DE19904945C2

DE19904945C2 - Device for processing surfaces on the inside of a workpiece

Info

Publication number: DE19904945C2
Application number: DE1999104945
Authority: DE
Inventors: Frank Dahlmanns
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-02-06
Filing date: 1999-02-06
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2019-02-07
Also published as: DE19904945A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bear beitung von Oberflächen an der Innenseite eines Werkstücks, beispielsweise Verschneidungskanten an einer Bohrung.The invention relates to a device for Bear processing of surfaces on the inside of a Workpiece, for example intersection edges a hole.

State of the art

Eine gute Oberflächenbearbeitung wie die Entgratung und Verrundung von Bohrungs- oder Stanzkanten ist für die Funktionsfähigkeit, Sicherheit und Ästhetik von vielen technischen Produkten und Verfahren von wesentlicher Bedeutung. Ein Anwendungsfall, in dem eine exakte Oberflächenbearbeitung mit einer defi nierten Verrundung von Verschnittkanten erforder lich ist, sind beispielsweise Einspritzdüsen für Diesel- oder Ottomotoren. Um eine gute Verwirbelung des Kraftstoff-Luft-Gemischs und damit einen opti malen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors zu errei chen, sind zunehmend höhere Kraftstoffdrücke erfor derlich. Diese stellen hohe Ansprüche an die Ober flächenbeschaffenheit der Bohrungen der Kraftstoff düsen. Zu scharfe Kanten führen zu unerwünschten lokalen Druckmaxima (Spannungsmaxima), die die Lebensdauer der Einspritzdüse beeinträchtigen können. Ein wei teres Problem dabei ist, dass zu bearbeitende Oberflächenbe reiche im Innern eines Werkstücks wie zum Beispiel die Ver schnittkanten beim Aufeinandertreffen zweier Bohrungen nur schwer zugänglich sind.Good surface finishing like deburring and rounding of drilling or punched edges for functionality, safety and aesthetics of many technical products and processes from essential. A use case where an exact surface treatment with a defi ned rounding of cut edges required is, for example, injectors for Diesel or petrol engines. For a good swirl of the fuel-air mixture and thus an opti to achieve paint efficiency of the internal combustion engine increasingly higher fuel pressures are required sary. These place high demands on the waiters surface condition of the holes of the fuel nozzles. Too sharp edges lead to unwanted ones local pressure maxima (voltage maxima) that determine the service life the injector. A white Another problem is that the surface to be machined range inside a workpiece such as the ver only cut edges when two holes meet are difficult to access.

