DE19904944A1

DE19904944A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Oberflächenbearbeitung

Info

Publication number: DE19904944A1
Application number: DE1999104944
Authority: DE
Inventors: Manfred Wilhelm; Frank Dahlmanns; Wolfgang Hockauf; Uwe Rudolf; Rainer Kiesel; Dieter Holz; Georg Ketteler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-02-06
Filing date: 1999-02-06
Publication date: 2000-04-20

Abstract

Eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Oberflächen an einer Öffnung, beispielsweise einer Bohrung (5) in einem Werkstück (3) weist eine in die Öffnung (5) einschiebbare Hülse (1) mit daran angebrachtem flexiblem Schleifwerkzeug (2) auf, welches Schleifwerkzeug (2) relativ zu dem Werkstück (3) derart in Bewegung versetzt wird, daß das Schleifwerkzeug (2) an der zu bearbeitenden Oberfläche einen Materialabtrag hervorruft. Das Schleifwerkzeug (3) kann beispielsweise eine Vielzahl mit abrasiven Partikeln versehene Fasern aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bearbeitung von Oberflächen an einer Öffnung (5) wie etwa einer Bohrung in einem Werk stück (3).

Stand der Technik

Eine gute Oberflächenbearbeitung wie die Entgratung und Verrundung von Bohrungs- oder Stanzkanten ist für die Funktionfähigkeit, Sicherheit und Ästhetik von vielen technischen Produkten und Verfahren von wesentlicher Bedeutung. Ein Anwendungsfall, in dem eine exakte Oberflächenbearbeitung mit einer defi nierten Verrundung von Verschnittkanten erforder lich ist, sind beispielsweise Einspritzdüsen für Diesel- oder Ottomotoren. Um eine gute Verwirbelung des Kraftstoff-Luft-Gemisches und damit einen opti malen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors zu errei chen, sind zunehmend höhere Kraftstoffdrücke erfor derlich. Diese stellen hohe Ansprüche an die Ober flächenbeschaffenheit der Bohrungen der Kraftstoff düsen. Zu scharfe Kanten führen zu unerwünschten hohen Spannungen im Erzeugnis, die die Lebensdauer der Einspritzdüse beeinträchtigen können. Ein wei teres Problem liegt darin, daß die zu bearbeitenden Oberflächenbereiche, wie zum Beispiel Verschnitt kanten beim Aufeinandertreffen zweier Bohrungen im Inneren eines Werkstücks nur schwer zugänglich sein können.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Oberflächenbe arbeitung weist eine in die Öffnung des Werkstückes einschiebbare Hülse mit einem daran angebrachten flexiblen Schleifwerkzeug auf, welches relativ zu dem Werkstück derart in Bewegung versetzbar ist, daß das Schleifwerkzeug an dem zu bearbeitenden Oberflächenbereich einen Materialabtrag hervorruft. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Oberflächenbear beitungsvorrichtung liegt darin, daß auch schwer zugängliche Oberflächenbereiche wie die Verschnitt kante zweier senkrechter Bohrungen bearbeitet wer den können. Durch Wahl eines geeigneten Materials des flexiblen Schleifwerkzeuges und der Geschwin digkeit der Werkzeugbewegung kann eine definierte Oberflächenbeschaffenheit erzielt werden.

Zur Bearbeitung zylindrischer Bohrungen ist die Hülse vorzugsweise ebenfalls zylindrisch ausgebil det. Dabei können Hülse und Bearbeitungswerkzeug relativ zu der Bohrung in eine Drehbewegung ver setzt werden. Je nach Anwendungsfall ist auch eine Kombination von Dreh- und Oszillationsbewegung mög lich.

Gemäß einer Variante der Erfindung weist das Schleifwerkzeug eine Vielzahl von Fasern auf, die mit abrasiv wirkenden Partikeln besetzt sind. Die Fasern können an ihrem distalen Ende mit einem fe sten Endstück verbunden sein. Die Oberflächenbear beitungsvorrichtung wird so tief in die zu bearbei tende Öffnung eingeführt, bis das feste Endstück an einem Anschlag, beispielsweise der Wand einer senk rechten Bohrung oder dergleichen, anstößt. Dadurch werden die Fasern gestaucht, so daß an der Boh rungskante eine definierte Verrundung abgeschliffen werden kann.

Am distalen Ende der Fasern kann jedoch auch ein Kegelteil in axialer Richtung verschiebbar mit der Hülse verbunden sein. Das Kegelteil erzeugt eine konische Bürstenform der Fasern, wodurch ebenfalls eine Verrundung der zu bearbeitenden Materialkante erzeugt wird.

