DE19902422A1

DE19902422A1 - Verfahren zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks

Info

Publication number: DE19902422A1
Application number: DE1999102422
Authority: DE
Inventors: Frank Dahlmanns; Wolfgang Hockauf; Uwe Rudolf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-01-22
Filing date: 1999-01-22
Publication date: 2000-08-03
Anticipated expiration: 2019-01-23
Also published as: DE19902422B4

Abstract

Eine elektrorheologische Flüssigkeit, deren Viskosität durch Anlegen eines elektrischen Feldes veränderbar ist, wird als Schleifmedium (3) zur Bearbeitung von Werkstückoberflächen eingesetzt. Dabei wird der elektrorheologischen Flüssigkeit abrasiv wirkendes Material wie Siliciumcarbid oder Korund in Pulverform zugesetzt. Durch Anlegen eines elektrischen Feldes wird die Viskosität des so erzeugten Schleifmediums (3) in den Bereichen, wo ein Materialabtrag stattfinden soll, erhöht. Ansonsten ist das Schleifmedium relativ dünnflüssig und läßt sich leicht handhaben.

Description

Die Erfindung betrifft die Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks mittels eines fließfähigen Schleifmediums.

Stand der Technik

Es ist bekannt, zur Feinbearbeitung von Werkstücko berflächen, insbesondere zum Entgraten und Verrun den von innenliegenden Kanten und Verschneidungen hochviskose Flüssigkeiten als Schleifmedium einzu setzen. Bei diesem Verfahren, das als Strömungs schleifen oder Druck-Fließ-Läppen bezeichnet wird, wird eine hochviskose Flüssigkeit durch das Werk stückinnere gepreßt. Dabei ist die materialabtra gende Wirkung des Schleifmediums dort am größten, wo die jeweilige Schleifmittelgeschwindigkeit maxi mal ist. Das Druck-Fließ-Läppen ist beispielsweise in der Fachzeitschrift Maschinenmarkt, Würzburg 100 (1994), 16, Seiten 52 bis 55, beschrieben. Mit dem Verfahren sind jedoch auch einige Nachteile verbun den. Zum einen ist die Handhabung des hochviskosen Schleifmediums schwierig und erfordert einen hohen technischen Aufwand an Druckkolben, Pumpen oder dergleichen. Aus dem gleichen Grund ist die Reini gung des Werkstücks schwierig. Das eine pastöse Konsistenz aufweisende Schleifmedium muß mittels Druckluft und durch einen Waschvorgang gereinigt werden. Durch den Schleifvorgang wird zudem das Schleifmedium durch den Materialabtrag verunrei nigt, wodurch das Schleifergebnis beeinträchtigt wird. Da eine Entfernung des Materialabtrags aus der Schleifmittelpaste nicht möglich ist, ist der Materialverbrauch bei diesem Verfahren vergleichs weise hoch, was neben der aufwendigen Handhabung des Schleifmittels und dem Reinigungsaufwand hohe Kosten verursacht.

Vorteile der Erfindung

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit den Merkma len des Anspruchs 1 wird als Schleifmedium eine elektrorheologische Flüssigkeit mit zugesetztem ab rasiv wirkenden Material eingesetzt, welche die Werkstückoberfläche umströmt, wobei an den zu bear beitenden Oberflächenbereichen ein elektrisches Feld zur Erhöhung der Viskosität des Schleifmediums angelegt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß das Schleifmedium nur im Bereich der Schleifstellen hochviskos beziehungsweise pa stös ist. Außerhalb der zu bearbeitenden Bereiche wird kein elektrisches Feld an das Schleifmedium angelegt, so daß dieses hier dünnflüssig ist und leicht mittels Pumpen gefördert werden kann. Außer dem hängt die Schleifwirkung von der Viskosität des fließfähigen Schleifmediums ab, so daß andere Be reiche des Werkstücks sowie die Pumpen, Kolben und Zuleitungen durch das Schleifmedium nicht angegrif fen werden. Die Schleifwirkung kann so gezielt auf die zu bearbeitenden Bereiche konzentriert werden. Die verwendete Anlage kann dadurch eine wesentlich höhere Lebensdauer erreichen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß das Werkstück einfach gereinigt werden kann, da nach Ausschalten des elektrischen Feldes das Schleifmittel wieder dünnflüssig und da mit leicht entfernbar ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich gut zur Bearbeitung von Innenflächen eines Hohlkörpers. Be steht dieser aus Metall, so kann der Hohlkörper selbst als eine Elektrode verwendet werden. Eine zweite Elektrode wird in den Hohlraum eingeführt und zwischen beiden Elektroden eine elektrische Spannung zur Erhöhung der Viskosität des Schleifme diums angelegt.

