EP1570950B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten eines Bauteils - Google Patents

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EP1570950B1
EP1570950B1 EP04030162A EP04030162A EP1570950B1 EP 1570950 B1 EP1570950 B1 EP 1570950B1 EP 04030162 A EP04030162 A EP 04030162A EP 04030162 A EP04030162 A EP 04030162A EP 1570950 B1 EP1570950 B1 EP 1570950B1
Authority
EP
European Patent Office
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channel
flow
transverse
fluid
erosion fluid
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP04030162A
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English (en)
French (fr)
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EP1570950A3 (de
EP1570950A2 (de
Inventor
Andreas Schlagintweit
Thomas Weikenstorfer
Christian Ludwig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sonplas GmbH
Original Assignee
Sonplas GmbH
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Publication date
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Publication of EP1570950A3 publication Critical patent/EP1570950A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1570950B1 publication Critical patent/EP1570950B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B31/00—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor
    • B24B31/10—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor involving other means for tumbling of work
    • B24B31/116—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor involving other means for tumbling of work using plastically deformable grinding compound, moved relatively to the workpiece under the influence of pressure

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for processing a component, in particular a fuel injector body, according to the preamble of claim 1 or of claim 10.
  • a method and device are known from the PS EP-A-1 186 378 known.
  • Injector body for injection valves for fuel injection systems are for example from DE 195 19 191 C2 known.
  • Such injector bodies usually have one Variety of channels for the passage of fuel at a pressure of up to 1800 bar or more, which open into each other with the formation of intersection zones. These intersection zones or sites largely determine the high pressure resistance of the injector body.
  • the occurrence of edges and / or burrs at the points of intersection is to be avoided in order to reduce the risk of premature component fatigue. This is especially true when the points of intersection on running surfaces for moving parts, such as pistons or nozzle needles, are arranged.
  • burrs could loosen during operation and lead to blockages or blockages in the injection system. It is often necessary to round off the intersection of the channels.
  • a method for abrasive machining of flow channels of a nozzle element for injection valves is known.
  • an abrasive medium with a carrier liquid and a clay mineral with material removal is passed through the flow channels.
  • the object of the invention is to specify a method and a device for processing a component, in particular a fuel injector body, with which components with a particularly high pressure resistance and service life can be produced particularly quickly and reliably.
  • this object is achieved by a method having the features of claim 1.
  • Such a method is characterized in that the flow alternately on the one hand between the first channel side and the cross channel and, on the other hand, between the second channel side and the cross channel.
  • a basic idea of the invention is to pass an ablation fluid through the longitudinal channel and the transverse channel at the point of intersection, whereby the material is removed and rounded off.
  • the flow of the ablation fluid is in the transverse channel and alternately, i. mutually formed, either in the first channel side or in the second channel side. Due to the inventive change of the flow-through channel side can be made at the point of intersection uniformly uniform material removal and thus a uniform rounding round, which contributes to increase the high pressure resistance of the component.
  • the method according to the invention achieves particularly high removal rates.
  • the inventive method is particularly suitable for processing of metallic injector bodies, which can be used preferably in piezo-controlled injectors, suitably in piezo pump / nozzle valves use.
  • Such injectors or valves may be provided in particular for so-called common rail injection systems.
  • the injector body may advantageously be designed for injection nozzles which are provided for carrying out a plurality of, for example five to six injections per combustion cycle, ie for a modulated injection process.
  • the method according to the invention is particularly suitable for rounding off intersection points on longitudinal channels, which are designed to receive a displacement body, in particular a piston or a nozzle needle.
  • This sliding body may have grooves that correspond to the transverse channels and the for modulating the injection via the transverse channels with pressure medium can be acted upon.
  • the pressure medium ie the fuel
  • the gap dimensions of the sliding body are advantageously a few ⁇ m.
  • the method is used to machine channels from a few microns to a few millimeters in diameter.
  • the method can also be used for processing large-volume components, such as high-pressure fuel storage devices.
  • the channels are formed as bores.
  • the flow of the ablation fluid can be provided both from the transverse channel into the longitudinal channel and vice versa.
  • An alternating flow direction can also be provided.
  • the flow of Abtragungsfluids is adjusted by the longitudinal channel directed into the transverse channel.
  • Such a flow guide in which the Abtragungsfluid is introduced into the longitudinal channel and discharged from the transverse channel, allows a particularly rapid rounding of the Verschneidungsstelle with low tendency to flaws.
  • the two channel sides are flowed through during processing only once with Abtragungsfluid.
  • the channel side for the flow is changed several times, in particular periodically.
  • a special suitable development of the invention is characterized in that a switching frequency for a change of the channel sides 0.01 to 2 Hz, in particular 0.05 to 1 Hz.
  • a change of the channel sides for the flow takes place continuously, ie without interrupting the flow in the transverse channel.
  • a first flow duration for the flow between the first channel side and the transverse channel is equal to a second flow duration for the flow between the second channel side and the transverse channel.
  • a particularly suitable development of the invention is characterized in that the first flow duration for the flow between the first channel side and the transverse channel differs from the second flow duration for the flow between the second channel side and the transverse channel.
  • Such a process control may be particularly advantageous if the transverse channel opens obliquely into the longitudinal channel and / or if an asymmetric removal and rounding of the Verschneidungsstelle with respect to the two channel sides is desired. If the channel side is changed several times for the flow, the flow durations can be in particular total flow durations.
