Verfahren und Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken, wobei die Werkstücke einem Luftstrom, dem ein Granulat beigemischt ist, ausgesetzt werden. Zur Entgratung von Teilen mit höchsten Reinheits­anforderungen ist vorgesehen, daß die Werkstücke (2) nach dem Strahlvorgang mittels Luft und Granulat in einem wei­teren Verfahrensschritt mittels einer unter hohem Druck stehenden Flüssigkeit, die insbesondere zumindest teil­weise aus Wasser besteht, gestrahlt werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken, wobei die Werkstücke einem Luftstrom, dem ein Granulat beigemischt ist, ausgesetzt sind. Derartige Entgratungsverfahren sind bekannt und werden in der Praxis angewandt. Es hat sich jedoch her­ausgestellt, daß diese Verfahren Nachteile haben. Diese bestehen insbesondere darin, daß kompliziert geformte Teile mit innen liegenden Kanälen, Sackbohrungen und dergl. nur unzureichend behandelt werden können. Auch können sich bei diesem Verfahren leicht Restspäne und Schmutzteilchen sowie Teile des Granulats am Werkstück festsetzen und dadurch dessen Funktion beeinträchtigen.

[0002] Ähnliche Nachteile ergeben sich bei dem gleichfalls be­kannten thermischen Entgraten. Bei diesem Verfahren ist außerdem eine aufwendige Vor- und Nachbehandlung erfor­derlich. Auch ist das thermische Entgraten für verschie­dene Werkstoffe und insbesondere auch für gehärtete Teile ungeeignet.

[0003] Weitere bekannte Entgratungsverfahren, wie chemisches Entgraten, elektrochemisches Entgraten, weisen ähnliche Nachteile auf. Das chemische Entgraten ist ungeeignet für feinbearbeitete Teile und das elektrochemische Entgraten eignet sich nicht für verdeckte Gratstellen und ist außerdem nur bei bestimmten Werkstoffen einsetzbar. Me­chanisches Entgraten bzw. Entgraten von Hand ist sehr Zeitraubend, außerdem teuer und ungenau. Bei Anwendung dieser Entgratungsverfahren ist auch eine 100%ige Kon­trolle der Teile erforderlich, da nicht immer alle Grate erfaßt werden und beim Entgraten durch die Werkzeuge neue Gratstellen entstehen können.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß es für Teile mit höchsten Reinheitsanforderungen und minima­ler Restverschmutzung geeignet ist.

[0005] Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Werkstücke nach dem Luft/Granulatbestrahlen in einem wei­teren Verfahrensschritt mittels einer unter hohem Druck stehenden Flüssigkeit, die insbesondere zumindest teil­weise aus Wasser besteht, gestrahlt werden.

[0006] Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Verfahren zum Entgraten von Werkstücken geschaffen, daß sich allgemein für alle Teile, die einen höchsten Reinheitsgrad und mi­nimale Restverschmutzung verlangen, eignet. Besonders voreteilhaft läßt sich das Verfahren auch für Teile mit vershiedener Gratgröße sowie für komplizierte Teile mit innenliegenden Kanälen und Sackbohrungen einsetzen. Rest­späne und Verschmutzungen, die sich insbesondere in Sack­bohrungen leicht verkeilen, werden mit dem erfindungsge­mäßen Verfahren sicher beseitigt.

[0007] Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Werkstücke nach dem Hochdruck-Strahlen hoch­druck-gespült werden. Dadurch wird die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens noch weiter verbessert, so daß auch Teile mit allerhöchsten Reinheitsanforderungen behandelt werden können.

[0008] Es hat sich als besonders zweckmäßig herausgestellt, wenn das Verfahren mit mehreren Hockdruck- bzw. Spül-Strahlen gleichzeitig an verschiedenen Stellen erfolgt. Dadurch wird die Bearbeitungszeit verringert. Mit Vorteil wird hierbei das Hochdruck-Strahlen pulsierend bzw. intermit­tierend ausgeführt.

[0009] Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entgraten von Werk­stücken ist dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Ein­richtung vorgesehen ist, die einen Werkstückhalter auf­weist und die zumindest eine, insbesondere jedoch mehrere Ejektoren aufweist, über die ein Granulat enthaltender Luftstrom zuführbar ist.

