EP2046510B1

EP2046510B1 - Sprühlanze

Info

Publication number: EP2046510B1
Application number: EP07722194A
Authority: EP
Inventors: Gilbert Gaiser
Original assignee: Guehring KG
Current assignee: Guehring KG
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2007-04-11
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2027-04-11
Also published as: WO2007115563A3; EP2046510A2; WO2007115563A2; DE102006017339A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Sprühlanze bzw. ein Sprühlanzensystem zum Entfernen von Flittergrad mittels Hochdruck-Waschfluid gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Sprühlanzen werden in der metallverarbeitenden Industrie, insbesondere bei der spanabhebenden Fertigung dann eingesetzt, wenn es darum geht, Flittergrad an schwer zugänglichen Stellen, beispielsweise an der Peripherie von tiefen Ausnehmungen in spanend zu bearbeitenden Werkstücken, wie zum Beispiel an Kurbelwellengehäusen, zu entfernen. Die Sprühlanze ist dabei wie eine Werkstück-Waschvorrichtung aufgebaut, sie arbeitet jedoch mit sehr hohem Waschmitteldruck, vorzugsweise mit Drücken über 900 bar bis zu 2000 bar. Der aus dem Feinstschlitz austretende aufgefächerte Waschstrahl hat in diesem Fall eine solche große Energie, dass er in der Lage ist Restspäne bzw. Flittergrad am Werkstück zuverlässig zu entfernen. Dadurch, dass der gefächerte, flächige Strahl in der Regel lediglich eine Dicke von etwa 0.2 mm aufweist, kann die Energie des Waschstrahls noch besser fokussiert und damit die Wirkung der Flittergradentfernung noch gesteigert werden.
Herkömmliche Sprüh- bzw. Hochdrucklanzen sind so aufgebaut, dass über einen Hohlschaft, der über eine geeignete Schnittstelle zu einem Versorgungssystem ausgestattet ist, Hochdruck-Waschfluid zu einem Sprühkopf geführt wird, der ebenfalls mit einer Innenausnehmung versehen ist. Im Bereich der Lanzenspitze sind in der Regel mehrere axial gestaffelte und in Umfangsrichtung zueinander versetzte Feinstschlitze ausgebildet. Die
Sprühlanze, welche - je nach Einsatzgebiet - eine beträchtliche Länge von beispielsweise von 1000 mm haben kann, wird dann Schritt für Schritt an die zu bearbeitenden Stellen des Werkstücks, beispielsweise an die einzelnen Funktionsflächen einer Kurbelwellenbohrung herangefahren, und zwar derart, dass der in Vorschubrichtung der Sprühlanze zuerst in Funktion tretende Sprühstahl die zu bearbeitende Stelle des Werkstücks erfasst. In diesem Zustand wird die Hochdruck-Waschfluid-Versorgung aktiviert, und die Sprühlanze wird mit vorgegebenem Vorschub an der betreffenden Position des Werkstücks vorbei bewegt. Wenn mehrere, in Umfangsrichtung beispielsweise gleichmäßig verteilte Feinstschlitze vorgesehen sind, die auch in Axialrichtung gestaffelt sein können, ist ein Drehantrieb der Sprühlanze während dieser Vorschubbewegung nicht erforderlich, und es können gleichwohl neuralgische Stellen über die gesamte Peripherie des zu entgratenden Abschnitts des Werkstücks wirksam von den einzelnen Sprühstrahlen erreicht werden.
Wenn der betreffende Abschnitt des Werkstücks wirksam von Flittergrad befreit ist, wird die Hochdruckversorgung wieder abgeschaltet, und die Sprühlanze wird mit ihrer Spitze an die nächste zu bearbeitende Stelle des Werkstücks, beispielsweise der Werkstückbohrung herangeführt, woraufhin die Hochdruck-Waschfluid-Versorgung wieder aktiviert wird.
Bei dem eingesetzten Hochdruck-Waschfluid handelt es sich um ein Spezialwaschmittel, welches in einem besonderen, abgegrenzten Kreislauf benutzt werden muss. Dass heißt, das Hochdruck-Waschfluid wird aus einem Behältnis einer Hochdruckpumpe zugeführt, und nach dem Austreten aus den Feinstschlitzen wieder aufgefangen und über einen Filter zum Sammelbehälter rückgeführt.