  • a particularly well-defined flow pattern and thus a particularly well-defined removal can be achieved according to the invention by blocking the respective other channel side in the case of a flow of the removal fluid between one of the channel sides and the transverse channel.
  • any fluid can be used as the ablation fluid which, when it passes by the point of intersection, exhibits a material-removing effect.
  • a fluid is understood as meaning any flowable continuum.
  • a dielectric can be used as the ablation fluid, which removes material when carrying current through electrochemical reactions.
  • the machining method according to the invention may be referred to as electrochemical machining (ECM).
  • ECM electrochemical machining
  • a particularly preferred embodiment of the invention is characterized in that the erosion fluid has a carrier liquid with abrasive particles.
  • a viscosity of the ablation fluid is greater than a viscosity of the fuel for the injector body.
  • the viscosity of the ablation fluid may be 10 to 10,000 mm 2 / s.
  • an ablation fluid having a viscosity which is within the range of typical viscosities of hydraulic oils is selected.
  • the ablation fluid may also be a magnetorheological, an electrorheological and / or a thixotropic fluid.
  • a particularly fast and at the same time high-quality rounding can be achieved according to the invention in that the ablation fluid is introduced into the channels at a pressure between 10 and 500 bar, in particular at a pressure between 50 and 150 bar.
  • a pressure of about 100 bar is selected.
  • Components with particularly high-quality fillets can be obtained according to the invention in that the removal fluid is introduced into the longitudinal channel at a constant flow rate, that at at least one of the two channel sides Abtragungsfluidyak is measured and that the processing of the component is terminated upon reaching a desired pressure , Alternatively, the machining of the component can also be terminated in a time-controlled manner, wherein the removal fluid pressure measurement can then serve to control the ablation process and to give a quality rating of the machined component. In addition to a process control, a Abtragungsfluiddruck horr finally allows a regulation of the fluid pressure.
  • transverse channels are provided in the component and that the transverse channels are opened successively for passing the ablation fluid, wherein the channel side for the flow is alternated several times for each opened transverse channel.
  • a device having the features of claim 10.
  • Such a device is characterized in that an adjusting device is provided for forming an alternating flow of the ablation fluid between the two channel sides and the transverse channel.
  • the device can be used in particular for carrying out the method according to the invention.
  • connection device comprises a first supply line for supplying ablation fluid from the pumping device to the first channel side, a second supply line for supplying ablation fluid from the pumping device to the second channel side and / or a discharge line for discharging ablation fluid from the transverse channel.
  • the adjusting device may in particular have a control device for alternately actuating the two pumping devices or for their alternate unlocking.
  • the pumping device is designed as a common pumping device for supplying ablating fluid to both channel sides and that the adjusting device has at least one valve, via which both channel sides are connected to the common pumping device.
  • the valve may be a 4/2-way valve.
  • two 2/2-way valves can be provided.
  • the pumping means is designed as a piston pump.
  • a 4/2-way valve can be formed as an overlapping valve, which switches continuously in analogy to a ball valve.
  • a compressed-air purging device for rinsing the ablation fluid out of the channels. This allows a particularly simple and effective pre-cleaning of the component can be achieved.
  • the compressed air purging device for generating a mutual Druck Kunststoffstörmung between the first channel side and the transverse channel on the one hand and between the second channel side and the transverse channel on the other hand be provided.
  • 1 a) to 1 c) show a component 1 with a longitudinal channel 13.
  • Two transverse channels 14, 14 ' open into the longitudinal channel 13 at an approximately right angle.
  • the cross channel 14 thereby divides the longitudinal channel 13 in a right side shown in the figure, the first channel side 11 and a left side shown in the figure, second channel side 12 at the junction of the transverse channel 14 in the longitudinal channel 13 is a Verschneidungsstelle 15 formed to Increase of the compressive strength of the component 1 is to round.
  • ablation fluid is introduced from the outside into the first channel side 11 of the longitudinal channel 13 and out through the transverse channel 14 from the component 1 in the process control shown in Fig. 1b).
  • the longitudinal channel 13 is blocked by means of a blocking device 4 for a passage of the ablation fluid.
  • Locked is also the transverse channel 14 ', for which a Querkanalsperr worn 5 is provided.
  • Experiments have shown that in this procedure at the Verschneidungsstelle 15 adjusts an uneven material removal and rounding rate. While on the side facing the flow (the right side in Fig. 1) of the Verschneidungsstelle 15 a high material removal rate was observed, turned on the opposite, flow-remote side (left side in Fig. 1) a low removal rate. In addition, it was observed that a defect formed as a pocket-shaped recess 19 was removed by the removal fluid flow in the transverse channel 14 downstream of the point of intersection 15.
  • FIGS. 2 a) to 2 c) show the component 1 from FIG. 1 in an alternative method.
  • erosion fluid is introduced into the longitudinal channel 13 both on the first channel side 11 and on the second channel side 12 and discharged from the transverse channel 14.
  • the introduction from the outside into the two channel sides 11, 12 takes place simultaneously.
  • Experiments showed in this procedure a very low removal rate at the point of intersection 15.
