DE3841537C2 - Vorrichtung zum chemischen Bearbeiten von Bohrungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum chemischen Bearbeiten von Bohrungen in Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Durch die nicht gattungsgemäße DE 15 46 018 A1 ist ein Verfahren zum chemischen Behandeln (z. B. Ätzen) von Bechern bekannt, bei dem der Becher mit dem zu behandelnden Rand nach unten dicht auf eine Unterlage aus elastischem Material gepreßt wird, sodann durch eine Öffnung in der Unterlage die Behandlungsflüssigkeit eingebracht und durch ein Überlauf­ rohr, das so weit in den Becher ragt, wie der zu behandelnde Becherrand hoch ist, durch die Unterlage abgeführt wird und daß schließlich der Becher gespült und getrocknet wird. Die Vorrichtung dazu weist eine Platte aus elastischem Material auf, durch die hindurch ein Zulaufrohr, ein Ablaufrohr und ein Spülrohr zur Durchführung des Verfahrens ragen. Die Platte ist am Boden eines Gefäßes für eine temperierte Flüssigkeit angeordnet, die den zu bearbeitenden Becher außen umspült.

Bekannt ist es auch, beim chemischen Behandeln von Bohrungen in Werk­ stücken, z. B. der Zylinderlaufflächen in Zylinderkurbelgehäusen von Hubkolben-Brennkraftmaschinen, das Werkstück insgesamt in das chemische Bad einzutauchen. Dies hat den Nachteil, daß nicht nur in der Bohrung ein Abtrag des Matrixwerkstoffes erfolgt, sondern an der gesamten mit dem chemischen Medium benetzten Oberfläche. Nicht dem Bearbeitungsvor­ gang auszusetzende Bereiche sind deshalb entsprechend abzudecken.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit der Bohrungen, insbesondere die Zylinderlaufbahnen von Zylinderkurbelgehäusen für Brennkraftmaschinen, in gleichbleibender Fertigungsqualität schnell und ohne Verwendung eines Tauchbades bear­ beitbar sind.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspru­ ches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist ein Rohrteil vorgesehen, welches die Bohrung in eine der Bohrungswand benachbarte Ringkammer und eine innere Kammer unterteilt und welches mit einem Dichtkopf die Bohrung einenends ab­ dichtet. Dadurch ist es über entsprechende Zuführ- und Abflußleitungen möglich, die Bohrung schnell und gleichmäßig sowohl mit dem Abtragsme­ dium zu füllen und zu entleeren, als auch mit Spülflüssigkeit zu spü­ len. Die Bohrungswand wird somit gleichmäßig sowohl hinsichtlich der Oberflächenbenetzung als auch der Bearbeitungszeit beaufschlagt, wo­ durch eine gleichmäßige Fertigungsqualität sichergestellt ist. Ferner ist der Bearbeitungsaufwand verringert, weil das Werkstück weder als Ganzes getaucht noch ggf. am Werkstück nicht zu bearbeitende Flächen abgedeckt werden müssen. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nur die Bohrung als solche chemisch bearbeitet. Es versteht sich, daß an die innere Kammer des Rohrteiles sowie an die Ringkammer entspre­ chende Spülleitungen angeschlossen sein können, über die unmittelbar nach dem chemischen Bearbeiten die Bohrung gespült wird.

Gemäß Patentanspruch 2 können die Durchflußöffnungen im Rohrteil unmit­ telbar benachbart zum Dichtkopf angeordnet sein. Dies stellt eine gleichmäßige Befüllung des der Bohrungswand unmittelbar benachbarten Ringraumes sicher, wobei sämtliche Bohrungsbereiche zeitlich etwa gleich lang mit dem Abtragsmedium in Berührung sind. Der Ringraum wird dadurch von dem einen Ende der Bohrung her befüllt und von dem anderen Ende her entleert. Für die Bearbeitung schädliche Toträume sind ver­ mieden. Eine strömungsgünstige Umlenkung des Mediums wird mit den Merk­ malen des Patentanspruches 3 erzielt.

