DE102006037069B4

DE102006037069B4 - Method for modifying a hole surface

Info

Publication number: DE102006037069B4
Application number: DE200610037069
Authority: DE
Inventors: Takamitsu Kuroe; Hiromichi Morita; Fumiyoshi Kano; Noriyasu Inomata; Yoshifumi Ito; Akihito Matsumoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-08-19
Filing date: 2006-08-08
Publication date: 2013-08-22
Anticipated expiration: 2026-08-09
Also published as: JP2007050492A; DE102006037069A1; JP4581910B2

Abstract

Verfahren zur Modifikation einer Innenfläche eines Lochs durch Einspritzen eines einen vorgegebenen Wasserdruck aufweisenden Wasserstrahls in das Loch, das in einem Werkstück ausgebildet ist, wobei dieser Wasserstrahl ein zweischichtiger Wasserstrahl ist, der aus einem Hochdruckwasserstrahl und einem den Hochdruckwasserstrahl umgebenden Niederdruckwasserstrahl besteht und kavitationserzeugende Blasen enthält, ein Strömungssteuerelement eine Reflexionsfläche aufweist, an der der Wasserstrahl reflektiert wird, und innerhalb dieses Lochs angeordnet ist, ein Abstand zwischen diesem Strömungssteuerelement und der Innenfläche des Lochs nicht größer ist als 400 μm, wobei das Werkstück an der Innenfläche dieses Lochs mit der Öffnung eines dieses Loch kreuzenden Querlochs versehen ist, die Reflexionsfläche des Strömungssteuerelements schräg verläuft, um einen vorgegebenen Winkel gegenüber der Achsrichtung dieses Lochs einzunehmen, und der Wasserstrahl an der Reflexionsfläche des Strömungssteuerelements reflektiert und über diese gegen das Querloch gerichtet wird und der die kavitationserzeugenden Blasen enthaltende Wasserstrahl veranlaßt wird, auf die Durchdringungskanten dieses Lochs und des Querlochs und/oder die Innenfläche des Querlochs aufzuprallen.A method of modifying an inner surface of a hole by injecting a water jet having a predetermined water pressure into the hole formed in a workpiece, said water jet being a two-layer water jet consisting of a high-pressure water jet and a low-pressure water jet surrounding the high-pressure water jet and containing cavitation-generating bubbles; a flow control element has a reflection surface on which the water jet is reflected, and is disposed inside this hole, a distance between this flow control element and the inner surface of the hole is not larger than 400 μm, the workpiece at the inner surface of this hole having the opening of a hole Hole crossing transverse hole, the reflection surface of the flow control element is inclined to take a predetermined angle to the axial direction of this hole, and the water jet at the reflection surface the flow control element is reflected and directed via this against the transverse hole and the jet of water containing the cavitation-generating bubbles is caused to impinge on the penetration edges of this hole and the transverse hole and / or the inner surface of the transverse hole.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Modifikation einer Lochoberfläche, das einen unter Hochdruck stehenden, kavitationserzeugende Blasen enthaltenden Wasserstrom gegen eine innere Oberfläche eines in einem metallischen Teil oder anderem Werkstück vorgesehenen Lochs spritzt, so daß eine pressende Kraft zur Reinigung usw. auf die Oberfläche des Werkstücks ausgeübt wird.The present invention relates to a method of modifying a hole surface which injects a high-pressure, cavitation-generating bubbles containing water flow against an inner surface of a provided in a metallic part or other workpiece hole so that a pressing force for cleaning, etc. on the surface of the Workpiece is exercised.

2. Beschreibung des Standes der Technik2. Description of the Related Art

Beim Aufbringen einer Druckbelastung auf ein metallisches Teil um Grate zu entfernen, die an bearbeiteten Stellen des metallischen Teils ausgebildet sind oder um auf der Oberfläche des metallischen Teils abgelagerten Schmutz wegzuputzen, gibt es ein Verfahren, einen kavitationserzeugende Blasen enthaltenden Hochdruckwasserstrahl gegen die Oberfläche des metallischen Teils zu spritzen. Das heißt, der große Anpralldruck, der örtlich entsteht, wenn die kavitationserzeugenden Blasen auf der Oberfläche des metallischen Teils kollabieren, ermöglicht es, die Oberfläche des metallischen Teils einer Druckbelastung auszusetzen und sie auf andere Weise zu bearbeiten.When applying a compressive load to a metal part to remove burrs formed at machined positions of the metallic part or to scrape off dirt deposited on the surface of the metallic part, there is a method of blasting high pressure water jet containing cavitation generating bubbles against the surface of the metallic part to inject. That is, the large impact pressure locally generated when the cavitation-generating bubbles collapse on the surface of the metallic part makes it possible to subject the surface of the metallic part to compressive stress and otherwise work it.