  • FIG. 3b A process procedure according to the invention is shown schematically in FIG. 3b). As indicated by the broken arrows, the Verschneidungsstelle 15 is in turn flowed both sides of both the first channel side 11 and the second channel side 12. In contrast to the method illustrated in FIG. 2b), however, the flow takes place alternately, ie mutually, with respect to the first and the second channel side 11, 12. While, for example, first the ablation fluid is introduced on the first channel side 11, after a certain time the flow is Channel side 11, 12 changed and introduced a flow on the second channel side 12. In this process according to the invention experiments gave a comparison with the procedure shown in Fig. 2b) greatly increased ablation rate with only a slight tendency to form unwanted pocket-shaped recesses 19 in the transverse channel 14 (see Fig. 3a) and 3c)).
  • FIG 4 shows the time profile of a pressure p 1 of the ablation fluid in a first supply line 31 to the first channel side 11 of the longitudinal channel 13 when carrying out the method according to the invention at a constant flow rate of the ablation fluid.
  • the pressure p 1 and / or a pressure difference ⁇ p 1 which occurs during removal, can thus serve as a measure of the material removal at the point of intersection 15.
  • the processing can be aborted on reaching and / or falling below a target pressure.
  • FIG. 1 A device according to the invention is shown in FIG. The device is used to edit a component 1 with a longitudinal channel 13 and two transverse channels 14, 14 '.
  • a common pumping device 20 is provided.
  • the common pumping device 20 is connected via a designed as a 4/2-way valve valve 42 with a first supply line 31 and a second supply line 32 of a connection device 30 in connection, wherein the first supply line 31 to a first channel side 11 of the longitudinal channel 13 and the second supply line 32nd leads to a second channel side 12 of the longitudinal channel 13.
  • the valve 42 is designed so that either the first supply line 31 or the second supply line 32 is in flow communication with the common pumping device 20.
  • the common pumping device 20 has two piston pumps 22, 22 ', which can be brought into fluid communication with the valve 42 alternately via pump valves 23, 23'.
  • the transverse channel 14 is connected to a discharge line 34 and the transverse channel 14 'to a discharge line 34' for the pressure-free removal of the removal fluid from the component 1.
  • discharge valves 35, 35 ' the discharges 34, 34' can be opened or closed individually for passing the removal fluid.
  • a compressed air purging device For pre-cleaning of the component 1 from the ablation fluid after processing, a compressed air purging device is provided.
  • the compressed-air purging device has a first flushing channel 51, which communicates with the first supply line 31 via a first flushing valve 53.
  • the compressed-air purging device furthermore has a second flushing channel 52, which communicates with the second supply line 32 via a second flushing valve 54.
  • the purge valves 53, 54 By mutual actuation of the purge valves 53, 54, the component 1 can be flushed through the first channel side 11 and the second channel side 12 with compressed air, wherein the blown Abtragungsfluid on the leads 34, 34 'from the transverse channels 14, 14' is discharged.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Bauteils, insbesondere eines Kraftstoff-Injektorkörpers, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw des Anspruchs 10. Solch ein Verfahren und Vorrichtung sind aus der PS EP-A-1 186 378 bekannt.
  • Injektorkörper für Einspritzventile für Kraftstoffeinspritzsysteme sind beispielsweise aus der DE 195 19 191 C2 bekannt. Derartige Injektorkörper weisen gewöhnlich eine Vielzahl von Kanälen zur Durchleitung von Kraftstoff mit einem Druck von bis zu 1800 bar oder darüber auf, die unter Ausbildung von Verschneidungszonen ineinander einmünden. Diese Verschneidungszonen oder -stellen bestimmen zu einem wesentlichen Teil die Hochdruckfestigkeit des Injektorkörpers. Zur Verringerung des Risikos einer vorzeitigen Bauteilermüdung ist insbesondere das Auftreten von Kanten und/oder Graten an den Verschneidungsstellen zu vermeiden. Dies gilt vor allem dann, wenn die Verschneidungsstellen an Laufflächen für bewegliche Bauteile, wie beispielsweise Kolben oder Düsennadeln, angeordnet sind. Zudem könnten sich Grate im Betrieb lösen und zu Blockierungen oder Verstopfungen in der Einspritzanlage führen. Es ist in vielen Fällen notwendig, die Verschneidungsstellen der Kanäle zu verrunden.
  • Aus der DE 100 15 875 C2 ist ein Verfahren zum abrasiven Bearbeiten von Durchflusskanälen eines Düsenelementes für Einspritzventile bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird ein Abrasivmedium mit einer Trägerflüssigkeit und einem Tonmineral unter Materialabtragung durch die Durchflusskanäle geleitet.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Bauteils, insbesondere eines Kraftstoff-Injektorkörpers, anzugeben, mit denen Bauteile mit besonders hoher Hochdruckfestigkeit und Lebensdauer besonders schnell und zuverlässig hergestellt werden können.
  • Im Hinblick auf das Verfahren wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein solches Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strömung abwechselnd einerseits zwischen der ersten Kanalseite und dem Querkanal und andererseits zwischen der zweiten Kanalseite und dem Querkanal eingestellt wird.