Gemäß Patentanspruch 4 kann der Dichtkopf durch eine sich durch das Rohrteil erstreckende Spannstange betätigt werden. Dies ist insbeson­ dere dann von Vorteil, wenn das Rohrteil mit Dichtkopf auf einer Grund­ platte montiert ist, die auch die Zuführ- und Abflußleitung und ggf. die für die Steuerung erforderlichen Ventile aufnimmt. Die Spannstange kann elektromagnetisch, hydraulisch oder durch eine geeignete Mechanik betätigt werden. Bevorzugt kann das chemisch aktive Medium gemäß An­ spruch 5 durch das Rohrteil zugeführt werden.

Eine wesentliche Weiterbildung der Erfindung ist in den Merkmalen der Patentansprüche 6 bis 8 zu sehen. Dadurch sind an dem Rohrteil nur Zu­ führ- und Abflußleitungen vorzusehen, die strömungsgünstig angeordnet werden können. Über die Ventile werden diese Leitungen entweder an eine Vorlaufleitung für das Abtragsmedium, an eine Rücklaufleitung oder an den Spülkreislauf angeschlossen. Die beschriebene Ventilanordnung er­ möglicht eine schnelle und gleichmäßige Befüllung bzw. Entleerung der Bohrung hinsichtlich des Abtragsmediums und eine schnelle und wirkungs­ volle Spülung mit Spülflüssigkeit.

Vorzugsweise ist das Rohrteil mit dem Dichtkopf auf einer Grundplatte angeordnet, die im Falle eines Zylinderkurbelgehäuses für Brennkraft­ maschinen mit mehreren Zylindern auch mehrere Rohrteile mit Dichtköpfen aufweisen kann. Die Grundplatte kann ferner die entsprechenden Lei­ tungen und ggf. Ventile aufweisen und auch die Mechanik für die Betäti­ gung der Spannstange tragen. Dies gibt einen kompakten, relativ un­ komplizierten Vorrichtungsaufbau, auf den das Werkstück mit den zu be­ arbeitenden Bohrungen aufsetzbar ist. Ferner arbeitet die Vorrichtung während der Bearbeitung vollkommen geschlossen, so daß das Umfeld von dem chemisch aktiven Medium, beispielsweise der Natronlauge, unberührt bleibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in

Fig. 1 die Vorrichtung mit Rohrteil und Dichtkopf eingesetzt in eine Bohrung in einem Werkstück in einem Schnitt entlang der Bohrungsachse, und

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Vorrichtung mit Leitungen und Venti­ len zum Befüllen und Entleeren mit Abtragmedium sowie zum Spülen mit Spülflüssigkeit.

Die Vorrichtung, von der nur die für die Erfindung wesentlichen Teile dargestellt sind, setzt sich aus einem Rohrteil 10, einem Dichtkopf 12 und einer Grundplatte 14 zusammen. Das Rohrteil 10 ist über eine Zu­ führleitung 16 fest mit der Grundplatte 14 verbunden.

Die Vorrichtung ist in eine Bohrung 18 eingesetzt, die beispielsweise die Zylinderlaufbahn eines nicht näher definierten Zylinderkurbelge­ häuses 20 einer Brennkraftmaschine sein kann. Das Rohrstück ist hin­ sichtlich seiner Dimension so ausgelegt, daß in der Bohrung außerhalb des Rohrstückes 10 eine Ringkammer 22 und innerhalb des Rohrstückes 10 eine Ringkammer 24 gebildet ist. An die Ringkammer 22 sind mehrere, in der Grundplatte 14 befestigte Abflußleitungen 26 gleichmäßig über deren Umfang verteilt angeschlossen. Benachbart dem Dichtkopf 12 weist das Rohrteil 10 eine Vielzahl von Durchflußöffnungen 28 auf, die die Kammer 24 mit der Ringkammer 22 verbinden.

Der Dichtkopf 12 setzt sich aus einer mit dem Rohrteil 10 verlöteten Ringscheibe 30, einer ringförmigen Spannplatte 32 und einem elastisch aufweitbaren Dichtring 34 zusammen. Durch die konische Gestaltung der Ringscheibe 30 und der Spannplatte 32 im Kontaktbereich mit dem Dich­ tungsring 34 wird bei einem axialen Zusammenspannen von Ringscheibe 30 und Spannplatte 32 der Dichtring 34 radial aufgeweitet und dichtet da­ bei die Bohrung 18 einenends ab.