Aus der DE 40 00 403 A1 ist beispielsweise ein Werkzeug zur Bearbeitung von Bohrungen bekannt, bei dem zur Anpassung an verschiedene Bohrungsdurchmesser und Bohrungstoleranzen der selben mit Schleifmittel beschichtete, federnde Drähte vor gesehen sind, die mit ihren Enden in Schlitzen im Umfang ei nes Schaftes geführt sind. Durch Verstellen eines Schraub bolzens am Werkzeug ist die axiale Lage der Drähte innerhalb der Schlitze variierbar, so dass sich die Drähte mehr oder weniger weit ausbauchen. Dadurch kann das Werkzeug auf ver schiedene Durchmesser von zu bearbeitenden Bohrungen ange paßt werden.DE 40 00 403 A1, for example, describes a tool for Machining holes known to adapt to different bore diameters and bore tolerances of the same resilient wires coated with abrasive seen with their ends in slots in the circumference nes shaft are guided. By adjusting a screw The axial position of the wires is inside the tool the slots are variable so that the wires are more or bulge less far. This allows the tool to ver different diameters of holes to be machined be fit.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bearbeitung von Ober flächen in einem Innenraum eines Werkstücks mit den Merkma len des Patentanspruchs 1 weist ein in das Werkstück einschiebba res Druckrohr mit wenigstens einer äußeren Öffnung, ein ela stisches Element mit einer abrasiv wirkenden Oberfläche, welches die Öffnung des Druckrohres verschließt und durch einen Überdruck im Druckrohr im Bereich der Öffnung ausdehnbar ist, und eine Antriebseinrichtung zur periodischen Bewegung der Oberflächenbearbeitungseinrichtung relativ zu dem Werk stück derart auf, dass der ausgedehnte Bereich des elasti schen Elements einen Materialabtrag an dem zu bearbeitenden Oberflächenbereich im Innenraum des Werkstücks hervorruft. Die erfindungsgemäße Oberflächenbearbeitungsvorrichtung hat den Vorteil, dass gezielt nur die entgratenden oder abzurun denden Kanten oder Durchbrüche bearbeitet werden können, während die sonstigen Innenflächen nicht beschädigt werden. Durch den Flüssigkeits- und/oder Gasdruck in dem Druck rohr dehnt sich das elastische Element an einem Be reich ausgewölbt, so daß sich eine günstige Form insbesondere für die Bearbeitung von ellipsenförmi gen Verschneidungskanten beim Aufeinandertreffen zweier Bohrungen ergibt. Der Flüssigkeits- und/oder Gasdruck sorgt für eine elastische Gegenkraft. Die Schleifbewegung wird durch eine periodische Bewe gung der Bearbeitungsvorrichtung relativ zu dem Werkzeug hervorgerufen.The device for machining upper according to the invention surfaces in an interior of a workpiece with the characteristics len of claim 1 has a einschiebba in the workpiece res pressure pipe with at least one outer opening, an ela static element with an abrasive surface, which closes the opening of the pressure pipe and through a Excess pressure in the pressure pipe can be expanded in the area of the opening and a drive device for periodic movement the surface treatment device relative to the plant piece in such a way that the extended area of the elastic elements remove the material to be machined Surface area in the interior of the workpiece. The surface processing device according to the invention has the advantage that targeted only the deburring or run down edges or openings can be processed, while the other inner surfaces are not damaged. By the liquid and / or gas pressure in the pressure tube, the elastic element expands on a be richly arched, so that a favorable shape especially for the processing of elliptical against intersection edges when they meet two holes results. The liquid and / or Gas pressure ensures an elastic counterforce. The Grinding movement is by a periodic movement tion of the processing device relative to that Tool.

Eine bevorzugte Variante der erfindungsgemäßen Oberflächenbearbeitungsvorrichtung weist ein Druckrohr, im folgenden auch Innenrohr genannt mit einer äußeren Öffnung, ein gegenüber dem Druckrohr beziehungsweise Innenrohr abgedichtetes Außenrohr mit einer Mehr zahl von umfangsseitigen Öffnungen auf, wobei das elastische Element die Öffnungen des Außenrohres abdeckt und die Öffnung des Innenrohres durch Dre hung desselben um seine Längsachse mit der zu bear beitenden Stelle im Innenraum des Werkstücks in Übereinstimmung bringbar ist. Diese bevorzugte Va riante der Erfindung hat den Vorteil, daß der ge samte Umfang des elastischen Elements genutzt wer den kann, da durch Verdrehung des Innenrohres rela tiv zu dem Außenrohr verschiedene Stellen des ela stischen Elementes jeweils mit Druck beaufschlagt und als aktive Oberfläche verwendet werden können. A preferred variant of the invention Surface treatment device has a pressure pipe, in the following also called inner tube with an outer opening, one opposite Pressure tube or inner tube sealed outer tube with a more number of peripheral openings, the elastic element the openings of the outer tube covers and the opening of the inner tube by Dre hung it around its longitudinal axis with the bear processing point in the interior of the workpiece Agreement can be brought. This preferred Va Riante of the invention has the advantage that the ge Whole extent of the elastic element used can, because by turning the inner tube rela tiv to the outer tube different places of the ela tical element each pressurized and can be used as an active surface.