  • Ein Grundgedanke der Erfindung liegt darin, ein Abtragungsfluid durch den Längskanal und den Querkanal an der Verschneidungsstelle vorbeizuleiten, wodurch an dieser Material abgetragen und diese verrundet wird. Erfindungsgemäß wird die Strömung des Abtragungsfluids dabei im Querkanal und alternierend, d.h. wechselseitig, entweder in der ersten Kanalseite oder in der zweiten Kanalseite ausgebildet. Durch den erfindungsgemäßen Wechsel der durchströmten Kanalseite kann an der Verschneidungsstelle ein allseitig gleichmäßiger Materialabtrag und somit eine allseitig gleichmäßige Verrundung hergestellt werden, was zur Erhöhung der Hochdruckfestigkeit des Bauteils beiträgt. Gleichzeitig werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders hohe Abtragungsraten erzielt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere geeignet zur Bearbeitung von metallischen Injektorkörpern, die bevorzugt bei piezo-gesteuerten Injektoren, geeigneterweise bei Piezo-Pumpe/Düse-Ventilen Verwendung finden können. Solche Injektoren oder Ventile können insbesondere für sogenannte Common-rail-Einspritzanlagen vorgesehen sein. Der Injektorkörper kann vorteilhafterweise für Einspritzdüsen ausgelegt sein, die zur Durchführung von mehreren, beispielsweise fünf bis sechs Einspritzungen pro Verbrennungstakt, d.h. für einen modulierten Einspritzvorgang vorgesehen sind. Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Verrundung von Verschneidungsstellen an Längskanälen, die zur Aufnahme eines Verschiebekörpers, insbesondere eines Kolbens oder einer Düsennadel, ausgebildet sind. Dieser Verschiebekörper kann Nuten aufweisen, die mit den Querkanälen korrespondieren und die zur Modulation der Einspritzung über die Querkanäle mit Druckmittel beaufschlagbar sind. Das Druckmittel, d.h. der Kraftstoff, kann insbesondere ein Dieselkraftstoff oder ein Benzinkraftstoff sein. Sofern ein Verschiebekörper vorgesehen ist, kann eine erfindungsgemäße Verrundung der Verschneidungsstelle insbesondere zur Vermeidung einer Beschädigung des Verschiebekörpers notwendig sein. Die Spaltmaße des Verschiebekörpers betragen vorteilhafterweise einige µm .
  • Geeigneterweise wird das Verfahren zur Bearbeitung von Kanälen mit einem Durchmesser von einigen µm bis zu einigen mm verwendet. Grundsätzlich kann das Verfahren aber auch zur Bearbeitung von großvolumigen Bauteilen, wie beispielsweise Kraftstoffhochdruckspeichern, verwendet werden. Bevorzugt sind die Kanäle als Bohrungen ausgebildet.
  • Grundsätzlich kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Strömung des Abtragungsfluids sowohl vom Querkanal in den Längskanal als auch umgekehrt gerichtet vorgesehen werden. Auch eine alternierende Strömungsrichtung kann vorgesehen sein. Besonders bevorzugt ist es jedoch, dass die Strömung des Abtragungsfluids vom Längskanal in den Querkanal gerichtet eingestellt wird. Eine solche Strömungsführung, bei der das Abtragungsfluid in den Längskanal eingeleitet und aus dem Querkanal ausgeleitet wird, ermöglicht eine besonders schnelle Verrundung der Verschneidungsstelle bei gleichzeitig geringer Tendenz zur Fehlerstellenbildung.
  • Grundsätzlich ist es nach der Erfindung möglich, dass pro Bauteil die beiden Kanalseiten bei der Bearbeitung jeweils nur einziges Mal mit Abtragungsfluid durchströmt werden. Geeigneterweise wird die Kanalseite für die Strömung jedoch mehrfach, insbesondere periodisch gewechselt. Eine besonders geeignete Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschaltfrequenz für einen Wechsel der Kanalseiten 0,01 bis 2 Hz, insbesondere 0,05 bis 1 Hz beträgt. Vorteilhafterweise erfolgt ein Wechsel der Kanalseiten für die Strömung kontinuierlich, d.h. ohne Unterbrechung der Strömung im Querkanal.
  • Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass eine erste Strömungsdauer für die Strömung zwischen der ersten Kanalseite und dem Querkanal gleich einer zweiten Strömungsdauer für die Strömung zwischen der zweiten Kanalseite und dem Querkanal ist. Hierdurch kann eine symmetrische Abtragung und Verrundung an der Verschneidungsstelle erreicht werden, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn der Querkanal im Wesentlichen rechtwinklig in den Längskanal mündet. Eine besonders geeignete Weiterbildung der Erfindung ist jedoch dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Strömungsdauer für die Strömung zwischen der ersten Kanalseite und dem Querkanal von der zweiten Strömungsdauer für die Strömung zwischen der zweiten Kanalseite und dem Querkanal unterscheidet. Eine derartige Verfahrensführung kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn der Querkanal schräg in den Längskanal mündet und/oder wenn eine asymmetrische Abtragung und Verrundung der Verschneidungsstelle bezüglich der beiden Kanalseiten erwünscht ist. Sofern die Kanalseite für die Strömung mehrfach gewechselt wird, kann es sich bei den Strömungsdauern insbesondere um Gesamtströmungsdauern handeln.
  • Ein besonders gut definiertes Strömungsbild und somit eine besonders gut definierte Abtragung kann erfindungsgemäß dadurch erzielt werden, dass bei einer Strömung des Abtragungsfluids zwischen einer der Kanalseiten und dem Querkanal die jeweils andere Kanalseite gesperrt wird.