Damit die Sprühlanze den Beanspruchungen hinsichtlich mechanischer Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit Stand hält, wird die bisherige Sprühlanze aus Edelstahl gefertigt, wobei in der Regel auf ein nahtloses Präzisionsstahlrohr, welches im vorderen Bereich mit einigen Feinstschlitzen versehen sein kann, eine Lanzenspitze aufgesetzt ist, die eine konische Außenmantelfläche und innenseitig eine von einer Kugelkalotte abgeschlossene zylindrische Ausnehmung hat, die der vorderste Feinstschlitz anschneidet. Die Gestaltung der Innenoberfläche der Sprühlanzenspitze ist wichtig, um den aufgefächerten Sprühstrahl ausreichend stabil zu halten.
Es hat sich herausgestellt, dass derartige Sprühlanzen in Abhängigkeit vom betreffenden Einsatzgebiet recht unterschiedliche Standzeiten und Wirkungsgrade haben. Es wurde insbesondere festgestellt, dass manche Sprühlanzen nach relativ kurzer Einsatzdauer nicht mehr in der Lage sind, einen ausreichend energiereichen Sprühstrahl zu erzeugen, der für die Beseitigung des Flittergrads ausreichen könnte.
In Dokument DE - 299 00 948 U1 umfasst eine Waschdüsenvorrichtung eine Flüssigkeits - Einleitungsrichtung und ein an deren distalen Ende mit der Einrichtung fest gekoppeltes, einteilig augsebildetes Distanzrohr. In einem distalen Endabschnitt des Distanzrohrs sind zwei Düsen bzw. Schlitze angeordnet.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Sprühlanze der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, dass sie einerseits nach wie vor mit hohen Systemdrücken gleichzeitig jedoch mit einer verbesserten Standzeit und als ein individuellen Erfordernissen entsprechend angepasstes System betrieben werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Wie beansprucht, wird ein Sprühlanzensystem bereitgestellt zum Entfernen von Flittergrat mittels Hochdruck-Waschfluid insbesondere an schwer zugänglichen Stellen an der Peripherie von tiefen Ausnehmungen in spanend bearbeiteten Werkstücken, mit einem an einer Werkzeugaufnahme ankoppelbaren Hohlschaft, der einen ebenfalls mit einer Innenausnehmung ausgestatteten Sprühkopf trägt, in dem zumindest ein die Innenausnehmung anschneidender Feinstschlitz ausgebildet ist, der so orientiert ist, dass das über den Hohlschaft zuführbare Hochdruck-Waschfluid den Sprühkopf in Form eines vorzugsweise zur Hohlschaftachse angestellten, aufgefächerten, flächigen Strahls verlassen kann.
Erfindungsgemäß ist der Sprühkopf in Axialrichtung in zumindest zwei Abschnitte, wie etwa eine Sprühkopfspitze und ein Sprührohr oder eine Sprühkopfspitze und ein Sprühkopf-Zwischenstück unterteilt, welche Abschnitte durch eine Lötverbindung oder eine formschlüssige Verbindung einschließlich einer Gewindeverbindung oder einer Schwalbenschanzverbindung miteinander verbunden sind. Ferner besteht zumindest der den Feinstschlitz ausbildende Bereich des Sprühkopfs aus einem Hartstoff.
Der Hartstoff kann ein Vollhartmetall (VHM) sein.
Das Sprühlanzensystem kann als Modularwerkzeug ausgebildet sein. Dabei kann die Sprühkopfspitze lediglich einen Feinschlitz aufweisen. Dabei kann das Sprühkopf-Zwischenstück als Modul mit unterschiedlich gestalteten Feinstschlitzen ausgeführt sein. Dabei kann der Sprühkopf durch ein geeignetes Lötverfahren oder durch eine formschlüssige Fügestelle einschließlich einem Gewinde oder einer Schwalbenschwanzverbindung mit dem Zwischenrohr gekoppelt sein. Auch kann der Sprühkopf über ein Zwischenrohr mit dem Hohlschaft gekoppelt sein.
