann die relative Oszillationsbewegung zwischen Hochdruck­ wasserstrahl und Werkstück 3 durch eine entsprechende Bewegung des Werkstückes 3 hervorgerufen wird.

Claims (21)

1. Verfahren zum schichtweisen Abtragen von Material von der Oberfläche eines Werkstückes, bei welchem ein ggf. Abrasivmittel mitführender Hochdruckwasserstrahl mit im wesentlichen konstanter Relativgeschwindigkeit in einer Vorschubrichtung über die abzutragenden Ober­ flächenbereiche geführt wird und dabei in der Oberfläche des Werkstückes Abtragriefen hinterläßt, die sich zu einer mehr oder weniger rauhen bearbeiteten Oberfläche des Werkstückes zusammenfügen, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegung des Hochdruckwasserstrahles in Vorschub­ richtung (5) mindestens eine oszillatorische Bewegung überlagert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegung in Vorschubrichtung (5) zwei in einem Winkel zueinander stehende oszillatorische Bewegungen überlagert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel ein rechter ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine oszillatorische Bewegung senkrecht zur Vorschubrichtung (5) verläuft.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstrahl zur Er- Zeugung der oszillatorischen Bewegung eine Pendelbewegung durchführt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckwasserstrahl um eine senkrecht zur Richtung (5) der Vorschubbewegung stehende Achse (y-Achse) um einen Winkel zwischen 5° und 80° pendelt.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Hochdruckwasserstrahl um eine parallel zur Richtung (5) der Vorschubbewegung stehende Achse (x-Achse) um einen Winkel zwischen 5° und 30° pendelt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckwasserstrahl bei der oszillatorischen Relativbewegung gegenüber dem Werk­ stück (3) parallel zu sich selbst verschoben wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckwasserstrahl unterhalb des Spiegels einer Flüssigkeit (7) auf das Werk­ stück (3) geführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der oszillatorischen Bewegung des Hochdruckwasserstrahles durch Beaufschlagung mit Ultra­ schall hervorgerufen wird.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit
  • a) einer Wasserstrahldüse;
  • b) einer Hochdruckpumpe, welche einen aus der Wasserstrahl­ düse austretenden, ggf. Abrasivmittel mitführenden Hochdruckwasserstrahl erzeugt;
  • c) einer Einrichtung, welche die Wasserstrahldüse mit im wesentlichen konstanter Relativgeschwindigkeit in einer Vorschubrichtung über die abzutragenden Oberflä­ chenbereiche führt,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • d) eine Einrichtung vorgesehen ist, welche der Bewegung der Wasserstrahldüse (4) in Vorschubrichtung mindestens eine oszillatorische Bewegung überlagert.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche der Bewe­ gung der Wasserstrahldüse (4) zwei in einem Winkel zuein­ ander stehende oszillatorische Bewegungen überlagert.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel ein rechter ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine der oszillatorischen Relativ­ bewegungen der Wasserstrahldüse (4) gegenüber dem Werkstück (3) senkrecht zur Vorschubrichtung (5) erfolgt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie für jede oszillatorische Rela­ tivbewegung eine Pendelbewegung der Wasserstrahldüse (4) erzeugt.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung der oszillatorischen Relativbewegung(en) einen Verschiebe­ tisch umfaßt, an welchem die Wasserstrahldüse (4) oder das Werkstück (3) befestigt ist, und der in mindestens einer Richtung in einer linearen, oszillatorischen Bewe­ gung antreibbar ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebetisch von einem Roboterarm geführt ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß sie einen eine Flüssigkeit (7) enthaltenden Behandlungsbehälter (1) umfaßt, wobei die Mündung der Wasserstrahldüse (4) und das Werkstück (3) unterhalb des Spiegels der Flüssigkeit (7) angeordnet sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß im Bodenbereich des Behandlungsbehälters (1) ein Auslaß (9) vorgesehen ist, über welchen abgetragenes Mate­ rial und verbrauchtes Abrasivmittel abgezogen werden können.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß unterhalb des Spiegels der Flüssigkeit (7) im Behandlungsbehälters (1) ein Ultraschallgeber (8) vorgesehen ist, welcher den aus der Wasserstrahldüse (4) austretenden Hochdruckwasserstrahl beaufschlagt.
DE19529749A 1995-08-12 1995-08-12 Verfahren zum schichtweisen Abtragen von Material von der Oberfläche eines Werkstückes sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Expired - Fee Related DE19529749C2 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19529749A DE19529749C2 (de) 1995-08-12 1995-08-12 Verfahren zum schichtweisen Abtragen von Material von der Oberfläche eines Werkstückes sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
EP96110555A EP0758572B1 (de) 1995-08-12 1996-06-29 Verfahren zum schichtweisen Abtragen von Material von der Oberfläche eines Werkstücks
AT96110555T ATE197565T1 (de) 1995-08-12 1996-06-29 Verfahren zum schichtweisen abtragen von material von der oberfläche eines werkstücks

