DE19940291A1

DE19940291A1 - Process for the erosive enlargement of transition radii of interconnected liquid channels, in particular for rounding sharp-edged bore intersections in injection systems of internal combustion engines

Info

Publication number: DE19940291A1
Application number: DE1999140291
Authority: DE
Inventors: Rainer Naumann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2001-03-01
Also published as: WO2001014099A1; EP1123176A1

Abstract

The invention relates to a method for carrying out the erosive enlargement of transition radii of interconnected fluid channels (11, 12) during which unbonded flowable carrying material containing abrasive grains is forced through the transition point (13, 14, 15) of the fluid channels (11, 12). A low-viscous liquid is used as a carrying material and is mixed with abrasive grains. The liquid is pumped with a high velocity and under a high pressure through the interconnected fluid channels (11, 12) in such a way that the intermixture of fluid/abrasive grains is maintained using fluid mechanics.

Description

State of the art

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method according to the preamble of the claim 1.

Scharfkantige Verschneidungen von Flüssigkeitsbohrungen stellen vornehmlich dann ein großes Festigkeitsproblem dar, wenn das geförderte Strömungsmedium unter extrem hohem Druck steht. So fallen in Einspritzanlagen von Dieselmotoren bereits Einspritz drücke bis 1.800 bar an. Die Tendenz ist weiter steigend. Bei derartig hohen Flüssig keitsdrücken bilden die Bohrungsverschneidungen Schwachstellen, weil dort durch die Kerbwirkung von scharfkantigen Übergängen entsprechend hohe Spannungen auf treten, die nicht selten zum vorzeitigen Bruch des betreffenden Bauteils führen.Sharp-edged intersections of liquid wells then primarily occur a major strength issue when the fluid being pumped is under extreme high pressure. For example, injection systems are already falling in diesel engine injection systems press up to 1,800 bar. The tendency is increasing. With such a high liquid pressures form the intersections of weaknesses weaknesses because there Notch effect of sharp-edged transitions on high voltages occur, which often lead to premature breakage of the component in question.

Unter der Bezeichnung "AFM-VerFahren" (AFM = Abrasive Flow Machining) ist es bekannt, scharfkantige Bohrungsverschneidungen erosiv zu runden. Bei diesem bekannten Verfahren wird ein hochviskoses Trägermaterial (auf Silikonbasis) mit ungebundenen Schleifkörnern durch die zu verrundende Bohrungsverschneidung ge drückt. Das Trägermedium hat die Eigenschaft, sich bei Druck (an den engsten Stellen der Bohrungsverschneidung) zu verdichten und somit dem ungebundenen Schleifkorn eine Kraftkomponente in Richtung Bohrungsaußenwand zu verleihen. An den engsten Stellen (Bohrungsübergängen) wird das scharfkantige Material abgetragen und der Bohrungsübergang somit verrundet. It is called "AFM process" (AFM = Abrasive Flow Machining) known to erosively round sharp-edged bore intersections. With this known method is a highly viscous carrier material (based on silicone) unbound abrasive grains due to the hole intersection to be rounded presses. The carrier medium has the property of being at pressure (at the narrowest Places the intersection of holes) and thus the unbound To impart abrasive grain a force component towards the outer wall of the bore. The sharp-edged material is at the narrowest points (hole transitions) removed and the hole transition is thus rounded.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses erosiven Glättungsverfahrens, auch unter der Bezeichnung "Fließschleifen" oder "Strömungsschleifen" bekannt, zeigt die EP 0 345 335 B1.A device for performing this erosive smoothing process, also under known as "flow grinding" or "flow grinding" shows the EP 0 345 335 B1.