[0010] Vorteilhafte Ausführungsformen der Vorrichtung sehen vor, daß die Ejektoren Mischeinrichtungen aufweisen, um das Granulat dem Luftstrom beizumischen. Ferner weisen die Ejektoren zweckmäßige Düsen unterschiedlicher geometri­scher Gestalt, insbesondere Flachstrahldüsen, Kegel­strahldüsen und Rückstrahldüsen auf. Dadurch können un­terschiedliche Gratstellen zielgerichtet bearbeitet wer­den.

[0011] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Vorrichtung eine Hoch­ druck-Strahl- bzw. Spül-Einrichtung aufweist, mit einem Werkzeughalter und einer Hochdruckflüssigkeitszufuhr. Zweckmäßig weist hierbei der Werkstückhalter der Hoch­druck-Strahleinrichtung zumindest einen Dorn auf, um das Werkstück aufzunehmen. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Dorn einen Zufuhrkanal für die Hochdruck- bzw. Spül-Flüssigkeit aufweist. Dadurch kann über den Dorn und den darin angeordneten Zufuhrkanal, der ggf. mehrere Zweigkanäle aufweisen kann, Hochdruck- bzw. Spül-Flüssigkeit zugeführt werden. Zweckmäßig ist auch ein Abführkanal für die Flüssigkeit im Dorn untergebracht.

[0012] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Er­findung weist die Hochdruck-Strahl-einrichtung Abdeckele­mente für am Werkstück vorgesehene Öffnungen auf. Mit diesen Abdeckelementen können die Öffnungen teilweise oder ganz abgedeckt werden, so daß der Hochdruck- bzw. Spülstrom im Werkstück entsprechend geführt werden kann.

[0013] In sehr zweckmäßiger Weise ist die Hochdruck-Strahl-Ein­richtung mit einer Ventile aufweisenden Steuereinrichtung versehen. Die Ventile können von einer elektronischen Steuereinheit angesteuert werden, um die Hochdruck- Spül-­Strahlen entsprechend zu beeinflussen.

[0014] Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß die behandelten Teile zuverlässig von Granulatresten betreit werden. Restgrate, Mikrograte, Oxydschichten, Graphitschichten, Siliciumschichten und dergl. werden 100%ig beseitigt. Verdeckte und unerreichbare Gratstellen werden zuverlässig abgetragen. Feinbearbeitete Flächen, die jedoch nicht gehärtet sind, können von Schleifgraten und Mikrograten befreit werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, an einem Werkstück verschiedene Abtraggüten zu erzielen.

[0015] Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihrer Ausgestal­tungen sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden beschrieben.

[0016] Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Einrichtung mit mehreren Luft/Granulat-Ejektoren und einem zu be­handelnden Werkstück;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Hochdruck-­Strahl- und Spüleinrichtung mit einem zu behan­delnden Werkstück; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Steuerein­richtung für die Hochdruck-Strahl- und Spülein­richtung.

[0017] Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, die ein Werk­stück 2 zeigt, das mit mehreren Hohlräumen bzw. Bohrungen versehen ist, die in unterschiedlichen Richtungen zuein­ander verlaufen. Die Mündungen der Bohrungen im Werkstück sind mit 4,6,8,10,12 und 14 bezeichnet. Jeder dieser Boh­rungsmündungen ist ein Ejektor 16,18,20,22,24 und 26 zu­geordnet. Die Ejektoren sind im wesentlichen gleichartig aufgebaut und unterscheiden sich nur dadurch, daß unter­schiedliche Düsen verwendet sind. Es ist daher im folgen­den nur der Aufbau des Ejektors 24 näher beschrieben. Der Ejektor 24 weist einen Halter 28 auf, der einen Mischraum 30 bildet, in den ein erstes Rohr 32 mündet, über das Druckluft zugeführt werden kann. Im spitzen Winkel dazu mündet ein zweites rohr 34 in den Mischraum 30, über das Granulat zugeführt wird, wobei dieses beispielsweise Glas, Nußschalen, Kugelgraphit usw. enthalten kann. In den vorderen Teil des Halters 28 ist eine Düse 36 einge­setzt, die hier als Rundstrahldüse ausgeführt ist. Der Ejektor 16 weist eine Kegelstrahldrüse 38 auf, wohingegen die Düse 40 des Ejektors 20 eine zylindrische Mündung aufweist. Die Form der Düse richtet sich hierbei nach der zu behandelnden Gratstelle.