  • Grundsätzlich kann als Abtragungsfluid ein beliebiges Fluid verwendet werden, das beim Vorbeifließen an der Verschneidungsstelle eine Material abtragende Wirkung zeigt. Unter einem Fluid wird hierbei jedes fließfähige Kontinuum verstanden. Beispielsweise kann als Abtragungsfluid ein Dielektrikum verwendet werden, welches bei Stromdurchleitung aufgrund elektrochemischer Reaktionen Material abträgt. In diesem Fall kann das erfindungsgemäße Bearbeitungsverfahren als elektrochemische Bearbeitung (ECM) bezeichnet werden. Da derartige Dielektrika jedoch häufig zur Bildung von Rost oder sonstiger Korrosionsprodukte führen können, ist bei deren Verwendung auf eine gründliche Reinigung des Bauteils zu achten, da sonst insbesondere die Laufflächen für die Verschiebeteile beschädigt werden können. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist jedoch dadurch gekennzeichnet, dass das Abtragrungsfluid eine Trägerflüssigkeit mit Abrasivpartikeln aufweist. Geeigneterweise ist eine Viskosität des Abtragungsfluids dabei größer als eine Viskosität des Kraftstoffs für den Injektorkörper. Insbesondere kann die Viskosität des Abtragungsfluids 10 bis 10000 mm2 /s betragen. Geeigneterweise wird ein Abtragungsfluid mit einer Viskosität gewählt, die sich im Bereich typischer Viskositäten von Hydraulikölen befindet. Das Abtragungsfluid kann auch ein magnetorheologisches, ein elektrorheologisches und/oder ein thixotropes Fluid sein.
  • Eine besonders schnelle und zugleich hochwertige Verrundung kann erfindungsgemäß dadurch erzielt werden, dass das Abtragungsfluid mit einem Druck zwischen 10 und 500 bar, insbesondere mit einem Druck zwischen 50 und 150 bar, in die Kanäle eingeleitet wird. Bevorzugt wird ein Druck von etwa 100 bar gewählt.
  • Bauteile mit qualitativ besonders hochwertigen Verrundungen können erfindungsgemäß dadurch erhalten werden, dass das Abtragungsfluid in den Längskanal mit einer konstanten Durchflussrate eingeleitet wird, dass an zumindest einer der beiden Kanalseiten ein Abtragungsfluiddruck gemessen wird und dass die Bearbeitung des Bauteils bei Erreichen eines Soll-Drucks beendet wird. Der Verlauf des Abtragungsfluiddrucks stellt dabei ein Maß für die Materialabtragung dar. Alternativ kann die Bearbeitung des Bauteils aber auch zeitgesteuert beendet werden, wobei die Abtragungsfluiddruckmessung dann zur Kontrolle des Abtragungsvorgangs und zu einer Qualitätseinstufung des bearbeiteten Bauteils dienen kann. Neben einer Prozesskontrolle erlaubt eine Abtragungsfluiddruckmessung schließlich auch eine Regelung des Fluiddrucks.
  • Eine insbesondere für komplexe Bauteile vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass mehrere Querkanäle im Bauteil vorgesehen werden und dass die Querkanäle nacheinander zum Durchleiten des Abtragungsfluids geöffnet werden, wobei die Kanalseite für die Strömung bei jedem geöffneten Querkanal jeweils mehrmals abgewechselt wird. Alternativ ist es auch möglich, die Querkanäle bei gleichbleibender Kanalseite für die Strömung nacheinander zu öffnen, dann die Kanalseite zu wechseln und die Querkanäle erneut nacheinander zu öffnen.
  • Im Hinblick auf die Vorrichtung wird die oben genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Eine solche Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Stelleinrichtung zum Ausbilden einer abwechselnden Strömung des Abtragungsfluids zwischen den beiden Kanalseiten und dem Querkanal vorgesehen ist. Die Vorrichtung kann insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen.
  • Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinrichtung eine erste Zuleitung zum Zuführen von Abtragungsfluid von der Pumpeinrichtung zur ersten Kanalseite, eine zweite Zuleitung zum Zuführen von Abtragungsfluid von der Pumpeinrichtung zur zweiten Kanalseite und/oder eine Ableitung zum Abführen von Abtragungsfluid aus dem Querkanal aufweist. Eine derartige Anordnung ermöglicht es, die Strömung so einzustellen, dass Abtragungsfluid aus dem Längskanal in den Querkanal hineinströmt.
  • Zum Zuführen von Abtragungsfluid in die beiden Kanalseiten ist es grundsätzlich möglich, zwei getrennte Pumpeinrichtungen vorzusehen, von denen eine die erste Kanalseite und die andere die zweite Kanalseite mit Abtragungsfluid beströmt. In diesem Fall kann die Stelleinrichtung insbesondere eine Steuereinrichtung zum wechselweisen Betätigen der beiden Pumpeinrichtungen oder zu ihrem wechselweisen Entsperren aufweisen. Besonders bevorzugt ist es jedoch, dass die Pumpeinrichtung als gemeinsame Pumpeinrichtung zum Zuführen von Abtragungsfluid an beide Kanalseiten ausgebildet ist und dass die Stelleinrichtung mindestens ein Ventil aufweist, über welches beide Kanalseiten mit der gemeinsamen Pumpeinrichtung verbunden sind. In diesem Falle ist leidiglich eine einzige Pumpeinrichtung erforderlich, die beide Kanalseiten, insbesondere über die beiden Zuleitungen, mit Abtragungsfluid versorgt. Vorzugsweise kann das Ventil ein 4/2-Wegeventil sein. Alternativ können jedoch auch zwei 2/2-Wegeventile vorgesehens sein. Geeigneterweise ist die Pumpeinrichtung als Kolbenpumpe ausgebildet.