Ein Aspekt der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die bisher eingesetzten Filter im Rücklauf des Spezialwaschmittels nicht in der Lage sind, Feinstpartikel herauszufiltern, welche im Sprühstahl eine sehr hohe abrasive Wirkung haben können. Versuche haben gezeigt, dass bei der Bearbeitung von siliziumhaltigen Aluminiumlegieriangen ein erheblicher Prozentsatz an Silizium im Spezialwasch- mittel enthalten ist, und dass diese Silizium-Partikel in kurzer Zeit dazu führen, dass der Feinstschlitze bzw. dessen Oberflächen so umgestaltet werden, dass der austretende aufgefächerte flächige Strahl drastisch an Energie verliert. Gemäß diesem Aspekt wird vorzugsweise der gesamte Sprühkopf, zumindest jedoch der den Feinstschlitz ausbildende Abschnitt des Sprühkopfs von einem Hartstoff, wie zum Beispiel von Vollhartmetall gebildet. In derartige Werkstoffe kann formgenau, beispielsweise durch Laserbearbeitung bzw. durch Erodier-Bearbeitung ein äußerst maßhaltiger Feinstschlitz in der Größenordnung von 0.1 mm bis 0.3 mm, vorzugsweise von 0.2 mm, Breite eingebracht werden, dessen Breite und/oder Oberflächen und/oder Mündungsöffnungen auch dann über einen langen Zeitraum formstabil bleiben, wenn im Hochdruck-Waschfluid äußerst abrasive Partikel, wie zum Beispiel Silizium-haltige Partikel enthalten sind und mit Systemdrücken bis 2000 bar gearbeitet wird. Es hat sich ferner herausgestellt, dass selbst dann, wenn der gesamte, die Feinstschlitze enthaltende Sprühkopf aus Hartstoff, insbesondere Vollhartmetall, besteht, die durch die Druckpulsationen beim Ab- und Anschalten des sehr hohen Systemdrucks auftretenden mechanischen Beanspruchungen, insbesondere Biegebeanspruchungen aufgenommen werden können, ohne eine frühzeitige Ermüdung des Materials in Kauf nehmen zu müssen.
Das Gefüge des Hartstoffs kann im Hinblick der Eigenschaften Verschleißfestigkeit einerseits und Biege-Wechselfestigkeit andererseits. Hartstoffe werden im Bereich der spanenden Bearbeitung immer häufiger eingesetzt, so dass aufgrund vorliegender, umfangreicher werk- stoffwissenschaftlicher Untersuchungen das Gefüge entsprechend den hier vorliegenden Anforderungen festgelegt werden kann.
Hartstoffe, insbesondere metallische Hartstoffe wie Metallkarbide, insbesondere Wolframkarbide oder Titankarbide, aber auch nichtmetallische Hartstoffe, wie Cermets, werden mittels eines Sinterprozesses hergestellt. Dabei ergibt sich durch die erfindungsaspektgemäße Modifikation der Sprühlanze der besondere vorteilhafte Effekt, dass die Innenkontur des vorderen Endes der Sprühlanze mit ausreichend großer Formgenauigkeit bereits vor dem eigentlichen Fertigsinterprozess in den Hartstoff-Rohling eingearbeitet werden kann, was zu einer besonderen Wirtschaftlichkeit des Herstellungsverfahrens führt.
Langzeitversuche mit besonderes abrasivem Hochdruck-Waschfluid, nämlich einem fettlösenden und nicht-entflammbaren Waschmittel mit einem Siliziumpartikelgehalt von bis zu 17% haben gezeigt, dass sich beispielsweise Wolframkarbid mit einer Korngröße kleiner 0,6 µm und einem Kobalt-Gehalt von nicht unter 9% in besonderer Weise für die Herstellung des Sprühkopf eignet.
Besonders gute Ergebnisses konnten mit einem Vollhartmetall der Sorte "DK 460 UF" gemäß Werkstoffkatalog der Firma Gühring OHG nach Preisliste Nr. 40/2005 erzielt werden.
Der vorstehend beschriebene herstellungstechnische Vorteil von Hartstoffen, insbesondere von sinterbaren Hartstoffen, hat zur Konsequenz, dass die axiale Länge des Sprühkopf, in dem dann vorzugsweise mehrere axial gestaffelte und in Umfangsrichtung zueinander versetzte Feinstschlitze ausgebildet sind, vergrößert werden kann. So ist es ohne Weiteres möglich, den die Schlitze auf- weisenden Sprühkopf mit einer Länge von mehr als 50 mm auszubilden.