Gemäß einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Oberflächenbearbeitungsvorrichtung ist das Schleif werkzeug als einstückiges elastisches Teil ausge bildet, das mittels Fliehkraft an die zu bearbei tende Fläche andrückbar ist. Das elastische Teil besteht aus Gummi oder Kunststoff und ist vorzugs weise mit einer abrasiv wirkenden Beschichtung ver sehen. Durch Wahl von Material und Bearbeitungsge schwindigkeit kann wiederum eine definierte Ober flächenbeschaffenheit erreicht werden.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Bearbeitung von Oberflächen an einer Öffnung in ei nem Werkstück, wobei eine Hülse mit daran ange brachtem flexiblem Schleifwerkzeug in die Öffnung des Werkstückes eingeschoben und relativ zu diesem in Drehung versetzt wird, so daß das Schleifwerk zeug an dem zu bearbeitenden Oberflächenbereich ei nen Materialabtrag hervorruft.

Zeichnungen

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevor zugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen im Detail erläutert, in denen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines er sten Ausführungsbeispiels der erfin dungsgemäßen Oberflächenbearbeitungs vorrichtung ist;

Fig. 1A eine weiterentwickelte Variante aus Fig. 1 zeigt;

Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Oberflächenbearbei tungsvorrichtung ist;

Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Oberflächenbearbei tungsvorrichtung ist; und

Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Oberflächenbearbei tungsvorrichtung ist.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Oberflächenbearbeitungsvorrich tung. Ein Werkstück 3 weist eine erste Bohrung 4 und eine zweite, in diese mündende Bohrung 5 auf, welche beiden Bohrungen eine ellipsenförmige Ver schnittkante 6 bilden, die entgratet und verrundet werden soll.

Die in Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Oberflä chenbearbeitungsvorrichtung weist eine zylinderför mige Hülse 1 auf, an der ein Schleifwerkzeug 2 be festigt ist, das aus einer Vielzahl von einzelnen Fasern besteht. Die Fasern können aus Kunststoffen wie zum Beispiel Nylon, Metall oder einem anderen Material, etwa Glasfaser bestehen. Die Fasern sind entweder mit abrasiven Partikeln aus Aluminiumoxyd, Korund, Siliciumcarbid, Diamant oder dergleichen belegt oder diese Partikel sind in die Fasern selbst eingearbeitet. Die Gesamtheit der Fasern bildet ein bürstenartiges Schleifwerkzeug 2, das an seinem distalen, von der Hülse 1 abgewandten Ende ein Endstück 7 aufweist.

Die in Fig. 1 gezeigte Oberflächenbearbeitungsvor richtung wird mittels eines nicht dargestellten Griffs oder dergleichen in die Öffnung oder Bohrung 5 eingeschoben, bis das Endstück 7 an einem An schlag, wie in dem in Fig. 1 gezeigten Ausfüh rungsbeispiel die gegenüberliegende Wand der senk rechten Bohrung 4, anstößt. Dadurch werden die Fa sern des bürstenartigen Schleifwerkzeugs 2 wie in Fig. 1 dargestellt, gestaucht. Wird nun mittels einer (nicht dargestellten) Antriebsvorrichtung, beispielsweise eines Elektromotors oder dergleichen die Oberflächenbearbeitungsvorrichtung in Drehung versetzt, so bewirken die Fasern des bürstenartigen Bearbeitungswerkzeugs eine Entgratung und Verrun dung der Verschnittkante 6. Durch den Abstand des vorderen Endes der Hülse 1 zur Schnittkante 6, des Grades der Stauchung der Fasern und die Steifigkeit der Fasern selbst läßt sich eine definierte Verrun dung der Verschnittkante 6 erzielen. Dies ist ins besondere für Hochdruckanwendungen wie Einspritzdü sen oder dergleichen vorteilhaft.

Fig. 1A zeigt im axialen Schnitt eine weiterent wickelte Variante der Vorrichtung aus Fig. 1. Bei dieser Variante erstreckt sich eine Stange oder ein steifer Draht 10 über die gesamte hänge der Vor richtung durch die Hülse 1 inmitten der Fasern 2 bis zum Endstück 7. Durch Ausüben einer Zugkraft nach oben in der Fig. 1A auf die Stange 10 können die Fasern im unteren Bereich der Vorrichtung ge staucht und seitlich auseinandergespreizt werden, ohne daß das Endstück 7 hierfür auf eine Wand sto ßen muß.

Die Stange 10 kann beim Einführen des Werkzeugs in eine zu bearbeitende Bohrung in der Figur nach un ten gedrückt werden, um so die Fasern zu strecken und das Einführen des Werkzeugs zu erleichtern.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Oberflächenbearbeitungsvorrich tung.

An der Hülse 1 sind wiederum eine Vielzahl von Fa sern 2 angebracht. Anstatt des Endstücks 7 sind diese jedoch mit einer Führungsstange 8 verbunden, die, wie durch einen Doppelpfeil angedeutet, eine Oszillationsbewegung der Fasern erzeugt. Zusammen mit der Drehbewegung von Hülse und Fasern in der Bohrung 5 kann wiederum eine definierte Verrundung der Verschnittkante 6 erreicht werden.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbei spiel der erfindungsgemäßen Oberflächenbearbei tungsvorrichtung ist ein Kegelteil 9 mit der Hülse 1 in axialer Richtung verschiebbar verbunden. Je nach Abstand des Kegelteils 9 von der Hülse 1 sowie dessen Kegelwinkel läßt sich auch bei diesem erfin dungsgemäßen Ausführungsbeispiel ein definierter Materialabtrag an der Verschnittkante 6 erzielen.