Bei Anwendung des bekannten Verfahrens haben sich jedoch noch erhebliche Nach teile gezeigt, die insbesondere bei der Serienfertigung von Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen stark ins Gewicht fallen. So entstehen zum einen hohe Werkzeug kosten (Mediumskosten in der Größenordnung von 1,00 DM/Werkstück) und lange Prozeßzeiten (zwischen 18 und 60 Minuten für 20 Werkstücke). Ferner fallen hohe Abschreibungs- und Reparaturkosten an. Die angestrebte Radiusbildung an den Bohrungsübergängen ist trotz langer Prozeßzeiten gleichwohl nur schwach ausge prägt. Schließlich besteht auch noch ein hohes Qualitätsrisiko, weil die Anwendung des bekannten Verfahrens zur Zeit noch nicht beherrschbar ist. Zur Absicherung der Qualität wäre eine Kontrolle des Mengenflusses notwendig. Diese ist jedoch auf Grund der hohen Abrasivität des Schleifmediums nicht möglich.When using the known method, however, there are still considerable problems Parts shown, especially in the series production of injection systems for Internal combustion engines are significant. On the one hand, this creates high tools costs (medium costs in the order of 1.00 DM / workpiece) and long Process times (between 18 and 60 minutes for 20 workpieces). Furthermore, high fall Depreciation and repair costs. The desired radius formation on the Despite long process times, drilling transitions are nevertheless only weak shapes. Finally, there is also a high quality risk because of the application of the known method is not yet controllable. To secure the Quality would require a control of the volume flow. However, this is on Not possible due to the high abrasiveness of the grinding medium.

Ausgehend von dem geschilderten Stand der Technik ist es die Aufgabe der vor liegenden Erfindung, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so zu verbessern, daß es - unter kontrollierbarer Qualitätsabsicherung und Ver meidung hoher Werkzeugkosten und Prozeßzeiten - auch in der Serienfertigung profitabel eingesetzt werden kann.Based on the described prior art, it is the task of lying invention, a method according to the preamble of claim 1 to improve so that it - under controllable quality assurance and ver Avoidance of high tool costs and process times - also in series production can be used profitably.

Advantages of the invention

Durch die aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 entnehmbare und durch die Merkmale der Patentansprüche 2-5 vorteilhaft ausgestaltete erfindungs gemäße Lösung ist ein Verfahren zur erosiven Vergrößerung von Übergangsradien miteinander verbundener Flüssigkeitskanäle realisiert worden, mit dem es möglich ist, innerhalb kurzer Bearbeitungszeit (ca. 60 sec./Werkstück) alle notwendigen und nachstehend angegebenen Kriterien, die eine hochdruckfeste Bohrung und Bohrungsverschneidung charakterisieren, zu erfüllen bzw. zu verbessern:
The solution according to the invention, which can be inferred from the characterizing part of patent claim 1 and which is advantageously designed by the features of patent claims 2-5, has realized a method for the erosive enlargement of transition radii of interconnected liquid channels, with which it is possible to process within a short processing time (approx. 60 sec./workpiece) to meet or improve all the necessary criteria specified below, which characterize a high-pressure-resistant drilling and drilling intersection:

- Large radius at the intersection of the holes (larger than with other ver drive and without undesired formation of pressure chambers)
- Removal of burrs
- Correction of the intersection
- Improvement of the surface topography in the entire area of the smaller cross-section bore.

Gegenüber dem oben geschilderten AFM-Verfahren (sowie auch gegenüber anderen bekannten Verfahren zum Runden scharfkantiger Bohrungsübergänge, wie zum Bei spiel dem ECM-Verfahren) zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren also durch folgende vorteilhafte Merkmale aus:
Compared to the AFM method described above (and also compared to other known methods for rounding sharp-edged bore transitions, such as the ECM method, for example), the method according to the invention is characterized by the following advantageous features:

- Optimal process result (see above)
- Controllable process (all process parameters controllable)
- Low tool costs
- Low depreciation and repair costs
- Short process times.