Der Sprühkopf kann beispielsweise durch ein geeignetes Lötverfahren, aber auch durch eine formschlüssige Fügestelle, wie zum Beispiel durch ein Gewinde oder eine Schwalbenschwanzverbindung, mit einem Zwischenrohr aus Edelstahl gekoppelt werden, über welches dann der Anschluss zum Hohlschaft der Sprühlanze führt.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist der Sprühkopf in Axialrichtung in mehrere Abschnitte, beispielsweise in zwei Abschnitte, unterteilt. Dabei kann die Sprühkopfspitze lediglich einen Feinschlitz ausbilden. Das sich anschließende weitere Teil des Sprühkopf kann dann als Modul mit unterschiedlich gestalteten Feinstschlitzen ausgeführt werden, so dass sich ein dem individuellen Erfordernissen entsprechend angepasstes Sprühlanzensystem zusammenstellen lässt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche. Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen beispielhafte und erfindungsgemäße Ausführungsformen eines Sprühlanzensystems näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Sprüh- bzw. Hochdrucklanze gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 2 die Einzelheit II in Fig. 1;
Fig. 2A den Teilschnitt IIA-IIA in Fig. 2;
Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende schematische Detailansicht einer beispielhaften Ausführungsform, die nicht zur Erfindung gehört bzw. nicht in den durch den Anspruch 1 definierten Schutzumfang fällt; und
Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Sprühlanze.

Die in den Fig. 1 und 2 mit 10 bezeichnete Hochdruck- bzw. Sprühlanze dient zum Entfernen von Flittergrad mittels Hochdruck-Waschfluid. Ein derartiges Waschfluid ist in der Regel fettlösend und schwer entflammbar. Es wird - wie in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien angedeutet - in einem Kreislauf geführt. Dabei saugt eine Hochdruckpumpe 12 das Spezialwaschmittel aus einem Behälter 14 an und führt es der Sprühlanze 10 an einem Hohlschaft 16 zu, welcher über eine nicht näher zu beschreibende Schnittstelle in einem Sprühlanzenträger fixiert wird.
Der Hohlschaft 16 trägt axial- und drehfest einen Sprühkopf 18, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgebildet ist und aus einem Sprührohr 18A und einer Sprühkopfspitze 18B besteht.
Im vorderen, dass heißt dem Hohlschaft 16 abgewandten Bereich des Sprühkopfs 18, sind mehrere - im gezeigten Ausführungsbeispiel 4 - Feinstschlitze 20-1 bis 20-4 ausgebildet, welche eine beispielsweise kreiszylindrische Innenausnehmung 22A, 22B im Sprühkopf 18 jeweils anschneiden. Es handelt sich also bei den Feinstschlitzen 20-1 bis 20-4 nicht um Kanäle, sondern um schlitzförmige Einschnitte, welche - wie am besten aus Fig. 2A ersichtlich - die gesamte Wandstärke des Sprühkopfs 18 über einen beträchtlichen Zentrierwinkel WZ durchdringt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel hat der Feinstschlitz 20-2 einen Schlitzgrund 24, der von einer gerade Fläche gebildet ist. Es soll jedoch bereits an dieser Stelle hervorgehoben werden, dass der Schlitzgrund auch abgerundet sein kann.
Über die Schlitze 20-1 bis 20-4 tritt dementsprechend das unter einem hohen Systemdruck von bis zu 2000 bar stehende Waschfluid in Form eines zu einer Lanzenachse 26 angestellten und aufgefächerten flächigen Strahls aus, der dann zum Entfernen von Flittergrad herangezogen wird. Das austretende Hochdruckfluid wird - wie mit strichpunktierten Linien in Fig. 1 weiter angedeutet - aufgefangen und über eine Filtereinrichtung 28 zum Behälter 14 geleitet.