Als Druckmedium kann eine Flüssigkeit, beispiels weise Öl oder ein Gas, beispielsweise Druckluft verwendet werden. Das elastische Element weist an seiner Oberfläche vorzugsweise abrasiv wirkende Fa sern, beispielsweise aus Nylon oder beschichtetem Metallmaterial auf.A liquid, for example such as oil or a gas, such as compressed air be used. The elastic element instructs its surface preferably abrasive star, for example made of nylon or coated Metal material.

Die Antriebseinrichtung erzeugt vorzugsweise eine ellipsenförmige Relativbewegung der Oberflächenbe arbeitungsvorrichtung relativ zum Werkstück. Ein derartige Bewegung ist insbesondere vorteilhaft zur Bearbeitung von ellipsenförmigen Verschnittkanten beim Aufeinandertreffen zweier Bohrungen.The drive device preferably generates one elliptical relative movement of the surface working device relative to the workpiece. On such movement is particularly advantageous for Processing of elliptical cut edges when two holes meet.

Vorzugsweise ist das elastische Element mittels ei ner Umfangsnut am Druckrohr befestigt.The elastic element is preferably by means of egg ner circumferential groove attached to the pressure pipe.

Zur besseren Abstützung der Bearbeitungsvorrichtung kann diese ein oder mehrere Abstützelemente mit ei ner gleitfähigen Oberfläche beispielsweise aus Me tall oder Kunststoff aufweisen.For better support of the processing device can this one or more support elements with egg ner slippery surface, for example made of Me tall or plastic.

drawings

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevor zugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen im Detail erläutert, in denen The invention is based on before preferred embodiments with reference to the accompanying drawings are explained in detail, in which

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines er sten Ausführungsbeispiels der erfin dungsgemäßen Oberflächenbearbeitungs vorrichtung ist; Fig. 1 is a schematic representation of a he first embodiment of the inventive surface treatment device;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II der Bearbeitungsvorrichtung von Fig. 1 ist; Fig. 2 is a cross-sectional view along the line II-II of the processing apparatus of Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfin dungsgemäßen Oberflächenbearbeitungs vorrichtung ist; und Fig. 3 is a schematic representation of a second embodiment of the inventive surface treatment device; and

Fig. 4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV von Fig. 3 ist. FIG. 4 is a cross-sectional view along line IV-IV of FIG. 3.