drawings

Zur Veranschaulichung und zur näheren Erläuterung der Arbeits- und Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens dient ein Ausführungsbeispiel, das aus der Zeichung ersichtlich und im folgenden beschrieben ist.To illustrate and to explain in more detail how it works and how it works The method according to the invention serves an exemplary embodiment, which from the Drawing can be seen and is described below.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 einen Haltekörper (teilweise dargestellt) einer Einspritz anlage für Dieselmotoren, im Vertikalschnitt, Fig. 1 a holding body (partially shown) of an injection system for diesel engines, in vertical section,

Fig. 2 die Einzelheit "A", gegenüber Fig. 1 vergrößert darge stellt, in noch ungerundetem Zustand der Bohrungsver schneidung, und Fig. 2 shows the detail "A", compared to Fig. 1 enlarged Darge, in the still unrounded state of the Bohrungsver cut, and

Fig. 3 die Einzelheit "A", in Darstellung entsprechend Fig. 2, jedoch in gerundetem Zustand der Bohrungsver schneidung. Fig. 3 shows the detail "A", in the representation corresponding to FIG. 2, but in the rounded state of the Bohrungsver cut.

Description of the embodiment

Es bezeichnet 10 einen (teilweise dargestellten) Haltekörper einer Einspritzanlage für Dieselmotoren. Der Haltekörper enthält mehrere Bohrungen, von denen jedoch im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nur zwei miteinander verbundene und mit 11 und 12 bezifferte Bohrungen relevant sind. Wie insbesondere Fig. 1 zeigt, haben die Bohrungen 11, 12 unterschiedlich große Durchmesser bzw. Quer schnitte und sind unter einem stumpfen Winkel zueinander geneigt angeordnet. Im Übergangsbereich der beiden Bohrungen 11, 12 weist die Bohrung 11 größeren Durchmessers eine konische Verjüngung 13 auf, wodurch ein stufenförmiger Übergang von der Bohrung 11 größeren Durchmessers in die kleinerkalibrige Bohrung 12 vermieden wird.It designates 10 a (partially shown) holding body of an injection system for diesel engines. The holding body contains a plurality of bores, of which, however, only two bores connected with one another and numbered 11 and 12 are relevant in connection with the present invention. In particular Fig. 1 shows, the holes 11, 12 of different size diameter or cross-sections have and are arranged at an obtuse angle to each other inclined. In the transition region of the two bores 11 , 12 , the bore 11 of larger diameter has a conical taper 13 , whereby a step-like transition from the bore 11 of larger diameter into the smaller-bore 12 is avoided.

Dennoch ergibt sich, wie insbesondere Fig. 2 erkennen läßt, bei der Vorbear beitung, d. h. beim Einbringen der Bohrungen 11, 12 in das Halteteil 10, an der Verschneidung der beiden Bohrungen 11, 12 ein scharfkantiger Übergang, der in Fig. 2 mit 14 beziffert ist.Nevertheless, resulting, in particular Fig. 2 reveals processing in Vorbear, that during the introduction of the holes 11, 12 in the holding part 10, at the intersection of the two bores 11, 12 is a sharp-edged transition, shown in Fig. 2 with 14 is numbered.

Um Beschädigungen beim (späteren) Betrieb des Halteteils 10, die durch extrem hohe Drücke (1.800 bar und darüber) des die Bohrungen 11, 12 durchströmenden Kraftstoffes auftreten könnten, zu vermeiden, muß der scharfkantige Bohrungsübergang 14 (Fig. 2) gerundet werden (s. Fig. 3, Bezugszeichen 15). Die Rundung 15 wird vorliegend dadurch bewirkt, daß durch die Bohrungen 11, 12, vorzugsweise in Pfeilrichtungen 16, 17 (Fig. 1), eine mit Schleifkörnern vermischte Flüssigkeit niedriger Viskosität, vorzugsweise ein Mineralöl, gepumpt wird. Der Flüssigkeits druck sollte hierbei mind. 60 bar betragen. Vorzugsweise verläuft also die Förderrichtung (Pfeile 16, 17) der mit Schleifkörnern versetzen Flüssigkeit von der Bohrung 11 größeren Querschnitts zur Bohrung 12 kleineren Querschnitts. Aufgrund des hohen Förderdruckes der Flüssigkeit (mind. 60 bar) ergibt sich eine entsprechend hohe Flüssig keitsgeschwindigkeit beim Durchströmen der Bohrungen 11, 12. In order to avoid damage during (later) operation of the holding part 10 , which could occur due to extremely high pressures (1,800 bar and above) of the fuel flowing through the bores 11 , 12 , the sharp-edged bore transition 14 ( FIG. 2) must be rounded (see FIG . Fig. 3, reference numeral 15). In the present case, the rounding 15 is brought about by pumping through the bores 11 , 12 , preferably in the direction of the arrows 16 , 17 ( FIG. 1), a liquid of low viscosity mixed with abrasive grains, preferably a mineral oil. The liquid pressure should be at least 60 bar. The conveying direction (arrows 16 , 17 ) of the liquid mixed with abrasive grains therefore preferably runs from the bore 11 of larger cross section to the bore 12 of smaller cross section. Due to the high delivery pressure of the liquid (at least 60 bar), a correspondingly high liquid speed results when flowing through the bores 11 , 12 .

Infolge des hohen Druckes und der hohen Geschwindigkeit der Flüssigkeit wird das scharfkantige Material (14, Fig. 2) am Über gang der beiden Bohrungen 11, 12 durch die in der Flüssigkeit enthaltenen Schleifkörner abgetragen, bis sich schließlich ein gleichmäßig gerundeter Übergang (15, Fig. 3) ergibt. Es können hierdurch bei 15 Übergangsradien von 1 mm und mehr erreicht werden.As a result of the high pressure and the high speed of the liquid, the sharp-edged material ( 14 , FIG. 2) is removed at the transition from the two bores 11 , 12 through the abrasive grains contained in the liquid until a smoothly rounded transition ( 15 , FIG . 3) is obtained. In this way, 15 transition radii of 1 mm and more can be achieved.

Die erforderliche Durchmischung des niedrigviskosen Trägermaterials (Flüssigkeit, vorzugsweise Öl) mit den Schleifkörnern läßt sich in einfacher Weise rein strömungsmechanisch aufrechthalten.The required mixing of the low-viscosity carrier material (Liquid, preferably oil) with the abrasive grains can be in simply maintain fluid mechanically.

Claims

1. Method for the erosive enlargement of transition radii with interconnected liquid channels ( 11 , 12 ), in particular for rounding sharp-edged bore intersections ( 14 ) in injection systems ( 10 ) of internal combustion engines, primarily diesel engines, whereby an unbound, flowable carrier material containing abrasive grains through the transition point ( 13 , 14 ) the liquid channels ( 11 , 12 ) is pressed, characterized in that a low-viscosity liquid is used as the carrier material, which is mixed with abrasive grains, and that the liquid mixed with abrasive grains is connected at high speed and under high pressure by the interconnected Liquid channels ( 11 , 12 ) is pumped in such a way that the mixing of liquid / abrasive grains is maintained by fluid mechanics.

2. The method according to claim 1, characterized in that as a low viscosity A mineral oil is used as the carrier material.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the low-viscosity carrier material mixed with abrasive grains is pumped under a pressure of at least 60 bar through the connection point ( 13 , 14 , 15 ) of the liquid channels ( 11 , 12 ).

4. The method according to claim 1, 2 or 3, wherein liquid channels of different sizes cross sections are interconnected, characterized in that the flow direction ( 16 , 17 ) of the liquid mixed with abrasive grains from the liquid channel ( 11 ) larger cross section via the connection point ( 13 , 14 , 15 ) to the liquid channel ( 12 ) of smaller cross-section ( Fig. 1).

5. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the promotion of the low-viscous carrier material mixed with abrasive grains is carried out through the connection point ( 13 , 14 , 15 ) of the liquid channels ( 11 , 12 ) with a diaphragm pump.