Aus den Fig. 1 und 2 ist erkennbar, dass die Feinstschlitze 20-1 bis 20-4 unter verschiedenen Anstellwinkeln WA-I und WA-2 zur Achse 26 geneigt verlaufen. Der Winkel WA-I kann beispielsweise 30° betragen, während der Winkel WA-2 etwa 45° beträgt. Die Schlitze haben eine Breite B20, die im 1/10-tel Millimeterbereich liegt, beispielsweise eine Breite von 0.2 mm, wobei dieses Breitenmaß mit einer sehr engen Toleranz von beispielsweise 0.01 mm belegt ist.
Die Besonderheit der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Sprühlanze liegt darin, dass der Sprühkopf 18 in dem Bereich, in dem die Feinstschlitze 20-1 bis 20-4 ausgebildet sind, aus einem Hartstoff, wie zum Beispiel Vollhartmetall besteht, in das die Feinstschlitze 20-1 bis 20-4 hineinerodiert sind. Das Sprührohr 18A ist mit der Sprühkopfspitze 18B durch eine Lötverbindung 30 fest verbunden, wobei an der Sprühkopfspitze 18B ein Zentrierring 32 ausgebildet ist. Die Innenausnehmung 22B der Sprühkopfspitze 18B ist ebenso wie die Ausnehmung 22A kreiszylindrisch, sie wird jedoch abgeschlossen durch eine Kugelkalotte bzw. Halbkugel 34 mit einem möglichst sauberen, möglichst stufenlosen Übergang des Radius R in die zylindrische Innenoberfläche 22B₇ wobei der Radius R möglichst wenig Schwankungen über der Fläche unterworfen sein sollte. Dadurch wird der Eingriff des Hochdruck- fluids in den Feinstschlitz 20-1 möglichst verlustfrei gehalten.
Weil die Sprühkopfspitze 18B aus einem Vollhartmetall, dass heißt einem sinterbaren HartStoff besteht, kann die Innenkontur, dass heißt die Ausnehmung 22B und die Kugelkalotte 34 bereits im Sinterrohling mit großer Genauigkeit, jedoch mit geringem fertigungstechnischem Aufwand entweder eingearbeitet oder eingeformt werden, so dass nach dem Fertigsintem eine Nachbearbeitung der Innenkontur entfallen kann.
Das zur Herstellung des Sprühkopfs 18 (18A, 18B) verwendete Vollhartmetall ist beispielsweise von einem Wolframkarbid gebildet, dessen mittlere Korngröße kleiner als 0,6 µm, vorzugsweise-kleiner als 0,55 µm ist und dessen CO-Gehalt (in Massenprozent angegeben) nicht unter 9%, vorzugsweise nicht unter 10% liegt. Die sehr kleine Korngröße in Verbindung mit dem Kobaltgehalt ergibt eine gesteigerte Zähigkeit des Materials, wobei die Feinkörnigkeit für eine hohe Verschleißfestigkeit sorgt. Die durch den Kobaltgehalt gesteuerte Zähigkeit des Materials ist dafür verantwortlich, dass das Material eine ausreichend hohe Biegewechselfestigkeit hat, um den zyklisch auftretenden Biegespannungen Stand zu halten, welche beim Aufbauen des Systemdrucks von bis zu 2000 bar im Material induziert werden.
Als ein besonders vorteilhaftes Hartmetallmaterial für die Ausbildung des Sprühkopfs 18A, 18B hat sich das Material DK 460 UF gemäß Hartmetallkatalog, Preisliste Nr. 40/2005 der Firma Gühring OHG erwiesen. Dieses Material hat eine Korngröße von 0,5 µm, eine Härte (HV30) von 1620, eine Dichte (g/cm³) von 14,45, einen Wolframkarbid (WC) -Gehalt von 90 Massen% und einen Kobalt (Co) -Gehalt von 10 Massen%.
An Stelle der in Fig. 2 gezeigten Lötverbindung kann auch in diesem Bereich eine - ggfs. zusätzliche - formschlüssige Verbindung verwendet werden, beispielsweise eine Gewindeverbindung oder eine Schwalbenschwanz- Verbindung. Auch kann der Zentrierring am Sprührohr 18A ausgebildet sein, so dass die Sprühkopfspitze 18B mit einer entsprechenden Eindrehung ausgebildet wird.
Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführungsform ist dann von Vorteil, wenn es sich um verhältnismäßig kurze Sprühlanze handelt.