Das in Fig. 4 dargestellte vierte Ausführungsbei spiel der erfindungsgemäßen Oberflächenbearbei tungsvorrichtung verwendet als Schleifwerkzeug 2 keine Faserbürste, sondern ein einstückiges elasti sches Teil aus Kunststoff oder Gummi, welches durch die Fliehkraft der Drehbewegung gegen die Ver schnittkante angedrückt wird. Zur Erzielung einer Schleifwirkung ist das elastische Teil 2 mit einer abrasiv wirkenden Beschichtung versehen. In diesem Fall bestimmen die Rotationsgeschwindigkeit, die Materialsteifigkeit des elastischen Teils 2 sowie der Abstand der Unterkante der Hülse 1 zur Ver schnittkante 6 die erzielbare Form beziehungsweise Verrundung der Verschnittkante 6.

Es sei erwähnt, daß die Erfindung selbstverständ lich nicht auf die erläuterten konkreten Ausfüh rungsbeispiele und Anwendungsfälle beschränkt ist. Die Drehzahl der erfindungsgemäßen Oberflächenbear beitungsvorrichtung kann vom Fachmann der Anwendung entsprechend gewählt werden. Sie kann zum Beispiel zwischen 500 und 1000 Umdrehungen pro Minute lie gen.

Claims

1. Vorrichtung zur Bearbeitung von Oberflächen an einer Öffnung (5) eines Werkstückes (3), aufwei send:

- eine in die Öffnung (5) einschiebbare Hülse (1) und ein an der Hülse (1) angebrachtes flexibles Schleifwerkzeug (2), welches relativ zu dem Werk stück (3) derart in Bewegung versetzbar ist, daß das Schleifwerkzeug (2) an dem zu bearbeitenden Oberflächenbereich einen Materialabtrag hervorruft.

2. Oberflächenbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (5) des Werkstückes (3) eine ungefähr zylindrische Bohrung (5) ist, und die Hülse (1) eine zylindrische Außen fläche aufweist.

3. Oberflächenbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (1) mit dem Schleifwerkzeug (2) relativ zu dem Werk stück (3) drehbar ist.

4. Oberflächenbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine an einem distalen Ende des Schleifwerkzeuges (2) an greifende Führungsstange (8) zur Erzeugung einer Oszillationsbewegung des Schleifwerkzeugs (2) ge genüber dem Werkstück (3).

5. Oberflächenbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifwerkzeug (2) eine Vielzahl von abrasiv wirkenden Fasern aufweist, die eine Bürste bilden.

6. Oberflächenbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern abrasiv wirkende Partikel aufweisen.

7. Oberflächenbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Metall oder Kunststoff, vorzugsweise Nylon, ausgebildet sind.

8. Oberflächenbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern am distalen Ende mit einem festen End stück (7) verbunden sind.

9. Oberflächenbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Stange (10), die fest mit dem Endstück (7) verbunden ist und sich durch die Hülse (1) erstreckt.

10. Oberflächenbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer konischen Bürstenform am dista len Ende der Fasern ein mit der Hülse (1) verbunde nes und in axialer Richtung dazu verschiebbares Ke gelteil (9) angeordnet ist.

11. Oberflächenbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifwerkzeug (2) als einstückiges flexibles Teil ausgebildet ist, das mittels Fliehkraft an die zu bearbeitende Oberfläche andrückbar ist.

12. Oberflächenbearbeitungsvorrichtung nach An spruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Teil aus Gummi oder Kunststoff mit abrasiv wirken der Beschichtung ausgebildet ist.

13. Verfahren zur Bearbeitung von Oberflächen an einer Öffnung (4, 5) eines Werkstückes (3), wobei eine Hülse (1) mit daran angebrachtem flexiblem Schleifwerkzeug (2) in die Öffnung (5) des Werk stückes (3) eingeschoben und relativ zu diesem in Drehung versetzt wird, so daß das Schleifwerkzeug (2) an dem zu bearbeitenden Oberflächenbereich ei nen Materialabtrag hervorruft.

14. Oberflächenbearbeitungsverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehbewegung des Schleifwerkzeuges (2) relativ zum Werkstück (3) eine Oszillationsbewegung überlagert ist.

15. Oberflächenbearbeitungsverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifwerkzeug (2) mittels Fliehkraft an den zu bearbeitenden Oberflächenbereich angedrückt wird.

16. Oberflächenbearbeitungsverfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der zu bearbeitende Oberflächenbereich eine Ver schnittkante (6) zweier senkrechter Bohrungen (4, 5) in dem Werkstück (3) ist.