  • Um hohe Differenzdrücke an dem mindestens einen Ventil und somit einen hohen Ventilverschleiß durch das Abtragungsfluid beim Öffnen und Schließen des mindestens einen Ventils weitestgehend zu vermeiden ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass mit dem mindestens einen Ventil die Durchflussrate und/oder der Druck des Abtragungsfluid kontinuierlich einstellbar ist. Insbesondere kann ein 4/2-Wegeventil als überlappendes Ventil ausgebildet werden, das in Analogie zu einem Kugelhahn kontinuierlich umschaltet.
  • Um eine Verschleppung des Abtragungsfluids nach der Bearbeitung des Bauteiles zu minimieren ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, dass eine Druckluft-Spüleinrichtung zum Ausspülen des Abtragungsfluids aus den Kanälen vorgesehen ist. Hierdurch kann eine besonders einfache und effektive Vorreinigung des Bauteils erreicht werden. Insbesondere kann die Druckluft-Spüleinrichtung zum Erzeugen einer wechselseitigen Druckluftstörmung zwischen der ersten Kanalseite und dem Querkanal einerseits und zwischen der zweiten Kanalseite und dem Querkanal andererseits vorgesehen sein.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert, die schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. Hierin zeigen:
    • Fig. 1
    Querschnittansichten eines Bauteils mit einem Längskanal und mindestens einem hierin einmündenden Querkanal bei einseitiger Beströmung mit Abtragungsfluid in den Längskanal;
    Fig. 2
    Querschnittansichten des Bauteils aus Fig. 1 bei beidseitiger, gleichzeitiger Beströmung in den Längskanal;
    Fig. 3
    Querschnittansichten des Bauteils aus den Fig. 1 und 2 bei beidseitiger, abwechselnder Beströmung in den Längskanal gemäß der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 4
    den Druckverlauf des Abtragungsfluid in einer Kanalseite bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit konstanter Durchflussrate;
    Fig. 5
    eine schematische Querschnittansicht eines Bauteils mit schräg einmündendem Querkanal zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
    Fig. 6
    den Leitungsverlauf einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Die Fig. 1a) bis 1c) zeigen ein Bauteil 1 mit einem Längskanal 13. In den Längskanal 13 münden zwei Querkanäle 14, 14' unter einem in etwa rechten Winkel ein. Der Querkanal 14 teilt hierdurch den Längskanal 13 in eine in der Figur rechtsseitig dargestellte, erste Kanalseite 11 und in eine in der Figur linksseitig dargestellte, zweite Kanalseite 12. An der Einmündung des Querkanals 14 in den Längskanal 13 ist eine Verschneidungsstelle 15 ausgebildet, die zur Erhöhung der Druckfestigkeit des Bauteils 1 zu verrunden ist.
  • Wie durch die Pfeile angedeutet ist, wird bei der in Fig. 1b) dargestellten Verfahrensführung Abtragungsfluid von außen in die erste Kanalseite 11 des Längskanals 13 eingeleitet und durch den Querkanal 14 aus dem Bauteil 1 hinausgeleitet. An der zweiten Kanalseite 12 ist der Längskanal 13 hingegen mittels einer Sperreinrichtung 4 für einen Durchgang des Abtragungsfluids gesperrt. Gesperrt ist auch der Querkanal 14', wofür eine Querkanalsperreinrichtung 5 vorgesehen ist. Experimente haben ergeben, dass sich bei dieser Verfahrensführung an der Verschneidungsstelle 15 eine ungleichmäßige Materialabtragungs- und Verrundungsrate einstellt. Während auf der der Strömung zugewandten Seite (rechtsseitig in Fig. 1) der Verschneidungsstelle 15 eine hohe Materialabtragungsrate beobachtet wurde, stellte sich auf der entgegengesetzten, strömungsabgewandten Seite (linksseitig in Fig. 1) eine geringe Abtragungsrate ein. Darüber hinaus wurde beobachtet, dass durch den Abtragungsfluidstrom im Querkanal 14 unterstromig von der Verschneidungsstelle 15 eine als taschenförmige Vertiefung 19 ausgebildete Fehlerstelle abgetragen wurde.
  • Die Fig. 2a) bis 2c) zeigen das Bauteil 1 aus Fig. 1 bei einer alternativen Verfahrensführung. Wie durch die Pfeile dargestellt, wird hierbei Abtragungsfluid sowohl auf der ersten Kanalseite 11 als auch auf der zweiten Kanalseite 12 in den Längskanal 13 eingeleitet und aus dem Querkanal 14 ausgeleitet. Die Einleitung von außen in die beiden Kanalseiten 11, 12 erfolgt dabei gleichzeitig. Experimente ergaben bei dieser Verfahrensführung eine lediglich sehr geringe Abtragungsrate an der Verschneidungsstelle 15.