Sprühlanzen der vorstehend beschriebenen Art werden allerdings mit Längen von 1000 mm und mehr eingesetzt. Für diese Anwendungsfälle sind die Ausführungsformen nach den Fig. 3 und 4 von Vorteil. Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform fällt, wie bereits oben erwähnt, nicht in den Schutzumfang der Erfindung, wie er durch den Anspruch 1 definiert ist. Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform fällt dagegen wohl in den Schutzumfang des Anspruchs 1. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden nur diejenigen Teile beschrieben, die sich von der vorstehend beschriebenen Ausführungsform abheben. Dabei sind die Komponenten, die den Bauteilen der zuvor bezüglich der Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausführungsform entsprechen, mit ähnlichen Bezugszeichen versehen, denen eine "1" bzw. "2" vorangestellt sind.
Bei der nicht-erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Fig. 3 sind die Feinstschlitze 120-1 bis 120-4 sämtlich in einem Bauteil, nämlich im Sprühkopf 118 ausgebildet. Der Sprühkopf 118 hat dann eine im Vergleich zur Sprühkopfspitze 18B der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 vergrößerte axiale Länge von beispielsweise 50 mm und einen Außendurchmesser von etwa 6 mm.
Der wiederum aus einem Hartstoff, vorzugsweise einem sinterfähigen Hartstoff, wie zum Beispiel Vollhartmetall oder einem Cermet, bestehende Sprühkopf 118 ist über eine zentrierende Verbindungsstelle 140 an ein Zwischenrohr 142 aus nichtrostendem Stahl, vorzugsweise Edelstahl, angeschlossen, wobei wiederum eine Lötverbindung oder aber auch eine Schraubverbindung oder eine sonstige formschlüssige Verbindung Anwendung finden kann. Das Zwischenrohr 142 bildet die Brücke zum Hohlschaft 16, der in der Darstellung der Fig. 3 nicht näher gezeigt ist.
Durch Anpassung der Länge des Zwischenrohrs 142 lässt sich auf diese Weise modular eine Sprühlanze mit einer Länge zusammenstellen, die dem jeweiligen Einsatzgebiet angepasst ist.
Auch bei dem Sprühkopf 118 ist die Innenkontur in Form der Innenausnehmung 122 und der sich anschließenden Kugelkalotte 134 weitgehend vor dem Fertigsintem des Sprühkopfs 118 maßhaltig gearbeitet. Nach dem Fertigsintem werden die Feinstschlitze 120-1 bis 120-4 vorzugsweise im Erodierverfahren eingebracht. Anschließend erfolgt die Montage an das Zwischenrohr 142.
Wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 ist die Spitze des Sprühkopfs 118 konusförmig gestaltet, so dass der Feinstschlitz 120-1 im Bereich der Konus-Mantelfläche 144 nahe einer abgerundeten Spitze 146 austritt.
Die Sprühlanze 110 der Ausführungsform nach Fig. 3 lässt sich somit modular aufbauen, wobei verschiedene Sprühköpfe 118 mit verschiedenen Zwischenrohren 142 zusammengestellt werden können.
Eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform eines modularen Ausbaus der Sprühlanze zeigt Fig. 4.
Die Sprühlanze 210 in der Fig. 4 unterscheidet sich von derjenigen in der Fig. 3 dadurch, dass der Sprühkopf 218 noch einmal unterteilt ist, und zwar in eine Sprühkopfspitze 218B und ein Sprühkopf-Zwischenstück 218A. In der Sprühkopfspitze 218B ist der Feinstschlitz 220-1 ausgebildet, während die übrigen Feinstschlitze im Sprühkopf-Zwischenstück 218A ausgebildet sind. Das die Gesamtlänge der Sprühlanze 210 bestimmende Zwischenrohr ist mit 242 bezeichnet.
Als Verbindung zwischen den Bestandteilen 218A und 218B des Sprühkopfs findet bei der Ausführungsform nach Fig. 4 eine Lötverbindung Anwendung. Diese Verbindung ist allerdings nur beispielhaft. Es kann auch eine formschlüssige Verbindung, wie zum Beispiel eine Gewindeverbindung oder eine Schwalbenschwanzverbindung verwendet werden.