Die dem Bearbeitungsmedium zugewandte Stirnfläche 31 der Ringscheibe 30 ist so ausgebildet, daß sie das aus den Durchflußöffnungen radial nach außen strömende Medium umlenkt.

Die Betätigung der ringförmigen Spannplatte 32 erfolgt über eine Spann­ stange 36, die in der Ringscheibe 30 axial verschiebbar geführt ist und durch eine Gewindeverbindung 38 mit der Spannplatte 32 fest verbunden ist. Mittels eines Dichtringes 40 ist die Spannstange 36 in der Ring­ scheibe 30 abgedichtet. Die Betätigung der Spannstange 36 ist nicht dargestellt, sie kann durch eine geeignete Einrichtung in der Grund­ platte 14 mechanisch (z. B. über eine Kniehebeleinrichtung), pneuma­ tisch, hydraulisch oder elektrisch bewerkstelligt werden.

Die Grundplatte 14 ist mit einer planen Anlagefläche 42 auf eine plane Fläche 44 des Werkstückes 20 aufgesetzt. Ein in die Grundplatte 14 in einer Ringnut 46 eingelegter Dichtring 48 dichtet die Bohrung 18 zuver­ lässig nach außen ab.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, ist die zentrale Zuführleitung 16 zum Rohrteil 10 an eine Vorlaufleitung 50 und an eine Rücklaufleitung 52 für das in einem Vorratsbehälter 54 enthaltene Abtragsmedium bzw. die Natronlauge angeschlossen. Desweiteren ist die Zuführleitung 16 an eine Spülleitung 56 zum Zuführen von Spülflüssigkeit, z. B. Wasser, und an eine Rücklaufleitung 58 für die Spülflüssigkeit angeschlossen. Die angeführten Leitungen sind durch Ventile 60, 62, 64, 66, 68 absperrbar. Ferner ist in der Vorlaufleitung 50 eine Pumpe 70 zum Fördern des Ab­ tragsmediums vorgesehen. Eine weitere Pumpe 72 ist in der Rücklauflei­ tung 58 für die Spülflüssigkeit angeordnet.

Die Abflußleitungen 26 sind mit einer Rücklaufleitung 74 für das Ab­ tragsmedium und mit einer Rücklaufleitung 76 für die Spülflüssigkeit verbunden. In diesen Leitungen sind ebenfalls Ventile 78, 80 zum Ab­ sperren der Leitungen vorgesehen. Es versteht sich, daß die beschriebe­ nen Ventile ggf. auch durch Mehrwegventile zusammengefaßt werden kön­ nen, sofern die nachstehend beschriebene Funktion erfüllt ist.

Zweckmäßigerweise ist in dem Dichtkopf 12 ein weiteres Ventil 82 vorge­ sehen, welches beim Entleeren der Ringkammern 22, 24 geöffnet ist und somit diese Kammern belüftet. Dadurch ist sichergestellt, daß das Abtragsmedium bzw. die Spülflüssigkeit vollständig aus den Kammern ab­ fließen kann. Das nachfolgende Schaltschema gibt an, welche Ventile beim jeweiligen Bearbeitungsvorgang geöffnet bzw. geschlossen sind.

Beim Bearbeiten der Bohrung 18 wird die dargestellte Vorrichtung in die Bohrung 18 eingefahren oder das Werkstück 20 mit der Bohrung 18 auf die Vorrichtung aufgesetzt. Ggf. kann das Werkstück 20 mit der Grundplatte 14 der Vorrichtung verspannt werden, ggf. mittels einer geeigneten Spann­ vorrichtung. Anschließend wird die Spannstange 36 auf der Zeichnung Fig. 1 nach unten verschoben, wobei der Dichtring 34 radial aufgeweitet wird und die Bohrung 18 einenends dicht abschließt.

Anschließend werden zum Befüllen der Bohrung 18 mit der Natronlauge die Ventile 60, 62, 78 aufgesteuert und die Zuführleitung 16 mit der Vor­ laufleitung 50 verbunden. Dementsprechend fördert die Pumpe 70 die Na­ tronlauge aus dem Vorratsbehälter 54 in den Ringraum 24 des Rohrteiles 10 und von dort über die Durchflußöffnungen 28 in den Ringraum 22 (vgl. die eingezeichneten Pfeile), wodurch die Oberfläche entsprechend benetzt und der Abtragsvorgang eingeleitet wird. Die ggf. in dem Ringraum 22 be­ findliche Luft wird über die Rücklaufleitung 74 abgeführt.