Als ein Verfahren zur Oberflächenmodifikation bei einem metallischen Teil wurde die Technik offenbart, die Innenfläche eines Rohrs im Wasser einer Klopfbearbeitung auszusetzen (Japanische Patentveröffentlichung JP 10-76467 A ). Bei dieser Technik werden eine Düse und ein konisches Widerstandselement in das im Wasser befindliche Rohr eingesetzt. Das konische Widerstandselement reduziert die Größe des Kanals und verursacht dadurch einen Druckanstieg, wodurch die gebildeten, kavitationserzeugenden Blasen zum Kollabieren zwischen dem Widerstandselement und der Innenfläche des Rohrs veranlaßt werden.As a method for surface modification of a metallic part, there has been disclosed the technique of exposing the inner surface of a pipe in the water to knocking (Japanese Patent Publication JP 10-76467 A ). In this technique, a nozzle and a conical resistance element are inserted into the tube in the water. The conical resistance element reduces the size of the channel and thereby causes a pressure increase, causing the cavitation-generating bubbles formed to collapse between the resistance element and the inner surface of the tube.

Jedoch ist es bei dem obigen Arbeitsverfahren für die Ausbildung der kavitationserzeugenden Blasen im Wasser erforderlich, das Hochdruckwasser zu veranlassen, zum hinteren Ende des konischen Widerstandselements zu fließen. Das heißt, ein ausreichend großer Abstand von beispielsweise 1,5 mm oder mehr ist zwischen der Innenfläche des Rohrs und dem konischen Widerstandselement erforderlich. Aus diesem Grunde fließen die kavitationserzeugenden Blasen schließlich vom obigen Abstandsbereich zum hinteren Ende des Widerstandselements, so daß die Klopfbearbeitung schwierig wird.However, in the above working method for forming the cavitation-generating bubbles in the water, it is necessary to cause the high-pressure water to flow to the rear end of the conical resistance element. That is, a sufficiently large distance of, for example, 1.5 mm or more is required between the inner surface of the tube and the conical resistance element. For this reason, the cavitation-generating bubbles eventually flow from the above clearance area to the rear end of the resistive element, so that the knocking becomes difficult.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, angesichts der obigen Probleme des Standes der Technik ein Verfahren zur Modifikation einer Lochoberfläche zu schaffen, das es ermöglicht, die Innenfläche eines in einem Werkstück ausgebildeten Lochs wirkungsvoll zu modifizieren.An object of the present invention is to provide a method of modifying a hole surface in view of the above problems of the prior art, which makes it possible to effectively modify the inner surface of a hole formed in a workpiece.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Modifikation einer Innenfläche eines Lochs durch Einspritzen eines einen vorgegebenen Wasserdruck aufweisenden Wasserstrahls in ein in einem Werkstück ausgebildetes Loch vorgesehen, wobei dieser Wasserstrahl ein zweischichtiger Wasserstrahl ist, der aus einem Hochdruckwasserstrahl und einem den Hochdruckwasserstrahl umgebenden Niederdruckwasserstrahl besteht und kavitationserzeugende Blasen enthält, ein Strömungssteuerelement eine Reflexionsfläche aufweist, an der der Wasserstrahl reflektiert wird, und innerhalb dieses Lochs angeordnet ist, ein Spiel zwischen diesem Strömungssteuerelement und der Innenfläche des Lochs nicht größer ist als 400 μm und dieser Hochdruckwasserstrahl derart eingespritzt und an dieser Reflexionsfläche reflektiert wird, daß der Wasserstrahl auf die Innenfläche des Lochs aufprallt. Ferner ist gemäß der vorliegenden Erfindung das obige Werkstück an der Innenfläche dieses Lochs mit der Öffnung eines dieses Loch kreuzenden Querlochs versehen, die Reflexionsfläche des Strömungssteuerelements verläuft schräg, um einen vorgegebenen Winkel gegenüber der Achsrichtung des Lochs einzunehmen, und der Wasserstrahl wird an der Reflexionsfläche des Strömungssteuerelements reflektiert und über diese gegen das Querloch gerichtet und der die kavitationserzeugenden Blasen enthaltende Wasserstrahl wird veranlaßt, auf die Durchdringungskanten des Lochs und des Querlochs und/oder die Innenfläche des Querlochs aufzuprallen.According to the present invention, there is provided a method of modifying an inner surface of a hole by injecting a water jet having a predetermined water pressure into a hole formed in a workpiece, said water jet being a two-layered water jet consisting of a high pressure water jet and a low pressure water jet surrounding the high pressure water jet cavitation-generating bubbles contains, a flow control element has a reflection surface on which the water jet is reflected, and is disposed within this hole, a clearance between this flow control element and the inner surface of the hole is not greater than 400 microns and injected this high-pressure water jet and reflected at this reflection surface is that the water jet impinges on the inner surface of the hole. Further, according to the present invention, the above workpiece is provided on the inner surface of this hole with the opening of a transverse hole crossing this hole, the reflecting surface of the flow control member is inclined to take a predetermined angle with respect to the axial direction of the hole, and the water jet is applied to the reflecting surface of the hole Flow control element is reflected and directed through this against the transverse hole and the water jet containing the cavitation-generating bubbles is caused to ricochet on the penetration edges of the hole and the transverse hole and / or the inner surface of the transverse hole.