[0018] Mit der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung wird das Werkstück 2 in einem Granulat enthaltenden trockenen Luftsrom behandelt. Die Ejektoren 16,18,20,22 24 und 26 sind hierbei genau auf die zu behandelnden Gratstellen ausgerichtet, so daß eine gezielte Bearbeitung gewährlei­stet ist. Da mit der Einrichtung unterschiedliche Werk­stücke behandelt werden sollen, ist eine (in Fig. 3 dar­gestellte) Steuereinrichtung vorgesehen, mit der die ein­zelnen Ejektoren getrennt ansteuerbar sind, so daß sowohl der Luftdruck als auch die Strahlzeit und, falls erfor­derlich, unterschiedlich gesteuert werden können. Auf re­lativ engem Raum können hierbei mehrere Ejektoren bzw. Düsen angeordnet sein, ohne daß sie sich gegenseitig stö­ren. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, daß die An­ordnung der Düsen so vorgenommen ist, daß keine im Schat­ten einer anderen Düse liegt.

[0019] Es wird sodann auf Fig. 2 Bezug genommen, die das mit der Einrichtung gemäß Fig. 1 vorbehandelte Werkstück 2 zeigt, welches in einer Hochdruck-Strahl-Einrichtung 42 angeord­net und gehalten ist. Die Hochdruck-Strahl-Einrichtung 42 weist zwei parallel nebeneinander angeordnete Dorne 44,46 auf, deren vordere Abschnitte in Hohlräume des Werk­stückes 2 eingeführt sind und dieses halten. Entsprechend der Geometrie des jeweils zu bearbeitenden Werkstückes können ggf. auch mehr als zwei Dorne oder nur ein Dorn verwendet werden. Der Dorn 44 ist länger ausgeführt als der Dorn 46 und durchragt das Werkstück 2 vollständig. Jeder der Dorne 44,46 weist einen Halteabschnitt 48 bzw. 50 auf und einen Trägerabschnitt 52 bzw. 54. Die Halteab­schnitte 48,50 sind im Durchmesser größer ausgeführt als die Trägerabschnitte 52,54, so daß am Übergang vom Halte­abschnitt zum Trägerabschnitt jeweils eine Ringfläche 56 bzw. 58 gebildet ist, die beim Einführen des Trägerab­schnittes 52,54 in die entsprechenden Bohrungen des Werk­stückes den die Bohrungen begrenzenden Stirnflächen des Werkstückes gegenüberliegend angeordnet wird bzw. an die­sen zur Anlage kommt. Jeder der Dorne 44,46 weist einen Druckmittelanschluß 60,62 auf, der im Halteabschnitt 48,50 radial angeordnet ist und in den jeweils ein Druck­mittelhauptkanal 64,66 mündet. Die Druckmittelhauptkanäle 64,66 weisen jeweils einen radial verlaufenden Abschnitt 68,70 auf, sowie einen davon abzweigenden, sich axial er­streckenden Abschnitt 72,74. Die axial verlaufenden Ab­schnitte 72,74 sind bezüglich der Mittelachse außermittig angeordnet. Ausgehend sowohl von den radial verlaufenden Abschnitten 68,70 als auch den axial verlaufenden Ab­schnitten 72,74 erstrecken sich mehrere Kanalabschnitte, an die jeweils Düsen 76,78,80,82,84 und 86 angeschlossen sind. Die Düsen sind in den Dornen 44,46 so angeordnet, daß sie bei in das Werkstück eingeführten Dorn so nahe wie möglich an der zu bearbeitenden Stelle angeordnet sind. Die Düsen sind zweckmäßig an den entsprechenden Stellen der Dorne eingeschraubt und können sich, je nach Lage der zu bearbeitenden Stelle radial, axial oder schräg verlaufend erstrecken. Das vordere Ende des Dornes 44 weist eine Führungsspitze 88 auf, die aus dem Gehäuse 2 hervorsteht. Gegenüber der Gehäuseöffnung, aus der die Führungsspitze 88 vorsteht und weiteren Gehäuseöffnungen bzw. Bohrungen, die radial verlaufend angeordnet sind, sind mit geringem Abstand von etwa einem Millimeter Ge­genstücke 90,92 angeordnet. Das Gegenstück 90 weist hier­bei eine Ausnehmung 94 auf, in der die Führungsspitze 88 des Dornes 44 angeordnet ist. Entsprechend der Gehäuse­geometrie sind die Trägerabschnitte 52,54 der Dorne ge­stuft ausgeführt. In zweckmäßiger Weise wird das Werk­stück geometrisch in zwei oder mehrere Kammern geteilt. In jeweils einer Kammer ist ein Dorn vorgesehen.