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19529749A DE19529749C2 (de) 1995-08-12 1995-08-12 Verfahren zum schichtweisen Abtragen von Material von der Oberfläche eines Werkstückes sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19529749A1 true DE19529749A1 (de) 1997-02-13
DE19529749C2 DE19529749C2 (de) 1997-11-20

Family

ID=7769370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19529749A Expired - Fee Related DE19529749C2 (de) 1995-08-12 1995-08-12 Verfahren zum schichtweisen Abtragen von Material von der Oberfläche eines Werkstückes sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0758572B1 (de)
AT (1) ATE197565T1 (de)
DE (1) DE19529749C2 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6739377B2 (en) 2001-10-31 2004-05-25 Daimlerchrysler Ag Process for incorporating a metallic semi-finished product by casting
EP1779936A2 (de) * 2005-09-29 2007-05-02 United Technologies Corporation Ultraschallreinigung mit einer Strahldüse
DE102008015042A1 (de) * 2008-03-14 2009-09-17 Dürr Ecoclean GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Entgratung und/oder Reinigung eines in ein flüssiges Medium eingetauchten Werkstücks
DE102014226432A1 (de) 2014-12-18 2016-06-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Flüssigkeitsstrahl-Entschichten von Oberflächen
DE102019004686A1 (de) * 2019-06-28 2020-12-31 Technische Universität Chemnitz Verfahren zur Bearbeitung einer Schneidkante eines Zerspanungs- oder Schneidwerkzeuges und Vorichtung zur Durchführung des Verfahrens
FR3103126A1 (fr) * 2019-11-20 2021-05-21 Safran Aircraft Engines Dispositif et procédé améliorés d’usinage de pièce aéronautique

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007061290A1 (de) 2007-12-19 2009-06-25 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur Entschichtung eines Bauteils
GB0807964D0 (en) 2008-05-02 2008-06-11 Rolls Royce Plc A method of fluid jet machining
DE102008023815B4 (de) 2008-05-15 2021-10-28 MTU Aero Engines AG Abdeckeinrichtung einer Hochdruckwasserstrahlvorrichtung
TR201600898A2 (tr) * 2016-01-21 2016-07-21 Kartal Fuat Su jeti̇ i̇le uyumlu tornalama düzeneği̇
DE102019004685A1 (de) * 2019-06-28 2020-12-31 Technische Universität Chemnitz Verfahren zum Materialabtrag an einer Halbzeugoberfläche
CN112058797A (zh) * 2020-09-04 2020-12-11 江苏隆达超合金航材有限公司 一种镍基高温合金返回料低n处理方法
CN115179178B (zh) * 2022-07-05 2023-11-14 华东理工大学 叶盘叶片水射流强化与抛光一体化系统与方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US441666A (en) * 1890-12-02 Loom-temple
US3722149A (en) * 1965-01-05 1973-03-27 A Bodine Grit pad cleaner
DE2607097A1 (de) * 1976-02-21 1977-08-25 Wolfgang Maasberg Verfahren und vorrichtung zum behandeln von oberflaechen, insbesondere zum reinigen und/oder schneiden von oberflaechen, wie metalloberflaechen, oberflaechen von baukoerpern o.dgl.
EP0430856A1 (de) * 1989-11-27 1991-06-05 United Technologies Corporation Ablösung von plasmagespritzten oder gesinterten Beschichtungen mittels eines Wasserstrahls

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3447985A (en) * 1965-09-24 1969-06-03 Russell Seitz Method for machining fragile crystals
US3888054A (en) * 1973-11-16 1975-06-10 Western Electric Co Method for abrasive cutting in a liquid
US5078161A (en) * 1989-05-31 1992-01-07 Flow International Corporation Airport runway cleaning method
GB2236065A (en) * 1989-09-22 1991-03-27 Subocean Projects & Equipment High pressure rotary cutting tool
JPH0475332A (ja) * 1990-07-18 1992-03-10 Hitachi Ltd 半導体製造装置
FR2666802B1 (fr) * 1990-09-19 1993-07-16 Saint Gobain Vitrage Int Preparation de plaques de verre faconnees avec commande numerique.
CA2035702C (en) * 1991-02-05 1996-10-01 Mohan Vijay Ultrasonically generated cavitating or interrupted jet
GB9112555D0 (en) * 1991-06-11 1991-07-31 Burlington Slate Limited Method of and apparatus for the splitting of slabs and blocks
JP3189432B2 (ja) * 1992-10-30 2001-07-16 ソニー株式会社 微粒子噴射加工方法
WO1995014552A1 (fr) * 1993-11-26 1995-06-01 Battelle Memorial Institute Procede de matage de verre