Nach dem Bearbeiten der Bohrung 18 wird diese von dem Abtragsmedium ent­ leert, wobei nunmehr die Ventile 62, 64, 78 geöffnet sind. Die Zuführlei­ tung 16 wird dabei an die Rücklaufleitung 52 angeschlossen und gewisser­ maßen zu einer Abflußleitung umfunktioniert. Falls vorhanden, kann auch das Belüftungsventil 82 geöffnet sein. Es sei darauf hingewiesen, daß das Belüftungsventil 82 auch ein ungesteuertes Einwegventil sein kann.

Nach dem Entleeren der Bohrung 18 von Abtragsmedium bzw. der Natronlauge wird der Spülvorgang mit Spülflüssigkeit eingeleitet, wobei nunmehr die Ventile 66, 80 geöffnet sind und Spülflüssigkeit über die Zuführleitung 16 in die Bohrung 18 eingeleitet und über die Abflußleitungen 26, 76 ab­ geführt wird.

Als letzter Arbeitsgang wird die Bohrung 18 von der Spülflüssigkeit ent­ leert, wobei hier die Ventile 68, 80 geöffnet sind und somit wieder bei­ de Ringkammern 22, 24 über die Leitungen 16, 26 entleert werden.

Danach kann das fertig bearbeitete Werkstück von der Grundplatte 14 ent­ fernt werden. Es wurde nur der Bohrungsbereich zwischen der Grundplatte 14 und dem Dichtkopf 12 der Vorrichtung bearbeitet bzw. mit Abtragsme­ dium beaufschlagt.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum chemischen Bearbeiten von Bohrungen in Werk­ stücken, bei dem eine jede Bohrung über ein definiertes Zeitinter­ vall mit dem chemischen Medium beaufschlagt und anschließend ge­ spült wird, gekennzeichnet durch ein in die Bohrungen einbringba­ res Rohrteil (10), welches mit einem Dichtkopf (12) einenends die Bohrung (18) abschließt, wobei zwischen Rohrteil (10) und Bohrung (18) ein freier Ringraum (22) gebildet ist, und in dem Rohrteil (10) Durchflußöffnungen (28) zum Ringraum (22) vorgesehen sind und der Ringraum (22) sowie das Rohrteil (10) andernends mit wenigs­ tens einer Zuführleitung (16) und einer Abflußleitung (26) verbun­ den sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußöffnungen (28) im Rohrteil (10) unmittelbar benachbart zum Dichtkopf (12) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Durchflußöffnungen (28) zugewandte Stirnfläche (31) des Dichtkopfes (12) eine strömungsumlenkende Konfiguration auf­ weist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Rohrteil (10) hindurch eine Spannstange (36) geführt ist, die bei deren Verschiebung über eine ringförmige Spannplatte (32) einen Dichtring (34) des Dichtkopfes (12) radial aufweitet.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das chemisch aktive Medium zentral durch das Rohrteil (10) zugeführt wird.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführleitung (16) mit mehreren Ventilen (60, 62, 64, 66, 68) zusammenwirkt, über die die Zuführleitung (16) zum Ringteil (10)

• a) an eine Vorlaufleitung (50) für das Medium, oder
• b) an eine Rücklaufleitung (52) für das Medium, oder
• c) an eine Spülleitung (56) zum Zuführen von Spülflüssigkeit, oder
• d) an eine Rücklaufleitung (58) für die Spülflüssigkeit

anschließbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ flußleitung (26) des Ringraumes (22) über ein oder mehrere Ventile (78, 80)

• a) an eine Rücklaufleitung (74) für das Medium oder
• b) an eine Rücklaufleitung (76) für die Spülflüssigkeit

anschließbar ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Dichtkopf (12) ein Belüftungs­ ventil (82) angeordnet ist, welches beim Entleeren geöffnet ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrteil (10) mit Dichtkopf (12) und ggf. die Spannstange (36) an einer Grundplatte (14) angeordnet sind, die die Bohrung (18) abschließend an das Werkstück (20) ansetzbar ist und auch die Zuführ- und die Abflußleitung aufweist.