Description of exemplary embodiments

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Oberflächenbearbeitungsvorrich tung. Diese weist ein Druckrohr 2 aus einem geeig neten Werkstoff wie Metall oder Kunststoff mit vor zugsweise zylindrischem Querschnitt auf, das in ei nen zu bearbeitenden Innenraum eines Werkstückes 6 einschiebbar ist. Die Form des Druckrohrs ist dabei vorteilhaft der Form des Innenraumes 7, beispielsweise einer Bohrung im Werkstück 6, angepaßt. In die Bohrung 7 können beispielsweise weitere Bohrun gen 11 münden, die im Schnittbereich eine ellipsen förmige Verschnittkante 8 bilden, die entgratet und/oder verrundet werden soll. Dazu ist an dem Druckrohr 2 ein elastisches Element 3 mit einer ab rasiv wirkenden Oberflächenbeschichtung aus Kuns stofffasern oder beschichtetem Metallmaterial vor gesehen. Das elastische Element 3 deckt eine äußere Öffnung 4 in dem Druckrohr 2 ab, wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist. Erzeugt man im Innern des Druckrohrs 2 mittels eines Druckmediums, das eine Flüssigkeit wie Öl oder Wasser oder ein Gas wie Druckluft sein kann, einen Überdruck, so strömt das Druckmedium durch die Öffnung 4 und erzeugt ei ne Ausbeulung des elastischen Elementes 3. Der Druck im Druckrohr und die Elastizität des elastischen Elements 3 werden vorzugsweise so gewählt, daß die entstehende Ausbeulung den Dimensionen der zu ver arbeitenden Schnittkante entspricht. Durch eine (nicht dargestellte) Antriebseinrichtung wie einem Exzenter, einer Kurvenscheibe oder dergleichen wird eine periodische Bewegung der Bearbeitungsvorrich tung 1 relativ zum Werkstück 6 erzeugt. Diese Bewe gung kann vorzugsweise ellipsenförmig sein, wie durch eine gestrichelte Pfeillinie auf der rechten Seite des Druckrohrs 2 schematisch angedeutet ist. Mittels der abrasiven Beschichtung an dem ausgebeulten Bereich des elastischen Elements 3, der ge rade an der Position der zu bearbeitenden Ver schnittkante angeordnet ist, wird der gewünschte Materialabtrag erzielt. Selbstverständlich kann die Oberflächenbearbeitungsvorrichtung mit mehreren elastischen Elementen 3 versehen sein, um mehrere Verschnittkanten 8 gleichzeitig zu bearbeiten. Der Abstand der einzelnen elastischen Elemente 3 von einander muß dann natürlich dem Abstand der zu be arbeitenden Bohrungen entsprechen. Damit ist bei der industriellen Massenfertigung von gleichartigen Werkstücken eine erhebliche Zeit- und damit Ko stenersparnis möglich. Fig. 1 shows a first embodiment of the surface processing device according to the invention. This has a pressure tube 2 made of a suitable material such as metal or plastic with a preferably cylindrical cross section, which can be inserted into an interior of a workpiece 6 to be machined. The shape of the pressure tube is advantageously adapted to the shape of the interior 7 , for example a bore in the workpiece 6 . For example, further holes 11 can open into the bore 7 , which in the cutting area form an elliptical cutting edge 8 which is to be deburred and / or rounded. For this purpose, an elastic element 3 with an abrasive surface coating made of plastic fibers or coated metal material is seen on the pressure pipe 2 . The elastic element 3 covers an outer opening 4 in the pressure tube 2 , as can be seen in particular from FIG. 2. If you create an excess pressure in the interior of the pressure tube 2 by means of a pressure medium, which can be a liquid such as oil or water or a gas such as compressed air, the pressure medium flows through the opening 4 and produces a bulge of the elastic element 3 . The pressure in the pressure tube and the elasticity of the elastic element 3 are preferably chosen so that the bulge that arises corresponds to the dimensions of the cutting edge to be processed. A (not shown) drive device such as an eccentric, a cam or the like generates a periodic movement of the processing device 1 relative to the workpiece 6 . This movement can preferably be elliptical, as is indicated schematically by a dashed arrow line on the right side of the pressure pipe 2 . By means of the abrasive coating on the bulged area of the elastic element 3 , which is arranged straight at the position of the cutting edge to be machined, the desired material removal is achieved. Of course, the surface processing device can be provided with a plurality of elastic elements 3 in order to process a plurality of cutting edges 8 at the same time. The distance between the individual elastic elements 3 from each other must then of course correspond to the distance between the holes to be machined. This enables considerable time and thus cost savings in the industrial mass production of similar workpieces.

Die Oberflächenbearbeitungsvorrichtung 1 kann vor zugsweise ein Abstützelement 5 zur Positionierung der Vorrichtung 1 in der Werkstückbohrung 7 aufwei sen. Dieses Abstützelement 5 kann beispielsweise als Metall- oder Teflonring mit gleitfähiger Ober fläche ausgebildet sein.The surface processing device 1 can preferably have a support element 5 for positioning the device 1 in the workpiece bore 7 . This support element 5 can be formed, for example, as a metal or Teflon ring with a slidable upper surface.