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US441666A (en) * 1890-12-02 Loom-temple
US3722149A (en) * 1965-01-05 1973-03-27 A Bodine Grit pad cleaner
DE2607097A1 (de) * 1976-02-21 1977-08-25 Wolfgang Maasberg Verfahren und vorrichtung zum behandeln von oberflaechen, insbesondere zum reinigen und/oder schneiden von oberflaechen, wie metalloberflaechen, oberflaechen von baukoerpern o.dgl.
EP0430856A1 (de) * 1989-11-27 1991-06-05 United Technologies Corporation Ablösung von plasmagespritzten oder gesinterten Beschichtungen mittels eines Wasserstrahls

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Staub vermeiden" in: Industrie-Anzeiger 11/1990, S. 28 *
Werner, M.: "Absaugung integriert" in: Maschinenmarkt 97 (1991) 39, S. 46-53 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6739377B2 (en) 2001-10-31 2004-05-25 Daimlerchrysler Ag Process for incorporating a metallic semi-finished product by casting
EP1779936A2 (de) * 2005-09-29 2007-05-02 United Technologies Corporation Ultraschallreinigung mit einer Strahldüse
EP1779936A3 (de) * 2005-09-29 2009-05-27 United Technologies Corporation Ultraschallreinigung mit einer Strahldüse
DE102008015042A1 (de) * 2008-03-14 2009-09-17 Dürr Ecoclean GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Entgratung und/oder Reinigung eines in ein flüssiges Medium eingetauchten Werkstücks
US8608865B2 (en) 2008-03-14 2013-12-17 Dürr Ecoclean GmbH Device and method for deburring and/or cleaning a work piece dipped in a fluid medium
DE102014226432A1 (de) 2014-12-18 2016-06-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Flüssigkeitsstrahl-Entschichten von Oberflächen
DE102019004686A1 (de) * 2019-06-28 2020-12-31 Technische Universität Chemnitz Verfahren zur Bearbeitung einer Schneidkante eines Zerspanungs- oder Schneidwerkzeuges und Vorichtung zur Durchführung des Verfahrens
FR3103126A1 (fr) * 2019-11-20 2021-05-21 Safran Aircraft Engines Dispositif et procédé améliorés d’usinage de pièce aéronautique
WO2021099722A1 (fr) * 2019-11-20 2021-05-27 Safran Aircraft Engines Dispositif et procédé d'usinage d'une aube de soufflante
CN114867929A (zh) * 2019-11-20 2022-08-05 赛峰飞机发动机公司 用于加工风扇叶片的装置和方法

Also Published As

Publication number Publication date
ATE197565T1 (de) 2000-12-15
EP0758572B1 (de) 2000-11-15
DE19529749C2 (de) 1997-11-20
EP0758572A1 (de) 1997-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2741862B1 (de) Vorrichtung zum erzeugen eines pulsierenden mit druck beaufschlagten fluidstrahls
EP2511019B1 (de) Vorrichtung zum Feinreinigen von Drahtoberflaechen
DE19529749A1 (de) Verfahren zum schichtweisen Abtragen von Material von der Oberfläche eines Werkstücks
DE4440631C2 (de) Verfahren und Bearbeitungsmaschine zum Strahlschneiden von Werkstücken mittels wenigstens zweier Schneidstrahlen
EP3894087B1 (de) Reinigungsvorrichtung
EP3330037B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur werkstückbearbeitung
EP0731211B1 (de) Strahleinrichtung
DE2940477A1 (de) Elektrische bearbeitungsvorrichtung
DE3801068C2 (de)
EP1669182B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Folien oder Compound-Formteilen
DE3100927A1 (de) Verfahren zur bearbeitung der oberflaeche einer walze fuer kaltwalzen, insbesondere einer dressierwalze und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens
EP1297561A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum reinigen und anschliessendem bonden von substraten
DE19633771C2 (de) Verfahren zum Entfernen von an einem Werkstück haftenden flüssigen und/oder festen Verunreinigungen, insbesondere Ölen und Emulsionen, und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens
DE10012792B4 (de) Verfahren zum Schneiden von Bauteilen, bei dem durch einen lokalen Energieeintrag eine schmelzflüssige Phase erzeugt wird
DE19548893A1 (de) Strahleinrichtung
DE8603098U1 (de) Reinigungsvorrichtung für ein Endlosband
DE4219549C2 (de) Verfahren zum Schweißen von Werkstücken
DE2536573C3 (de) Verfahren zum Schneiden von Werkstücken mittels aus dem Schneidkopf eines CO2 -Lasers austretender Laser- und Gasstrahlen
DE202011104249U1 (de) Vorrichtung zum Erzeugen eines pulsierenden mit Druck beaufschlagten Fluidstrahls
DE2919829A1 (de) Automatische poliereinrichtung
DE69811403T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur abrasiven oberflächenbearbeitung von steinmaterialien
DE9317447U1 (de) Anlage zum Reinigen und/oder Abtragen der Oberfläche eines Werkstücks
DE4308552A1 (de) Vorrichtung zum Reinigen und/oder Oberflächenbehandeln von Werkstücken
US7299732B1 (en) Honeycomb removal
DE4000754A1 (de) Verfahren zum entfernen erhaerteten auftragsmaterials von betriebsmitteln

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee