DE2036656A1

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Publication number: DE2036656A1
Application number: DE19702036656
Authority: DE
Priority date: 1969-08-04
Filing date: 1970-07-23
Publication date: 1971-08-12
Also published as: FR2056508A5; AU1733070A; DE7027789U; GB1325044A

Description

203665Q

PatenfanwSHe

Dr. Ing. H. NegendanJc Dipl. ing. H. Hauck

Dipl. Phys. W. Schmitz S Munch« 15, MoMrbhv23

Τ·Ι. 5 380586

Condeco Automation, Inc.

266oo Heyn Drive

N ο ν i , Mich. 48o5o/USA 18. Juli 197o

Anwaltsakte M-1239

Verfahren und Vorrichtung zum Entgraten

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum hydraulischen Entgraten eines Werkstückes.

Die Werkstückentgratung bereitet bei modernern Herstellungsverfahren, wo äußerst hohe Genauigkeitsanforderungen eingehalten werden müssen, ernsthafte Schwierigkeiten. Ein Grat läßt sich als unerwünscht stehengebliebener Abschnitt des Ausgangsmetalls beschreiben, der dem maschinenbearbeiteten Bauteil oder Gußstück nach dem Bearbeitungs- oder Gießvorgang noch anhaftet, wobei diese Abschnitte noch körperlich mit dem Ausgangsmetall verbunden sind. Bei einem bekannten Verfahren zum Entgraten derartiger Bauteile wird das Bauteil mit in einer üPlüssigkeitsschlemme enthaltenen Schleifkörnern angeblasen. Dieses Schleifkorn-Blasverfahren zur Gratentfernung hinterläßt notwendigerweise Schleifkörner auf fein bearbeiteten Oberflächen oder in Bohrungen oder Ausnehmungen zurück und beschädigt die fertig bearbeiteten Oberflächen derartiger Werkstücke, falls diese nicht abgedeckt werden, um eine Berührung mit den Schleifkörnern zu verhindern. Dieses Verfahren ist

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außerdem teuer, da sich die Schleifkörner verbrauchen und häufig ersetzt werden müssen, wobei das Abdecken der fertig bearbeiteten Oberflächen zeitraubend und kostspielig ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum hydraulischen Entgraten eines Werkstückes enthält ein geschlossenes Gehäuse, in dem eine Entgratungskammer und eine 'i'rageinriehtung zum Haltern des zu -entgratenden Werkstückes in der Kammer vorgesehen sind, und ist gekennzeichnet durch einen Satz in der Kammer im Abstand zu der Trageinrichtung angeordneter, hydraulischer Messerstrahldüsen, deren Austrittsöffnungen zum Ausstoß äußerst dünner, messerklingenförmiger Flüssigkeitsstrahlen ausgebildet und derart angeordnet sind,daß die ITüssigkeitsstrahlen mit einer zur Gratablösung ausreichenden kinetischen Energie auf ein auf der Trageinrichtung gehaltertes Werkstück auftreffen, wobei die Düsen hydraulisch an eine Hochdruek-Flüssigkeitsquelle angeschlossen sind.

Die Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum hydraulischen Entgraten von Metall-Werkstücken mit ausreichend * hoQhgeschwindigen Strömungsmittelstrahlen. Die Strömungsmittelstrahlen entfernen Grate ebenso von inneren Ausnehmungen und Sacklöchern wie von Außenflächen und Durchgangsbohrungen des Werkstückes. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zum Entgraten von Motor-Zylinderblöcken, Ventilkörpern für Automatik-Getriebe und anderen komplizierten Werkstückformen, bei denen üblicherweise eia Gußstück einer Reihe von Bohr-, Gewindeschneid-, Aufweit- und Eäumvorgängen unterworfen wurde und vor dem Zusammenbau entgratet und gereinigt

werden muß. - 3 -

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Bei der erfindungsgemäßen hydraulischen Entgratungsvorrichtung kann die Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, ständig wieder verwendet werden, indem sie durch eine einfache Filtereinrichtung geführt wird, und die fertig bearbeiteten Flächen müssen nicht abgedeckt werden. Es werden weder Schleifkörner noch eine andere Fremdsubstanz verwendet, und infolgedessen bleiben auf dem Werkstück oder dessen Bohrungen oder Ausnehmungen keine Fremdkörper zurück. J)ie äußerst hohe kinetische Energie der Flüssigkeitsmasse, die in den aus den Düsen kommenden fächer- oder messerklingenförmigen Flüssigkeitsstrahlen mit hoher Geschwindigkeit und unter hohem Druck ausströmt, erzeugt auf dem zu entgratenden Werkstück eine Aufprallkraft über einen Flächenbereich, der von der Fläche der Düsenaustrittsöffnung abhängig ist, wobei die Düsenaustrittsöffnung, aus der der fächer- oder messerklingenförmige Flüssigkeitsstrahl ausgestoßen wird, von länglicher Form ist. Diese kinetische Energie läßt sich leicht durch die bekannten Formeln zu Berechnung der kinetischen Energie ermitteln und stellt, wenn sie durch die Größe der Düsenaustrittsflache geteilt wird, eine Vergleichsgröße dar, die im nachfolgenden als "Düsen-Ausstoßfaktor'· bezeichnet wird. Eine zweite Vergleichsgröße, deren Wert die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen hydraulischen Entgratungsvorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Entgraten unterschiedlicher Metalle oder anderer Materialien angibt, ist der "Werkstück-Aufprallfaktor¹¹, der sich in einfacher Weise aus dem Düsen-Ausstoßfaktor und der Aufprallfläche des Werkstücks berechnen läßt. ·

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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden , beispieleweisenBeschreibung, in der die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert wird. Es zeigt:

Pig. 1 eine 'schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Entgratungsvorrichtung, wobei ein Teil der Gehäuseseitenwand fortgebrochen ist,

Pig. 2 eine Seitenansicht der·in Pig. 1 gezeigten Entgratungs-' vorrichtung von rechts,

Pig. 3 die Aufsicht der in den Pign. 1 und 2 gezeigten Entgratungsvorrichtung,

Pig. 4 ein schematischer senkrechter Teilsehnitt längs der Linie 4-4 der Pig. 3» in dem einer der gehäusefesten Sprühköpfe mit seiner zugehörigen Entgratungsdüse gezeigt ist,

Pig. 5 eine Aufsicht in Blickrichtung der Pfeile 5-5 der Pig.4,

Pig. 6 eine vergrößerte perspektivische Ansicht von oben nach unten auf eine der hydraulischen Pächerstrahldüsen, die bei der erfindungsgemäßen Entgratungsvorrichtung verwendet werden.

In den Pign. 1, 2 und 3 ist als ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eine hydraulische Entgasungsvorrichtung 1o gezeigt,

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die ein Gehäuse 12 enthält, durch das Werkstücke W mittels eines Kraftgetriebenen mittleren Förderers 14 transportiert und dabei ultra-dünnen, hoengeschwindigen, fächeretrahlförmlgen Entgratungsstrahlen ausgesetzt werden, die aus einem gehäusefesten Entgratungsdüsensatz 15, der mit einem verschiebbaren Entgratungdüsensatz 18 zusammenwirkt, ausströmen. Die Werkstücke W werden im Sinne der .Fig. 1 von links nach rechts durch das Gehäuse 12 befördert, wobei sie von einem Zuführförderer 19 an dem einen Ende des kraftgetriebenen Mittelförderers -14 zugeführt und von einem an dem gegenüberliegenden Ende des mittleren Förderers 14 angeordneten Ausgabeförderer 2o abgeführt werden.

Das Gehäuse hat eine längliche, hochstehende, kastenförmige Form mit einem Eingangsschacht 22 und einem Ausgangsschacht 24 von geöffneter Kastenform, die dazu dienen, den Ausstrom von Sprühflüssigkeit zu verhindern, die während des Betriebes der Vorrichtung im Gehäuse 12 vorhanden ist. Der untere Abschnitt des Gehäuses 12 unterhalb des Förderers 14 bildet einen Flüssigkeitstank 26 in dem ein Wasserpegel 28 vorhanden ist (Fign. 1 und 2). Der Flüssigkeitstank 26 des Gehäuses 12 ist auf einer Seite mit einer Abfalltür 3o versehen, durch die die durch den Entgratungsvorgang der Vorrichtung 1o entstehenden Späne von Zeit zu Zeit entfernt werden können. An der Decke des Gehäuses 12 verläuft ein Entlüftungsschacht 32, in dem ein nicht gezeigtes Gebläse angeordnet ist, von der Entgratungskammer 34 nach oben.

Der Zuführförderer 19 und der Ausgabeförderer 2o sind von üblicher Bauart und dienen lediglich dazu, die in die Entgratungskammer 34 einzuführenden bzw. die aus der Entgratungskammer

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- * - fe

34 abzuführenden Werkstücke W zu transportieren und bestehen daher gemäß den Fign. aus Gründen der Einfachheit lediglich aus auf Abstand gehaltenen, parallelen Rollen 36. Anstelle der in Fig. 1 gezeigten Rollenförderer 19 und 2o können natürlich auch kraftgetriebene Zufuhr- und Ausgabeförderer verwendet werden.

Der mittlere Förderer 14, der den Zuführ- und den Ausgabeiörderer 19 und 2o verbindet, besteht aus zwei seitlich auf Abstand gehaltenen, endlosen Förderketten 38 (Pig. 2), die sich in zueinander parallelen Ebenen auf Antriebskettenrädern 4o und Leerlaufkettenrädern 42 bewegen, welche auf Wellen 44 bzw. 46 unterhalb des Ausgangs- und Eingangsschachtes 24 bzw. 22 angeordnet sind_e Die Welle 44, an der die Antriebskettenräder 4o verkeilt oder auf andere Weise antriebsschlüssig befestigt sind, trägt an ihrem äußeren Ende ein Kettenrad 4# (Fig. 2), das mittels einer Endloskette.. 5o von einem Antriebskettenrad 52 her angetrieben wird, welches auf der Ausgangswelle 54 eines Untersetzungsgetriebes 56 angeordnet ist, wobei die Eingangswelle 58 des Untersetzungsgetriebes 56 mit der Welle 60 eines Antriebsmotors 62 verbunden ist, welcher am unteren Abschnitt 26 des Gehäuses 12 angeordnet ist. Die Kette 5o ist in einem länglichen Gehäuse 64 eingeschlossen (Fig. 1).

Auf der Förderkette 38 sind in Abständen Werkstück-Förderklauen 66 angeordnet, die nacheinander einen Grenzschalter 68 betätigen, wenn sie an diesem vorbeiwandern. An sich gegenüberliegenden Enden des Eingangsschachtes 22 sind auf Abstand gehaltene, bewegliche Anschläge 7o bzw. 72 vorgesehen, die durch hin- und

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herverstellbare Antriebe 74 bzw. 76 betätigt werden, welche entweder druckmittelbetätigte oder magnetbetätigte Antriebe sein können. Die Betätigung dieser Einrichtungen wird weiter unten in Verbindung mit der Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. An sich gegenüberliegenden Enden des Eingangsschachtes 22 sind weiterhin Grenzschalter 78 und 8o vorgesehen, und um etwa die Länge eines Vferkstückes W ist hinter· dem Ausgangsschacht 24 ein Grenzschalter 82 angeordnet. Oberhalb der oberen Gehäusewand sind mit vertikalem Abstand jeweils zwei Grenzschalter 84 und 86 vorgesehen.

An der oberen Gehäusewand sind an jedem Ende des Gehäuses Führungslager 88 vorgesehen (Fign. 1 und 2). In diesen Führungslagern 88 sind parallele Führungsstangen 9o hin- und herverschiebbar gelagert, die an ihren oberen Enden Betätigungsarme 92 tragen, welche nacheinander auf die Grenzschalter 86 und 84 auftreffen und diese betätigen, wenn sie sich am oberen bzw. unteren Ende ihrer Hubbewegung befinden. Die unteren Enden der Führungsstangen 9o sind mit den senkrechten Armen 94 eines in der Mitte geöffneten, rechteckigen Sprühkopfes 96 verbunden, der an seinem horizontalen unteren Arm 98 hochgeschwindige Fächerstrahl- oder Messerstrahl-Flüssigkeitsdüsen aufweist, die längs des Armes 98 derart auf Abstand gehalten sind, daß sich ihre dünnen, messerklingenförmigen Strahlen überlappen, ohne sich gegenseitig störend zu beeinflussen, so daß sie die gesamte Fläche des Werkstückes erfassen. Der obere Querarm 1o2, der die" oberen Enden der senkrechten Arme 94 des Sprühkopfes 96 miteinander verbindet, ist seinerseits in der Mitte mit dem unteren Ende der Koloenstange 1o4 eines doppelt wirkenden, hy-

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draulischen Zylinders 1o6 (Fig. 2) verbunden. Der Aufbau der Sprühköpfe 96, ihrer Führungsstangen 9o und ihrer Hydraulikzylinder 1o6 ist an "beiden Enden der Vorrichtung der gleiche, wie dies für den Ausgang der Vorrichtung in Fig. 2 gezeigt ist.

Mit den Sprühköpfen 96 sind flexible Hydraulikschläuche 1o8 verbunden, deren gegenüberliegende Enden an eine Hochdruck-Flüssigkeitszufuhrleitung 11o (Fig. 3) angeschlossen sind, die die Fächerstrahl-Messerklingenstrahl-Düsen 1oo mit Hochdruck-Flüssigkeit von einer Hochdruck-Flüssigkeitspumpe 112 her versorgt, deren Auslaß an die Druckleitung 11o angeschlossen ist. Die Saugseite der Hochdruck-Flüssigkeitspumpe 112 ist an eine Flüssigkeitsleitung 114 angeschlossen, die über den Filter zu einer Flüssigkeitsleitung 118 führt, welche an den Auslaß einer hydraulischen Filter-Zentrifugalpumpe 12o angeschlossen ist. Von der Saugseite der Filterpumpe 12o verläuft eine Flüssigkeitsleitung 122 zur Auslaßkammer 124 des Behälters 26, wobei die .Auslaßkammer 124 von der Hauptkammer 126 des Behälters 26 durch ein Gitter 128 getrennt ist. Neben dem Behälter 26 ist . eine Wasser-Nachfülleinrichtung 13o angeordnet, die die Flüssigkeit im Behälter 26 auf dem Pegel 28 hält CFign. 1 und 2).

Gehäusefeste Sprühköpfe 132, 134, 136 und 138, die alle an die Hochdruckleitung 11o angeschlossen sind, sind vorzugsweise nacheinander und gegeneinander versetzt längs des durch die Entgratungsvorrichtung 1o führenden Förder-weges der Werkstücke W angeordnet, so daß ihre entgegengesetzt gerichteten Strahlen nicht aufeinandertreffen und somit eine übermäßige Sprüh- und Spritzbildung vermieden wird. Die Sprühköpfe 132 und 138 sind

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von hochstehender L-Form, wobei ihr hochstehender Schenkel auf der "bei Blickrichtung in tförderrichtung rechten bzw. linken Seite der Kammer 34 angeordnet ist. Der Sprühkopf 138 (Pig.4) ist mit zick-zack-förmig angeordneten Fächerstrahl- oder Messerklingenstrahl-Hochdruckdüsen 14o versehen, die ähnlich wie die Düsen 1oo an den Sprühköpfen 96, jedoch zick-zack-förmig angeordnet sind, so däi3 sich ihre Fächerstrahlen 142, die unter Hochdruck stehende, hochgeschwindige Flüssigkeit führen, nicht gegenseitig störend beeinflussen. Der rechts gelegene Sprühkopf 132 ist ähnlich wie der links gelegene Sprühkopf 138 und mit ähnlichen Düsen 14o ausgebildet, wobei diese Düsen jedoch an der entgegengesetzten Seite des hochstehenden Schenkels 144 liegen und somit in die entgegengesetzte Richtung weisen. Die hochstehenden Schenkel 144 der Sprühköpfe 132 und 138 sind an ihren unteren Enden mit Horizontalschenkeln 146 verbunden, die ihrerseits an die Hochdruck-Zufuhrleitung Ho angeschlossen sind. Der untere Sprühkopf 134» der unmittelbar hinter dem rechtsgelegenen Sprühkopf 132 (Fig. 1) angeordnet ist, ist ein gradliniger Horizontal-Sprühkopf, der unmittelbar mit der Zufuhrleitung 11o verbunden und an seiner oberen Seite mit ebenfalls zick-zack-förmig angeordneten, nach oben gerichteten, gehäusefesten Düsen 14o versehen ist. Der obere Sprühkopf 136 ist von umgekehrt " L«förmiger Gestalt, und sein Horizontalschenkel 148 ist mit zick-zack-förmig angeordneten, nach unten gerichteten Düsen 14o versehen, während sein senkrechter Schenkel an seinem unteren Ende unmittelbar mit der HochdruckrZuführleitung 11o verbunden ist.

Die hydraulische Hochdruckpumpe 112 ist vorzugsweise so ausge-

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legt, daß sie die Flüssigkeit, beispielsweise -lasser, mit einem Druck von etwa 1o5 kp/cm in die Leitung 11o drückt und wird zu diesem Zweck durch einen Motor 152 (Fign. 1 und 2) über an der Motorwelle 158 bzw. an der Antriebswelle 16o der Pumpe angeordnete .Riemenscheiben 154 und 156 angetrieben, wobei diese Riemenscheiben durch einen oder mehrere V-Riemen 162, die innerhalb eines Riemengehäuses 164 angeordnet sind, miteinander verbunden sind. Die verschiedenen Grenzschalter 68, 78, 8o, 81 und 86 sind in einem elektrischen Sehaltkreis angeordnet, der in Fig. 1 aus Gründen der Einfachheit nicht gezeigt ist und dazu dient, das Ein- und Ausschalten des Antriebsmotors 62 des Förderers und der Antriebe 74 und 76 der verschiebbaren Anschläge 7o und 72 in zeitlicher Abhängigkeit von der Lage des Werkstückes W in der Entgratungskammer 34 der Entgratungsvorrichtung 1o zu steuern, wie dies weiter unten in Verbindung mit der Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben wird.

Die Düsen 1oo und Ho, die die Fächerstrahlen ausströmen, sind in Verbindung mit Wasch- und Reinigungsvorrichtungen bekannt, jedoch bisher nicht dazu verwendet worden, ultradünne, ultrahochgeschwindige Fächerstrahlen mit extx*em hohen Drücken zum Entgraten von Werkzeugen auszustoßen. Jede Düse 1oo oder 14o (Fig. 6) besteht aus einem Düsenkörper 17o_s der an seinem hinteren Ende 172 durch Schraub- oder andere geeignete Mittel mit dem zugehörigen Sprühkopf verbunden ist« Dureh den Düsenkörper führt ein Strömungsmittelkanal 174, der an seinem vorderen Ende in eine V-förmige Wut 176, die an der Stirnseite 178 des Düsenkörpers 17o ausgebildet ist, mündet. Infolge der schrägen

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ti

Anstellung der Wände 18o der V-förmigen Nut 176 ist die Austrittsöffnung 182 des Kanals 174 in seitlicher Richtung aufgeweitet, so daß in Zusammenarbeit mit den schräg angestellten Seitenwänden 18o ein fächerförmiger, äußerst dünner Flüssigkeitsstrahl erzeugt wird, der aus der Austrittsöffnung 182 des Kanals 174- ausströmt.

Die äußerst dünnen, hochgesehwxndigen Fächerstrahlen, die die Strömungsmittel-"Hesserklingen" der erfindungsgemäßen Entgratungsvorrichtung 1o bilden, treffen auf das Werkstück mit einer Geschwindigkeit auf, die ausreicht, einen ^rat vom Ausgangsmaterial des Werkstückes augenblicklich abzutrennen, wobei diese Messerstrahlen beim Auftreffen auf das Werkstück vergleichsweise wie die Klingen von Schabwerkzeugen wirken, tatsächlich jedoch von weit günstigerer Wirkung sind, da das auftreffende Strömungsmittel ■ in die Poren des Werkstückes mit einer derartigen Geschwindigkeit getrieben wird, daß infolge der Impulsumkehr und des Verlustes an kinetischer Energie am Auftreffpunkt sämtliche Spuren des Grates entfernt werden.

Der "Düsenausstoßfaktor", der bei der erfindungsgemäßen Einrichtung als Maß für die Absehab- oder Trennfähigkeit einer Flüssigkeit benutzt wird, ist ein Produkt des Quadrats der Geschwindigkeit der verwendeten Flüssigkeit und der in einer Sekunde ausgestoßenen Flüssigkeitsmenge, geteilt durch das Produkt der Konstanten . 2 g und des wirksamen Durchfluß Querschnittes A_n der Austrittsöffnung der verwendeten Düse, wobei "g" die Erdbeschleunigung ist und 9,81 m/sec beträgt. Die Formel für den Düsen-Ausstoßfaktor wird somit

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- vt-

2 ^Ek

τ - HI __

^χη - 2gA_n - A_n

mit der Dimension mkp/sec «cm .

Wenn das Werkstück nahe an der Düse angeordnet ist und der Flüssigkeitsstrom nicht merklich divergiert, ist die Größe der Aufprallfläche des Werkstückes nicht, wesentlich größer als die Düsen-Durchflußfläche, und der Werkstück-Aufprallfaktor im wesentlichen der gleiche wie der Düsen-Ausstoßfaktor. In den meisten Fällen ist jedoch die Aufprallfläche größer als der Düsen-Durchflußquerschnitt. Der Vife rks tück-Auf prallfaktor * läßt sich aus dem Düsen-Ausstoßfaktor unter Verwendung des Massenerhaltungssatzes nach folgender Formel berechnen:

¹W = ¹Z

wobei der Bruch das Verhältnis des Düsendurchflußquerschnittes zur Aufprallfläche ist. Es ist von Bedeutung, daß der in die dritte Potenz erhobene Bruch es erforderlich macht, daß das Werkstück nahe an den Düsen angeordnet wird, wenn ein fächer- oder messerklingenförmiger Flüssigkeitsstrom verwendet wird, k · Bei den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen beträgt dieser Abstand vorzugsweise 5 bis 12,5 cm. Abstände bis zu 3o cm sind unter Verwendung von heutzutage konstruierbaren Pumpen und Düsen möglich.

Ein Vergleich des Düsen-Ausstoßfaktors einer herkömmlichen Waschanlage mit der erfindungsgemäßen Entgratungsvorrichtung zeigt, daß eine derartige Waschanlage nicht in der Lage ist, die zum Entgraten erforderliche kinetische Energie aufzubringen, im Gegensatz zur Entgratungswirkung der erfindungsgemäßen Vor-

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richtung, die eine ganz beträchtlich größere kinetische Energie zu erzeugen vermag.

Die Pumpe einer herkömmlichen Waschanlage hat einen Förderdruck

von typischerweise 4,2 kp/cm . Die Anlage enthält V-förmige Düsen mit einem 1/4-zölligen Austrittsdurchmesser. Aus einer

derartigen Düse strömen bei 4,2 kp/cm 46,2 1 pro min (l.p.m.).

ρ Fläche der Austrittsöffnung - o,316 cm

l.p.m. einer Düse - 46,2

Gewicht des Wassers/Düse/min. - 46 kp/min Gewicht des Wassers/Düse/sec. - o₉766 kp/sec Wassergeschwindigkeit - 25,5 m/sec

WV DüSenausstoßfaktor = -p-rr

(ο,766 kp/sec) (25,5m/seo)^ ⁼ (2 χ 9,81 m/sec*) (o,316cm^)

=82,5 mkp/sec · cm

Bei einer erfindungsgemäßen hydraulischen Entgratungsmaschine werden im Gegensatz dazu eine Pumpe mit einem Förderdruck von 1o5 kp/cm und V-förmige Düsen mit Austrittsöffnungen von einem Durohmesser von 1/32¹V verwendet. Düsen mit einem derartigen

p Austrittsdurchmesser stoßen bei 1o5 kp/cm 4,55 l.p.m. aus.

2 Düsen-Austrittsfläche - o,oo58 cm

l.p.m. einer Düse - 4,55

Gewicht d. Wassers/Düse/min- 4,54 kp/min

Gewicht d. Wassers/Düse/seo- o,o756 kp/sec

Wassergeschwindigkeit - 124 m/sec

■ ' - 13 -

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" «lit

Düsenaus Stoßfaktor I = ττ^-τ

2gA

- (o»o756 kp/sec) (12t m/sec)²

(2 χ 9,81 m/sec ) (ο,οο58 cm²)

= 1ο2οο mkp/sec . cm

Daraus ergibt sich, daß der Düsenausstoßfaktor einer erfindungsgemäßen Entgratungsvorrichtung etwa um zwei Größenordnungen größer als. der einer herkömmlichen Waschanlage ist. Der Werkstück-Aufprallfaktor jedoch, der ein weit genaueres Maß für die Entgratungswirkungist, verringert sich um die dritte Po- ^ tenz des Verhältnisses der Düsen-Austrittsfläche zur Aufprallfläche. Um eine zufriedenstellende Werkstückbehandlung zu erhalten, wird der fächer- oder messerklingenförmige Flüssigkeitsstrom als ultradünner, hochgeschwindiger Strömungsmittelvorhang eingestellt und schräg zur Bewegungsrichtung des Werkstückes angestellt.

Als für Entgratungsvorgänge ausreichende Näherungsgröße wird die Kraft, die auf die Flächeneinheit einer ebenen, senkrecht zur Strömungsrichtung des FlüssigkeitsStrahls verlaufenden " Werkstückfläche einwirkt, unter Berücksichtigung des Massenerhaltungssatzes aus dem Düsen-Ausstoßfaktor wie folgt berechnet:

worin V die Düsengeschwindigkeit ist. Ein Vergleich dieser Kraft bei den oben erwähnten Beispielen ergibt bei einem Düsenzu Aufprallflächenverhältnxs von 1/2:

Waschanlage

2 1 ² 1 Kraft F= (82,5 mkp/sec . cm ) ij)

2
= o,8 kp/cm

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Entgr atungsvorr i chtung

2 -j 2 .. Kraft I¹ =(1o2oo mkp/sec · cm ) (^) = 2o,6 kp/cm

Somit ist die Aufprallkraft der erfindungsgemäßen Entgratungsvorrichtung etwa 3o mal so groß wie die Aufprallkraft einer Waschanlage.

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Entgratuiigsvorrichtung und bei Durchführung des erfindungsgemäßen Entgratungsverfahrens gelangt ein Werkstück W an der Bearbeitungsstation A, beispielsweise der zu entgratende-.., mit Gewindebohrungen und spanabhebend bearbeiteten Flächen versehene Motorblock einer Verbrennungskraftmaschine, auf den Zuführförderer 19 und rollt auf diesem von der Bearbeitungsstation A zur Bearbeitungsstation B, bis er durch - die verstellbaren Anschläge 7o abgestoppt wird, wobei er den Grenzsehalter 78 erfaßt und betätigt. Wenn in der Zwischenzeit ein vorhergehendes Werkstück W durch die Entgratungsvorrichtung to gewandert ist und von dem Förderer 1o zur Bearbeitungsstation F an den Ausgabeförderer 2o übergeben wurde, hat dieses Werkstück den Grenzschalter 82 betätigt, wodurch eine Betätigung des verstellbaren Anschlags 7o verhindert wird. Wenn andererseits das vorhergehende Werkstück W von der JBearbeitungsstation Ji¹ des Ausgabeförderers 2o entfernt wurde, ist der Grenzschalter 82 in seine normale Schaltstellung zurückgekehrt, wodurch, die Leitung zum Grenzschalter 78 geschlossen wird, welcher seinerseits den beweglichen Anschlag 7o betätigt, so daß dieser sich infolge einer Abwärtsbewegung öffnet, wodurch das Werkstück W an der Station B zu der Station

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C innerhalb des EingangsSchachtes 22 befördert werden kann, an den verstellbaren Anschlag 72 anschlägt und gleichzeitig den Grenzschalter 8o betätigt.

Infolge der Betätigung des Grenzschalters 8o wird der "verstellbare Anschlag 7o nach oben in seine Werkstück-Sperrlage gebracht und gleichzeitig wird der verstellbare Anschlag 72 nach unten bewegt und wirft den Antriebsmotor 62 des Förderers 14 an. Hierdurch werden die Antriebskettenräder 4o, die auf der Antriebswelle 44 angeordnet sind, in Drehung versetzt und die Förderklauen 66 der Förderketten 38 verschieben das Werkstück von der Station C innerhalb des Eingangsschachtes 22 zur Station D in dem Gehäuse 12, wobei das Werkstück an den aus den Düsen 14o der Sprühkopfe 132, 134 und 136 ausgestoßenen Entgratungsstrahlen, die auf das Werkstück auftreffen, vorbeiwandert, wodurch die Seiten-, Boden- und oberen Flächen des Werkstücks teilweise entgratet werden. Gleichzeitig bewegt eich eine der Förderklauen 66 im Rücklauftrum der Förderkette 38 zum Grenzschalter 68 und betätigt diesen, wenn das Werkstück W die Bearbeitungsstation D erreicht.

Bei Betätigung des Grenzschalters 68 wird der Antriebsmotor des Förderers abgeschaltet und gleichzeitig werden (nicht gezeigte) Ventile betätigt, die den oberen Enden der Hydraulikzylinder 1o6 Druckmittel zuführen und die unteren Enden dieser Hydraulikzylinder 1o6 vom Druckmittel entlasten, wodurch die Kolbenstangen 1o4 die Sprühköpfe 96 nach unten an gegenüberliegenden Enden des Werkstücks W vorbei verschieben.

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Wenn sich die Sprühköpfe 96 nach unten verschieben, werden sie durch die parallelen Führungsstangeη 9o, die in den Führungslagern 88 gleiten, geführt. Bei einer Abwärtsbewegung der Führungsstangen 9o entfernen sich ihre Betätigungsarme 92 von den oberen Grenzschaltern 86 und geben diese frei. Bei einer Abwärtsbewegung der Sprühköpfe 96 stoßen ihre Fächer- oder Messerstrahldüsen 1oo die ultradünnen, ultra-hochgeschwindigen fächer« oder messerklingenförmigen Strahlen aus, die auf die vorderen und hinteren Werkstückflächen mit. einer derartigen kinetischen Energie auftreffen, datö sämtliche G-rate oder Zakken vom Werkstück W abgetrennt und fortgebrochen werden, wobei diese Strahlen selbst in mit Innengewinden versehene Bohrungen eindringen und die Grate von den Gewindegängen ablösen. Gleichzeitig spülen die Fächer- oder Messerklingenstrahlen die abgelösten Grat-, Schmutz- oder Späne- oder sonstige Fremdpartikel aus den Ausnehmungen, Bohrungen, -i-iöchern des Werkstücks und befördern sie in den Behälter 26.

In der Zwischenzeit haben die ultradünnen, hochgeschwindigen Flüssigkeitsstrahlen der gehäusefesten Sprühköpfe 132, 134, 136 und 138 ununterbrochen die Seiten-, Boden- und Deckflächen des Werkstückes W weiter entgratet, während die verschiebbaren Sprühköpfe 96 nach unten gewandert sind. Wenn die Kolbenstangen 1o4 die unteren Umkehrpunkte ihrer Hubbewegungen erreichen, betätigen die Betätigungsarme 92 die unteren Grenzschalter 84, wodurch die Druckzufuhr zu den Zylindern 1o6 umgekehrt wird und die verschiebbaren Sprühköpfe 96 nach oben bewegt werden, wobei weiterhin Flüssigkeitsstrahlen ausgestoßen werden, die auf die sich gegenüberliegenden Stirnflächen des Werkstückes W auftreffen.

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Wenn die Betätigungsarme 92 der Führungs stange η 9o am Ende der Hubbewegung der Kolbenstangen 1o4 die Grenzschalter 86 betätigen, wird der Antriebsmotor 82 erneut erregt und der Förderer 14 wieder in Gang gesetzt. Während sich das nunmehr teilweise entgratete Werkstück W aus dem Gehäuse 12 von der Station D zur Station E verschiebt, entgraten die Flüssigkeitsstrahlen der gehäusefesten Sprühköpfe 132, 134, 136 und 138 die restlichen Flächenabschnitte des Werkstückes W. In der Zwischenzeit betätigt ein weiteres Werkstück W, das von der Station A zur Station B bewegt worden ist, den Grenzschalter 78, wodurch der verstellbare Anschlag Io geöffnet wird und das Werkstück in den Eingangsschacht 22 gelangen und durch die nachfolgenden Förderklauen 66 der Förderketten 38 des Förderers 14 erfaßt werden kann, woraufhin der oben beschriebene Arbeitszyklus wiederholt wird.

Während die in Fig. 6 gezeigten Düsen 1oo, 14o vorzugsweise äußerst dünne, fächerförmige Messerklingenstrahlen 142 ausstoßen, kann auch mit messerklingenformigen Strahlen anderer Gestalt gearbeitet werden. Beispielsweise können der Kanal 174 und die Austrittsöffnung 182 von sehr schmalem, länglichen Rechteckquerschnitt sein, so daß sie äußerst dünne, rechteckförmige Flüssigkeitsstrahlen ausstoßen, die auf die Werkstückflächen auftreffen und diese auf die oben beschriebene Weise entgraten.

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Claims

Patentansprüche

f 1.1 Vorrichtung zum hydraulischen Entgraten eines Werkstückes, mit einem gescBbssenen Gehäuse, in dem eine Entgratung- und eine Trageinrichtung zum Haltern des zu entgratenden Werkstückes in der Kammer vorgesehen ist, gekennzeichnet durch einen Satz (15, 18) in der Kammer (34) im Abstand zu der Trageinrichtung (14) angeordneter, hydraulischer Messerstrahldüsen (loo, 14o), deren Austrittsöffnungen (182) zum Ausstoß äußerst dünner, messerklingenförmiger Flüssigkeilsstrahlen (142) ausgebildet und derart angeordnet sind, daß die Flüssigkeit sstrahlen mit einer zur Gratablösung ausreichenden kinetischen Energie auf ein auf der Trageinrichtung gehaltertes Werkstück (W) auftreffen, und ferner gekennzeichnet durch eine hydraulisch mit den Düsen (loo, 14o) verbundene Hochdruck-Flüssigkeitsquelle (112).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Satz hydraulischer Messerstrahldüsen eine Gruppe (15) gehäusefester MesserStrahldüsen (14o), eine Gruppe (18) verschiebbarer Messerstrahldüsen (loo), die quer zu der Trageinrich-

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tung (I¹+) verstellbar sind, und eine Antriebseinrichtung ( Io6) zur Verstellung der verschiebbaren Düsengruppe enthält
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet ₉ daß die Trageinrichtung (14) und der-Messerstrahldüsensatz (15, 18) relativ zueinander In der Kammer (34) durch eine Steuereinrichtung (14, Io4, Io6) verschiebbar sind. "
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) mit Eingangs- und AusgangsÖffnungen (22, 24) versehen ist, die mit der Kammer (34) In Verbindung stehen, und daß die Trageinrichtung eine Fördereinrichtung (14, 19, 2o) enthält, die durch die öffnungen (22, 24) und die Kammer (34)verläuft.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen unterhalb der Trageinrichtung (14) angeordneten Behälter (26) zur Aufnahme von Flüssigkeit und entgratetem Material.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruck-Flüssigkeitsquelle eine hy<draulische Hochdruckpumpe (112) mit einem minimalen FÖrder-

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druck von etwa loo kp/cm enthält.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Messerstrahldüsensatz (15» 18) SprÜh-

• köpfe (132, 138) enthält, deren Düsen (14o) an gegenüberliegenden Seiten der Trageinrichtung angeordnet sind.

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8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Messerstrahldüsensatz (15, 18) Sprühköpfe (134, 136) mit oberhalb und unterhalb der Trageinrichtung angeordneten Düsen (14o) enthält.
9, Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (W) weniger als 3o cm von mindestens einer der Messerstrahldüsen (loo, 14o) entfernt gehaltert ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Messerstrahldüsen (loo, 14o) ausgestoßene Flüssigkeit sich in ausschließlich flüssiger Phase befindet.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsen-Ausstoßfaktor einen Wert von mindestens 4,9 xlo hat.
12. Verfahren zum Entgraten von Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flüssigkeitsstrahl auf ein Werkstück gerichtet wird und auf dieses mit einer derart hohen kinetischen Energie auftrifft, daß die Flüssigkeit an dem Werkstück eine Kraft erzeugt, die ausreicht, Gratbildungen von dem Werkstück zu entfernen.
13» Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Werkstück ausgeübte Kraft ausreicht, Zacken und. Schuppen abzutrennen.

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14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, • daß der Flüssigkeitsstrahl im Querschnitt messerklingenförmig ausgebildet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis If, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsen-AusStoßfaktor -einen Minimalwert von 4,9 xlo³ hat.

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