  • Eine Verfahrensführung gemäß der Erfindung ist schematisch in Fig. 3b) dargestellt. Wie durch die unterbrochenen Pfeile angedeutet, wird dabei die Verschneidungsstelle 15 wiederum beidseitig sowohl von der ersten Kanalseite 11 als auch von der zweiten Kanalseite 12 beströmt. Im Gegensatz zu dem in Fig. 2b) dargestellten Verfahren erfolgt die Beströmung jedoch alternierend, d.h. wechselseitig, bezüglich der ersten und der zweiten Kanalseite 11, 12. Während zunächst beispielsweise das Abtragungsfluid auf der ersten Kanalseite 11 eingeleitet wird, wird nach einer gewissen Zeit die Kanalseite 11, 12 gewechselt und eine Strömung auf der zweiten Kanalseite 12 eingeleitet. Bei dieser erfindungsgemäßen Verfahrensführung ergaben Experimente eine verglichen mit der in Fig. 2b) dargestellten Verfahrensführung stark erhöhte Abtragungsrate bei lediglich geringer Tendenz zur Ausbildung unerwünschter taschenförmiger Vertiefungen 19 im Querkanal 14 (siehe Fig. 3a) und 3c)).
  • Während es bei dem in Fig. 3 dargestellten Bauteil 1 mit senkrecht im Längskanal 13 mündendem Querkanal 14 zum Erzielen einer symmetrisch abgerundeten Verschneidungsstelle vorteilhaft sein kann, eine erste Strömungsdauer für die Strömung des Abtragungsfluids durch die erste Kanalseite 11 und eine zweite Strömungsdauer für die Strömung des Abtragungsfluids durch die zweite Kanalseite 12 gleich zu wählen, kann es bei einem in Fig. 5 dargestellten Bauteil 1 mit schräg einmündendem Querkanal 14 vorteilhaft sein, diese Strömungsdauern unterschiedlich zu wählen. Beispielsweise kann es bei dem in Fig. 5 dargestellten Bauteil 1 vorteilhaft sein, die Strömungsdauer durch die erste Kanalseite 11 länger als die Strömungsdauer durch die zweite Kanalseite 12 zu wählen, da sich bei der an der zweiten Kanalseite 12 angeordneten, im Querschnitt spitzwinkligen Seite der Verschneidungsstelle 15 eine höhere Materialabtragungsrate ergeben kann als bei der an der ersten Kanalseite 11 angeordneten, im Querschnitt stumpfwinkligen Seite der Verschneidungsstelle 15.
  • Fig. 4 zeigt den zeitlichen Verlauf eines Druckes p1 des Abtragungsfluids in einer ersten Zuleitung 31 zur ersten Kanalseite 11 des Längskanals 13 bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei konstanter Durchflussrate des Abtragungsfluids. Während einer ersten Strömungsdauer T1 , bei der das Druckfluid über die erste Kanalseite 11 in den Querkanal 14 geleitet wird, stellt sich der Druck p1 auf einen Arbeitsdruck ein. Während der anschließen-den Strömungsdauer T2 , bei der das Abtragungsfluid über die zweite Kanalseite 12 in das Bauteil geleitet wird, wird die erste Zuleitung 31 drucklos geschaltet. Der Wechsel der Kanalseiten 11, 12 wird mit einer Umschaltfrequenz wiederholt. Mit zunehmender Materialabtragung und Abrundung an der Verschneidungsstelle 15 nimmt der Druck p1 aufgrund des verbesserten Strömungsverhaltens an der Verschneidungsstelle 15 ab. Der Druck p1 und/oder eine Druckdifferenz Δ p1, die sich beim Abtragen einstellt, können somit als ein Maß für den Materialabtrag an der Verschneidungsstelle 15 dienen. Insbesondere kann bei Erreichen und/oder Unterschreiten eines Soll-Druckes die Bearbeitung abgebrochen werden.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Fig. 6 dargestellt. Die Vorrichtung dient zum Bearbeiten eines Bauteils 1 mit einem Längskanal 13 und zwei Querkanälen 14, 14'.
  • Zum Erzeugen einer vom Längskanal 13 in die Querkanäle 14, 14' gerichteten Abtragungsfluidströmung ist eine gemeinsame Pumpeinrichtung 20 vorgesehen. Die gemeinsame Pumpeinrichtung 20 steht über ein als 4/2-Wegeventil ausgebildetes Ventil 42 mit einer ersten Zuleitung 31 und einer zweiten Zuleitung 32 einer Anschlusseinrichtung 30 in Verbindung, wobei die erste Zuleitung 31 zu einer ersten Kanalseite 11 des Längskanals 13 und die zweite Zuleitung 32 zu einer zweiten Kanalseite 12 des Längskanals 13 führt. Das Ventil 42 ist so ausgelegt, dass entweder die erste Zuleitung 31 oder die zweite Zuleitung 32 mit der gemeinsamen Pumpeinrichtung 20 in Strömungsverbindung steht. Zum Erzeugen einer kontinuierlichen Strömung oder eines kontinuierlichen Drucks weist die gemeinsame Pumpeinrichtung 20 zwei Kolbenpumpen 22, 22' auf, die über Pumpenventile 23, 23' wechselweise mit dem Ventil 42 in Strömungsverbindung gebracht werden können.
  • Der Querkanal 14 ist mit einer Ableitung 34 und der Querkanal 14' mit einer Ableitung 34' zum drucklosen Abführen des Abtragungsfluids aus dem Bauteil 1 verbunden. Über Ableitungsventile 35, 35' können die Ableitungen 34, 34' dabei einzeln zum Durchleiten des Abtragungsfluids geöffnet oder gesperrt werden.