Selbstverständlich sind Abwandlungen der gezeigten Ausführungsformen möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So kann als Material des den Feinstschlitz ausbildenden Hartstoffs jeder ausreichend verschleißfeste und biegefeste metallische oder nichtmetallische Hartstoff verwendet werden, solange das Gefüge im Hinblick auf die Eigenschaften Verschleißfestigkeit und Biegewechselfestigkeit optimiert ist. Dabei sollte der Hartstoff sinterfähig sein, damit die vorstehend beschriebenen herstellungstechnischen Vorteile beibehalten werden können. Als metallische Hartstoffe können Metallkarbide (WC, TiC usw.) oder Metallnitride (TiN, TiC/TiN, Metallboride) verwendet werden. Neben nichtmetallischen Hartstoffen, wie kubisches Bohrnitrid (BN), Bohrkarbid (B₄C, SiC und Al2O3), können auch Hartstoffsysteme, wie Mischkarbide, Karbonnitride, Mischkeramiken und Nitridkeramiken, verwendet werden.
Die Feinstschlitze können auch unterschiedlich geneigt sein. Wenn die Anzahl der Feinstschlitze verringert wird, kann die Sprühlanze drehangetrieben sein, um auf diese Weise schneller mit dem Sprühstrahl die gesamte Peripherie der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche wirkungsvoll zu erfassen.
Auch kann die Kontur des Schlitzgrundes abweichend von einer ebenen Konfiguration abgerundet sein.
Schließlich ist es auch nicht erforderlich, den gesamten Sprühkopf dort, wo die Feinstschlitze ausgebildet sind, aus Hartstoff, vorzugsweise Vollhartmetall, zu bilden. Es kann auch alternativ mit Hartstoff- bzw. Vollhartmetall (VHM) -Einsätzen gearbeitet werden, die dann in ein Trägermaterial aus Edelstahl eingesetzt, beispiels- weise eingelötet oder eingepresst sind.
Schließlich kann das den Sprühkopf tragende Zwischenrohr 142, 242 auch aus einem anderen Material, wie zum Beispiel einem Vollhartmetall bestehen.
Vorstehend wurde erläutert, dass es durch die erfindungsgemäße Materialwahl gelingt, die Innenkontur im Sprühkopf mit einfachen herstellungstechnischen Maßnahmen exakt und maßgenau zu gestalten. Ergänzend soll hervorgehoben werden, dass durch diese formgenaue und einfache
Vorstehend wurde erläutert, dass es durch die erfindungsgemäße Materialwahl gelingt, die Innenkontur im Sprühkopf mit einfachen herstellungstechnischen Maßnahmen exakt und maßgenau zu gestalten. Ergänzend soll hervorgehoben werden, dass durch diese formgenaue und einfache
Herstellung der Innen- und Außenkontur des Sprühkopfs, insbesondere der Sprühkopfspitze dafür gesorgt wird, dass der Schlitz 20-1, 120-1, 220-1 mit möglichst genauer geometrischer Vorgabe gestaltet werden kann, so dass der flächige Sprühstrahl mit größtmöglicher Energie aus der Sprühlanze austritt.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zeigen Sprühlanzen mit einem Außendurchmesser von etwa 6 mm. Es soll jedoch hervorgehoben werden, dass mit dem erfindungsgemäßen Konzept Sprühlanzen mit Außendurchmessern von 4 bis 20 mm herstellbar sind.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen sind die Feinstschlitze 20-2, 20-3 und 20-4 beispielsweise in gleichmäßigem Umfangsabstand zueinander angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, mit anderen Winkelverteilungen zu arbeiten.
Die Erfindung schafft somit eine Sprühlanze zum Entfernen von Flittergrad mittels Hochdruck-Waschfluid. Es hat einen an einer Werkzeugaufnahme ankoppelbaren Hohlschaft, der einen ebenfalls mit einer Innenausnehmung ausgestatteten Sprühkopf trägt. Im Sprühkopf ist zumindest ein die Innenausnehmung anschneidender Feinstschlitz ausgebildet, welcher so orientiert ist, dass das über den Hohlschaft zuführbare Hochdruck-Waschfluid den Sprühkopf in Form eines aufgefächerten, flächigen Strahls verlassen kann. Zur Verbesserung der Standzeit der Sprühlanze besteht zumindest der den Feinstschlitz ausbildende Bereich des Sprühkopfs, vorzugsweise jedoch zumindest der die Schlitze ausbildende Abschnitt des Sprühkopfs aus einem Hartstoff, vorzugsweise aus Vollhartmetall. Das Gefüge des Hartstoffs, insbesondere des Vollhartmetalls, wird vorzugsweise im Hinblick auf eine Optimierung der Eigenschaften Verschleißfestigkeit und Biegewechselfestigkeit optimiert.