[0020] In den Halteabschnitten 48,50 sind auch Anschlüsse 96,98 untergebracht, in die Sammelleitungen 100 bzw. 102 mün­den. Die Sammelleitungen 100,102 weisen radial verlaufen­de Abschnitte und axial verlaufende Abschnitte auf, wobei die axial verlaufenden Abschnitte 104,106 Mündungen bil­den, die zumindest teilweise innerhalb des Querschnittes der Öffnungen des Gehäuses 2 liegen, durch die die Dorne in das Gehäuse eingeführt sind, so daß das Druckmittel über die Sammelleitungen 100,102 abgeführt werden kann.

[0021] Es wird sodann auf Fig. 3 Bezug genommen, die ein Prin­zipbild der Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken zeigt. Das Werkstück 2 ist auf den Dornen 44,46 gehalten. Die Düsen 76,78,80,82,84 und 86 sind unabhängig von ihrer tatsächlichen Lage nur schematisch angedeutet. Entspre­chendes gilt für die Sammelleitungen 100 bzw. 102. Ausge­hend von einem Behälter 108, der etwa drei Kubikmeter Flüssigkeit (Wasser/Emulsion) aufnehmen kann, führt eine Leitung über ein Rückschlagventil 110 und ein Filter (30 µ) 112 zu einer von einem Motor angetriebenen Pumpe 114 (220 bar, 32 L/min). Ausgehend von der Pumpe Führen zwei Leitungen 116,118 zu den Druckmittelanschlüssen 60,62. In die Leitungen 116,118 ist jeweils ein 2/2-Wege­ventil 120,122 geschaltet, die zweckmäßig elektromagne­tisch betätigbar sind. Von den Anschlüssen 96,98 führen Leitungen 124,126 über Filter (70 µ) 128,130 sowie Drosseln 132,134 und 2/2-Wegeventile 136,138 zu einer Sammelleitung 140, die vor dem Filter 112 in die zur Pum­pe führende Leitung mündet. Ein weiterer Behälter 142 faßt etwa 500 l Flüssigkeit. Von diesem Behälter führt eine Leitung 144 zum Behälter 108. In die Leitung 144 ist ein Filter (100 µ) 144 sowie eine motorgetriebene Pumpe 146 (117 bar, 170 /Lmin) geschaltet.

[0022] Im folgenden ist die Arbeitsweise der Entgratungsvorrich­tung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, beschrieben. Nachdem das Werkstück 2 von den Dornen 44,46 aufgenommen ist, und die Gegenstücke 90,92 in ihre Position gebracht sind, in der sie die Ausgänge nicht vollständig abdich­ten, wird die Pumpe 114 eingeschaltet. Die Ventile 120,122 öffnen und schließen wechselseitig etwa fünf bis 30 Sekunden lang. Das Werkstück wird dann durch weiteres Anlegen der Gegenstück 90,92 noch stärker abgedichtet. Danach öffnen alle Ventile 120,122,136,138 etwa fünf Se­kunden lang. Es folgt dann eine weitere Behandlungsstufe, in der die Ventile 120 und 138 geöffnet und die Ventile 122,136 geschlossen sind. Dieser Vorgang dauert etwa fünf Sekunden. Daran schließt sich ein entsprechender Vorgang an, in dem die Ventile 122,136 fünf Sekunden lang offen sind, während die Ventile 120,138 geschlossen sind. Die­ser Wechselvorgang, der ein Strahlen über die Ventile 120,122 und ein Umlaufspülen bei offenen Ventilen 136,138 beinhaltet, kann sich mehrere Male wiederholen.