Als zugesetztes abrasiv wirkendes Material können aus der Schleiftechnik bekannte Materialien wie zum Beispiel Siliciumcarbid oder Korund in geeigneten Korngrößen eingesetzt werden.

Durch Wahl der Fließgeschwindigkeit des Schleifme diums und der verwendeten elektrischen Spannung können definierte Verrundungen von Werkstückkanten erzeugt werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei Werkstücken für Hochdruckanwendungen, um Druck spitzen an scharfen Kanten zu vermeiden.

Das Schleifmedium kann in dünnflüssigem Zustand mittels geeigneter Reinigungsmittel leicht durch Entfernung des Materialabtrages gereinigt werden, so daß der Materialverbrauch bei dem erfindungsge mäßen Schleifverfahren im Vergleich mit dem oben erläuterten herkömmlichen Verfahren deutlich ver ringert ist.

Die Erfindung beschreibt auch die Verwendung einer elektrorheologischen Flüssigkeit als Schleifmittel zur Bearbeitung von Oberflächen, wobei dieser vor zugsweise abrasiv wirkendes Material zugesetzt wird.

Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Aus führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die einzige Fig. 1 erläutert, die ein Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens illustriert.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt ein Werkstück 1 mit einer ersten Bohrung 5 und einer senkrecht dazu ausgebildeten Bohrung 6. Am Verzweigungspunkt bildet sich eine ovale Verschneidungskante 7 aus, die entgratet und verrundet werden soll. Dies ist besonders wichtig für Anwendungen, bei denen eine Flüssigkeit oder ein Gas oder eine Mischung davon mit hohem Druck durch die Bohrungen 5, 6 gefördert werden soll. Scharfe Kanten führen zu lokalen Spannungsspitzen im Werkstück, die dessen Lebensdauer beeinträchti gen können. Ein Beispiel einer derartigen Anwendung sind Einspritzdüsen für Otto- oder Dieselmotoren, die für sehr hohe Kraftstoffdrücke ausgelegt sein müssen.

Bei dem erfindungsgemäßen Schleifverfahren wird als Schleifmedium 3 eine elektrorheologische Flüssig keit verwendet. Diese Flüssigkeiten haben die Ei genschaft, daß sich deren Viskosität in Abhängig keit von einem angelegten elektrischen Feld ändert. Bei zunehmender Feldstärke nimmt die Viskosität zu und die sonst dünnflüssige Flüssigkeit nimmt einen zähen, pastenartigen Zustand ein. Das Funkti onsprinzip dieser elektroreologischen Flüssigkeiten ist beispielsweise in der Zeitschrift Ölhydraulik und Pneumatik, 33, 1994, Nr. 5, Seite 291 beschrie ben.