  • Zum Vorreinigen des Bauteils 1 vom Abtragungsfluid nach erfolgter Bearbeitung ist eine Druckluft-Spüleinrichtung vorgesehen. Die Druckluft-Spüleinrichtung weist einen ersten Spülkanal 51 auf, der über ein erstes Spülventil 53 mit der ersten Zuleitung 31 in Verbindung steht. Die Druckluft-Spüleinrichtung weist ferner einen zweiten Spülkanal 52 auf, der über ein zweites Spülventil 54 mit der zweiten Zuleitung 32 in Verbindung steht. Durch wechselseitiges Betätigen der Spülventile 53, 54 kann das Bauteil 1 wechselseitig über die erste Kanalseite 11 und die zweite Kanalseite 12 mit Druckluft durchspült werden, wobei das ausgeblasene Abtragungsfluid über die Ableitungen 34, 34' aus den Querkanälen 14, 14' abgeführt wird.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Bearbeiten eines Bauteils (1), insbesondere eines Kraftstoff-Injektorkörpers, mit mindestens einem Längskanal (13) und mindestens--einem Querkanäl (14, 14'), welcher unter Ausbildung einer Verschneidungsstelle (15) in den Längskanal (13) mündet und diesen in eine erste Kanalseite (11) und in eine zweite Kanalseite (12) teilt, wobei
    ein Abtragungsfluid in den Längskanal (13) und in den Querkanal (14, 14') eingeleitet und unter Materialabtragung an der Verschneidungsstelle (15) in Strömung versetzt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Strömung abwechselnd einerseits zwischen der ersten Kanalseite (11) und dem Querkanal (14, 14') und andererseits zwischen der zweiten Kanalseite (12) und dem Querkanal (14, 14') eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    das die Strömung des Abtragungsfluids vom Längskanal (13) in den Querkanal (14, 14') gerichtet eingestellt wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Umschaltfrequenz für einen Wechsel der Kanalseiten (11, 12) 0,01 bis 2 Hz, insbesondere 0,05 bis 1 Hz beträgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sich eine erste Strömungsdauer für die Strömung zwischen der ersten Kanalseite (11) und dem Querkanal (14, 14') von einer zweiten Strömungsdauer für die Strömung zwischen der zweiten Kanalseite (12) und dem Querkanal (14, 14') unterscheidet.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass bei einer Strömung des Abtragungsfluids zwischen einer der Kanalseiten (11, 12) und dem Querkanal (14, 14') die jeweils andere Kanalseite (12, 11) für das Abtragungsfluid gesperrt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Abtragungsfluid eine Trägerflüssigkeit mit Abrasivpartikeln aufweist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Abtragungsfluid mit einem Druck zwischen 10 und 500 bar, insbesondere mit einem Druck zwischen 50 und 150 bar, in die Kanäle (13, 14, 14') eingeleitet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass das Abtragungsfluid in den Längskanal (13) mit einer konstanten Durchflussrate eingeleitet wird,
    - dass an zumindest einer der beiden Kanalseiten (11, 12) ein Abtragungsfluiddruck gemessen wird und
    - dass die Bearbeitung des Bauteils (1) bei Erreichen eines Soll-Drucks beendet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass mehrere Querkanäle (14, 14') im Bauteil vorgesehen werden und
    - dass die Querkanäle (14, 14') nacheinander zum Durchleiten des Abtragungsfluids geöffnet werden, wobei die durchströmte Kanalseite (11, 12) bei jedem geöffneten Querkanal (14, 14') jeweils mehrmals abgewechselt wird.
  10. Vorrichtung zum Bearbeiten eines Bauteils (1), insbesondere eines Kraftstoff-Injektorkörpers, mit mindestens einem Längskanal (13) und mindestens einem Querkanal (14, 14'), welcher unter Ausbildung einer Verschneidungsstelle (15) in den Längskanal (13) mündet und diesen in eine erste Kanalseite (11) und in eine zweite Kanalseite (12) teilt, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit
    - mindestens einer Pumpeinrichtung (20), durch welche ein Abtragungsfluid in Strömung versetzbar ist, und
    - einer Anschlusseinrichtung (30) zum Verbinden der Pumpeinrichtung (20) mit den Kanälen (13, 14, 14') des Bauteils,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Stelleinrichtung zum Ausbilden einer abwechselnden Strömung des Abtragungsfluids zwischen den beiden Kanalseiten (11, 12) und dem Querkanal (14, 14') vorgesehen ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Anschlusseinrichtung (30) eine erste Zuleitung (31) zum Zuführen von Abtragungsfluid von der Pumpeinrichtung (20) zur ersten Kanalseite (11), eine zweite Zuleitung (32) zum Zuführen von Abtragungsfluid von der Pumpeinrichtung (20) zur zweiten Kanalseite (12) und eine Ableitung (34, 34') zum Abführen von Abtragungsfluid aus dem Querkanal (14, 14') aufweist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Pumpeinrichtung (20) als gemeinsame Pumpeinrichtung (20) zum Zuführen von Abtragungsfluid an beide Kanalseiten (11, 12) ausgebildet ist und
    dass die Stelleinrichtung mindestens ein Ventil (42), insbesondere ein 4/2-Wegeventil oder zwei 2/2-Wegeventile, aufweist, über welches beide Kanalseiten (11, 12) mit der gemeinsamen Pumpeinrichtung (20) verbunden sind.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mit einer Steuereinrichtung der insbesondere gemeinsamen Pumpeinrichtung (20) die Durchflussrate und/oder der Druck des Abtragungsfluids kontinuierlich einstellbar ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Druckluft-Spüleinrichtung zum Ausspülen des Abtragungsfluids aus den Kanälen (13, 14, 14') vorgesehen ist.
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