Claims

Sprühlanzensystem (10, 210) zum Entfernen von Flittergrat mittels Hochdruck-Waschfluid insbesondere an schwer zugänglichen Stellen an der Peripherie von tiefen Ausnehmungen in spanend bearbeiteten Werkstücken, mit einem an einer Werkzeugaufnahme ankoppelbaren Hohlschaft (16), der einen ebenfalls mit einer Innenausnehmung (22A, 22B; 222) ausgestatteten Sprühkopf (18, 218) trägt, in dem zumindest ein die Innenausnehmung (22A, 22b; 222) anschneidender Feinstschlitz (20-1; 220-1) ausgebildet ist, der so orientiert ist, dass das über den Hohlschaft (16) zuführbare Hochdruck-Waschfluid den Sprühkopf (18; 218) in Form eines vorzugsweise zur Hohlschaftachse (26) angestellten, aufgefächerten, flächigen Strahls verlassen kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühkopf (18; 218) in Axialrichtung in zumindest zwei Abschnitte (18A, 18B; 218A, 218B), wie etwa eine Sprühkopfspitze (18B) und ein Sprührohr (18A) oder eine Sprühkopfspitze (218B) und ein Sprühkopf-Zwischenstück (218A), unterteilt ist, welche Abschnitte (18A, 18B; 218A, 218B) durch eine Lötverbindung oder eine formschlüssige Verbindung einschließlich einer Gewindeverbindung oder einer Schwalbenschwanzverbindung miteinander verbunden sind, und dass zumindest der den Feinstschlitz (20-1; 220-1) ausbildende Bereich des Sprühkopfs (18; 218) aus einem Hartstoff, wie z. B. Vollhartmetall (VHM), besteht.
Sprühlanzensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühkopfspitze (18B; 218B) lediglich einen Feinstschlitz (20-1; 220-1) aufweist.
Sprühlanzensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sprühkopf-Zwischenstück (218A) als Modul mit unterschiedlich gestalteten Feinstschlitzen (220-2) ausgeführt ist.
Sprühlanzensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühkopf (18; 218A) über ein Zwischenrohr (242) mit dem Hohlschaft (16) gekoppelt ist.
Sprühlanzensystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühkopf (218A) durch ein geeignetes Lötverfahren oder durch eine formschlüssige Fügestelle einschließlich einem Gewinde oder einer Schwalbenschwanzverbindung mit dem Zwischenrohr (242), gekoppelt ist.
Sprühlanzensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Ausbildung als Modularwerkzeug.
Sprühlanzensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hartstoff ein Vollhartmetall ist und aus einem Wolframkarbid gebildet ist, dessen mittlere Korngröße kleiner als 0,6 Mikrometer und dessen Co-Gehalt (in Massenprozent angegeben) nicht unter 9% liegt.
Sprühlanzensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefüge des Hartmetalls im Hinblick auf eine Optimierung der Eigenschaften Verschleißfestigkeit und Biegewechselfestigkeit optimiert ist.
Sprühlanzensystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das VHM eine Korngröße von 0,5 µm, eine Härte (HV 30) von 1620, eine Dichte von 14,45 g/cm³, einen Wolframkarbid-Gehalt von 90 Massen% und einen Kobalt(Co)-Gehalt von 10 Massen% aufweist.
Sprühlanzensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühkopf (18;218) mehrere Feinstschlitze (20-1, 20-2, 20-3, 20-4; 220-1, 220-2) aufweist, die axial gestaffelt und/oder in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind.
Sprühlanzensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Feinstschlitze (220-1, 220-2) durch ein Erodierverfahren eingebracht ist.