Bezugzeichenliste

[0023] 

2 Werkstück

4 Bohrungsmündung

6 Bohrungsmündung

8 Bohrungsmündung

10 Bohrungsmündung

12 Bohrungsmündung

14 Bohrungsmündung

16 Ejektor

18 Ejektor

20 Ejektor

22 Ejektor

24 Ejektor

24 Ejektor

26 Ejektor

28 Halter

30 Mischraum

32 Rohr

34 Rohr

36 Düse

38 Düse

40 Düse

42 Hochdruck-Strahleinrichtung

44 Dorn

46 Dorn

48 Halteabschnitt

50 Halteabschnitt

52 Trägerabschnitt

54 Trägerabschnitt

56 Ringfläche

58 Ringfläche

60 Druckmittelanschluß

62 Druckmittelanschluß

64 Druckmittelhauptkanal

66 Druckmittelhauptkanal

68 Abschnitt

70 Abschnitt

72 Abschnitt

74 Abschnitt

76 Düse

78 Düse

80 Düse

82 Düse

84 Düse

86 Düse

88 Führungsspitze

90 Gegenstück

92 Gegenstück

94 Ausnehmung

96 Anschluß

98 Anschluß

100 Sammelleitung

102 Sammelleitung

104 Abschnitt

106 Abschnitt

108 Behälter

110 Rückschlagventil

112 Filter

114 Pumpe

116 Leitung

118 Leitung

120 2/2-Wegeventil

122 2/2-Wegeventil

124 Leitung

126 Leitung

128 Filter

130 Filter

132 Drossel

134 Drossel

136 2/2-Wegeventil

138 2/2-Wegeventil

140 2/2-Wegeventil

142 Behälter

144 Filter

146 Pumpe

Ansprüche

1. Verfahren zum Entgraten von Werkstücken, wobei die Werkstücke einem Luftsrom, dem ein Granulat beige­mischt ist, ausgesetzt werden, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Werkstücke nach dem Strahlvorgang mittels Luft und Granulat in einem wei­teren Verfahrensschritt mittels einer unter hohem Druck stehenden Flüssigkeit, die insbesondere zumin­dest teilweise aus Wasser besteht, gestrahlt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ziechnet, daß nach dem Hochdruck-Strahlen ein Hochdruck-Spülvorgang erfolgt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hoch­druck-Strahlen bzw. Hochdruck-Spülen mittels mehrerer Strahlen bzw. Spülströme gleichzeitig erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hoch­druck-Strahlen bzw. -Spülen pulsierend bzw. intermit­tierend erfolgt.

5. Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken, wobei die Werkstücke einem Luftstrom, dem Granulat beigemischt ist ausgesetzt werden, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­zeichnet, daß eine erste Einrichtung mit ei­nem Werkstückhalter vorgesehen ist, die zumindest ei­nen, insbesondere jedoch mehrere Ejektoren (16,18,20,­22,24,26) aufweist, über die ein Granulat enthalten­der Luftstrom zuführbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Ejektoren (16,18,20,22,24,­26) Mischeinrichtungen (30) aufweisen, um das Granu­lat dem Luftstrom beizumischen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Ejektoren (16,18,­20,22,24,26) Düsen (36,38,40) unterschiedlicher geo­metrischer Gestalt, insbesondere Flachstrahldüsen, Kegelstrahldüsen und Rundstrahldüsen aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7 da­durch gekennzeichnet, daß die Vor­richtung eine zweite Einrichtung mit einem Werkstück­halter (44,46) aufweist und eine Hochdruck-Strahl-­bzw. Spül-Einrichtung mit einer Hochdruck-Flüssig­keitszufuhr.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Werkstückhalter der Hoch­druck-Strahl-Einrichtung zumindest einen Dorn (44,46) aufweist, um das Werkstück (2) aufzunehmen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Dorn (44,46) zumindest ei­nen Zufuhrkanal (64,66) für eine Hochdruck-Flüssig­keit aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadruch gekenn­zeichnet, daß der Dorn (44,46) zumindest ei­nen Abfuhrkanal (100) für die Flüssigkeit aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge­kennzeichnet, daß vom Zufuhrkanal (64,66) mehrere Zweigkanäle ausgehen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, da­durch gekennzeichnet, daß der Zufuhr­kanal (64,66) bzw. die Zweigkanäle mit Düsen (76,78,­80,82,84,86) versehen sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, da­durch gekennzeichnet, daß die Hoch­druck-Strahl-Einrichtung zumindest ein Abdeckelement (Gegenstück 90 bzw. 92) für im Werkstück vorgesehene Öffnungen aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, da­durch gekennzeichnet, daß die Hoch­druck-Strahl-Einrichtung eine Ventile (120,122,136,­138) aufweisende Steuereinrichtung aufweist.

Zeichnung