Fig. 3 zeigt schematisch ein zweites Ausführungs beispiel der erfindungsgemäßen Oberflächenbearbei tungsvorrichtung 1. Im Unterschied zu dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel weist die in Fig. 3 und 4 gezeigte Bearbeitungsvorrich tung ein Innenrohr 2 und ein Außenrohr 9 auf, die gegeneinander abgedichtet sind. Dabei muß die Abdichtung nicht hermetisch dicht sein; ein gewisser Durchfluß des Druckmediums ist aus Reinigungsgrün den sogar vorteilhaft. Das Innenrohr 2 weist wie das Druckrohr 2 gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 eine äußere Öffnung 4 auf, während das Au ßenrohr 9 eine Mehrzahl umfangsseitiger Öffnungen 10 aufweist. Ist die innere Öffnung 4 mit einer der äußeren Öffnungen 10 ausgerichtet, so strömt das Druckmedium durch die beiden Öffnungen 4, 10 und ruft wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel eine Ausbeulung des elastischen Elements 3 hervor, das an dem Außenrohr 9 beispielsweise mittels einer Um fangsnut angebracht ist. Die Ausbeulung dient wie im ersten Ausführungsbeispiel als Schleifwerkzeug. Jedoch können durch Drehung des Innenrohres relativ zum Außenrohr verschiedene umfangsseitige Bereiche des elastischen Elements 3 als Schleifmedium ver wendet werden. Ist ein erster Bereich abgenutzt, so kann durch Drehung des Innenrohres ein anderer Be reich des elastischen Elements als Schleifwerkzeug verwendet werden. Die Lebensdauer der elastischen Elemente 3 ist daher erhöht. Fig. 3 shows schematically a second embodiment example of the surface processing device 1 according to the invention. In contrast to the first exemplary embodiment shown in FIG. 1, the processing device shown in FIGS. 3 and 4 has an inner tube 2 and an outer tube 9 which are sealed off from one another. The seal does not have to be hermetically sealed; a certain flow of the pressure medium is even advantageous for cleaning reasons. The inner tube 2 , like the pressure tube 2 according to the exemplary embodiment of FIG. 1, has an outer opening 4 , while the outer tube 9 has a plurality of peripheral openings 10 . If the inner opening 4 is aligned with one of the outer openings 10 , the pressure medium flows through the two openings 4 , 10 and, like in the first exemplary embodiment, causes a bulge in the elastic element 3 , which is attached to the outer tube 9, for example by means of a circumferential groove is. As in the first exemplary embodiment, the bulge serves as a grinding tool. However, by rotating the inner tube relative to the outer tube, various peripheral areas of the elastic element 3 can be used as the grinding medium. If a first area is worn, another area of the elastic element can be used as a grinding tool by rotating the inner tube. The service life of the elastic elements 3 is therefore increased.

Claims

1. Device for processing surfaces on the inside of a workpiece ( 6 ), comprising:
a pressure tube ( 2 ) which can be pushed into the workpiece ( 6 ) and has at least one outer opening ( 4 ),
an elastic element ( 3 ) with an abrasive surface, which closes the opening ( 4 ) of the pressure tube ( 2 ) and can be expanded by an overpressure in the pressure tube ( 2 ) in the region of the opening ( 4 ), and
a drive device for the periodic movement of the surface processing device ( 1 ) relative to the workpiece ( 6 ) in such a way that the extended area of the elastic element ( 3 ) causes material to be removed at the point on the workpiece surface to be machined.

2. Device according to claim 1, characterized by
an outer tube ( 9 ) sealed with respect to the pressure tube ( 2 ) and having a plurality of circumferential openings ( 10 ),
wherein the elastic element ( 3 ) covers the openings ( 10 ) of the outer tube ( 9 ), and the openings ( 4 ) of the pressure tube res ( 2 ) by rotating the pressure tube ( 2 ) about its longitudinal face with the point to be machined on the workpiece ( 6 ) can be brought into agreement.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that between the pressure tube ( 2 ) and outer tube ( 9 ) a seal is formed which allows a fixed flow of the pressure medium around.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the elastic element ( 3 ) has abrasive fibers.

5. The device according to claim 4, characterized in that the abrasive fibers made of nylon or coated metal are trained material.

6. The device according to claim 1, characterized in that the elastic element ( 3 ) is fastened by means of a circumferential groove on the pressure tube ( 2 ) and / or outer tube ( 9 ).

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized by a circumferential supporting element ( 5 ).

8. The device according to claim 7, characterized in that the support element ( 5 ) has a slidable surface made of tall or plastic.