Die elektrorheologische Flüssigkeit 3 ist mit abra siv wirkendem Material wie beispielsweise Silicium carbid- oder Korund-Körnern versetzt, wobei mittels der Korngröße die gewünschte Oberflächenrauhigkeit beeinflußt werden kann. Dieses fließförmige Schleifmedium bestehend aus elektrorheologischer Flüssigkeit mit abrasivem Materialzusatz wird mit tels Pumpen oder einer Kolbenanordnung (nicht dar gestellt) an der zu bearbeitenden Oberfläche vor beigepumpt. In dem in Fig. 1 gezeigten Ausfüh rungsbeispiel wird das Schleifmittel 3 durch die Bohrungen 5, 6 des Werkstücks 1 gepumpt. In diese Bohrungen sind Elektroden 2 eingeführt, die auf ei ne geeignete Spannung von beispielsweise 500 V oder 1000 V gegenüber dem Werkstück gelegt werden kön nen, welches im dargestellten Ausführungsbeispiel als Gegenelektrode dient. Alternativ, wenn das Werkstück beispielsweise aus einem elektrisch nicht leitenden Material besteht, können auch Hilfselek troden verwendet werden, beispielsweise in die Boh rungen 5, 6 eingeschobene Ringelektroden. Dabei ist natürlich darauf zu achten, daß die zu verrundende Schnittkante 7 durch die Elektroden nicht abgedeckt wird.

Zwischen Elektroden 2 und Werkstück 1 beziehungs weise Hilfselektroden baut sich ein elektrisches Feld auf, das zu einer Viskositätserhöhung des Schleifmediums 3 führt. In dem Bereich der Elektro den 2 hat das Schleifmedium 3 daher eine genügende Viskosität, um Material vom Werkstück 1 abtragen zu können und so eine Entgratung und Verrundung bei spielsweise der Verschnittkante 7 hervorzurufen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine definierte Verrundung der Kanten erzielt werden kann, so daß die erwähnten unerwünschten Spannungsspitzen hei Hochdruckanwendungen vermieden werden können.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Schleifwirkung auf den zu bearbeitenden Bereich des Werkstückes beschränkt werden. Andere Werkstückbe reiche und die Pumpeinrichtungen für das Schleif mittel selbst "spüren" dieses nur in seinem dünn flüssigen Zustand, so daß kein wesentlicher Mate rialabtrag stattfindet. Die Lebensdauer der Pumpen und Förderleitungen ist daher wesentlich erhöht. Außerdem ist es im dünnflüssigen Zustand möglich, das Schleifmedium durch geeignete, an sich bekannte Reinigungsmittel durch Entfernung des Materialab trags zu reinigen. Auch eine Reinigung des Werk stückes ist nach Beendigung des Schleifvorgangs, wenn die Elektroden 2 und zugehörigen Träger 4 aus isolierendem Material aus dem Werkstück 1 entfernt sind, einfach durchzuführen. Das Werkstück braucht lediglich mit Wasser oder einer anderen geeigneten Reinigungsflüssigkeit durchgespült zu werden.

Claims

1. Verfahren zur Oberflächenbearbeitung eines Werk stücks (1), dadurch gekennzeichnet, daß als Schleifmedium (3) eine elektrorheologische Flüssig keit mit zugesetztem Material mit abrasiver Wirkung eingesetzt wird, welche Flüssigkeit (3) die Werk stückoberfläche umströmt, wobei an den zu bearbei tenden Oberflächenbereichen ein elektrisches Feld zur Erhöhung der Viskosität des Schleifmediums (3) angelegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß Oberflächen im Innenraum eines Hohlkörpers bearbeitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß der Hohlkörper (1) aus Metall besteht, in welchen wenigstens eine Elektrode (2) eingeführt wird, wobei zwischen Hohlkörper (1) und Elektrode (2) eine elektrische Spannung angelegt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß als abrasives Material Siliciumcarbid oder Korund verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß durch Einstellung der Fließgeschwindigkeit des Schleifmediums (3) und des elektrischen Felds eine definierte Verrundung von Werkstückkanten erzeugt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß im dünnflüssigen Zustand der Materialabtrag aus dem Schleifmedium (3) ent fernt wird.

7. Verwendung einer elektrorheologischen Flüssig keit als Schleifmedium (3) zur Bearbeitung von Oberflächen.

8. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß der elektrorheologischen Flüssigkeit Mate rial mit abrasiver Wirkung zugesetzt wird.