Auf diese Weise ist es möglich, den Wasserstrahl wirkungsvoll in das Querloch einzuleiten und ein wirkungsvolles Kollabieren der kavitationserzeugenden Blasen an den Durchdringungskanten oder der Innenfläche der Querbohrung herbeizuführen. Dadurch können die Durchdringungskanten oder die Innenfläche des Querlochs leistungsfähig modifiziert werden.In this way, it is possible to effectively introduce the jet of water into the transverse hole and effectively collapse the cavitation-generating bubbles at the penetrating edges or Inner surface of the transverse bore bring about. Thereby, the penetrating edges or the inner surface of the lateral hole can be efficiently modified.

Als nächstes werden die Aktion und die Wirkungen der vorliegenden Erfindung erläutert. Beim oben genannten Verfahren zur Modifikation einer Lochoberfläche wird der Wasserstrahl, der die durch das Ausspritzen des Hochdruckwasserstrahls und das Ausspritzen eines diesen umgebenden Niederdruckwasserstrahls gebildeten kavitationserzeugenden Blasen enthält, an der Reflexionsfläche des Strömungssteuerelements reflektiert.Next, the action and effects of the present invention will be explained. In the above-mentioned method of modifying a hole surface, the water jet containing the cavitation-generating bubbles formed by the ejection of the high-pressure water jet and the ejection of a low-pressure water jet surrounding it is reflected on the reflection surface of the flow control element.

Des weiteren wird es durch die Bemessung eines Abstands zwischen dem Strömungssteuerelement und der Lochinnenfläche des Werkstücks auf nicht mehr als 400 μm möglich, die kavitationserzeugenden Blasen daran zu hindern, zum hinteren Ende des Strömungssteuerelements zu fließen. Außerdem befähigt der schnelle Druckanstieg des Wasserstrahls in der Umgebung der Reflexionsfläche aufgrund der Reflexion des Hochdruckwasserstrahls an der Reflexionsfläche die kavitationserzeugenden Blasen wirkungsvoll zu kollabieren. Zu diesem Zeitpunkt tritt örtlich ein extrem großer Stoßdruck auf, so daß eine Druckbelastung mit ausreichender Größe auf die Lochinnenfläche im Werkstück übertragen werden kann. Das heißt, auf die Lochinnenfläche kann wirkungsvoll eine Druckbelastung ausgeübt werden. Außerdem können, wenn Grate auf der Lochoberfläche vorhanden sind, diese Grate wirksam entfernt werden. Falls dort Schmutz abgelagert ist, wird der Schmutz wirkungsvoll weggeputzt.Further, by dimensioning a distance between the flow control element and the inner hole surface of the workpiece to not more than 400 μm, it becomes possible to prevent the cavitation-generating bubbles from flowing to the rear end of the flow control element. In addition, the rapid pressure increase of the water jet in the vicinity of the reflecting surface due to the reflection of the high-pressure water jet on the reflecting surface effectively enables the cavitation-generating bubbles to collapse. At this time, an extremely large impact pressure locally occurs, so that a pressure load of sufficient magnitude can be transmitted to the inner hole surface in the workpiece. That is, on the hole inner surface can be effectively exerted a pressure load. In addition, if burrs are present on the hole surface, these burrs can be effectively removed. If dirt is deposited there, the dirt is effectively cleaned off.

Somit ist es weiterhin möglich, ein Verfahren zur Modifikation einer Lochoberfläche vorzusehen, das fähig ist, die Innenfläche eines in einem Werkstück vorgesehenen Lochs leistungsfähig zu modifizieren.Thus, it is further possible to provide a method of modifying a hole surface capable of efficiently modifying the inner surface of a hole provided in a workpiece.

Dabei kann das Werkstück beispielsweise aus Metall, Kunststoff, Keramik, usw. gefertigt sein. Des weiteren kann das obige Verfahren zur Modifikation einer Lochoberfläche beispielsweise in Fällen benutzt werden, in denen eine Druckbelastung (Schlagbearbeitung) auf die innere Lochoberfläche ausgeübt werden soll, Grate entfernt werden sollen oder Schmutz entfernt werden soll.In this case, the workpiece may be made of metal, plastic, ceramic, etc., for example. Further, the above method of modifying a hole surface may be used, for example, in cases where a pressure load (impact treatment) is to be applied to the inner hole surface, burrs are to be removed, or dirt is to be removed.

Weiterhin besitzt das obige Querloch eine Öffnung, die auf der von den Durchdringungskanten abgewandten Seite in die Oberfläche des Werkstücks ausmündet und zur Einstellung des Ausflusses des Wasserstrahls aus der Öffnung ein Durchflußsteuermittel zur Steuerung des Durchflusses des Wasserstrahls von der Öffnung benutzt wird In diesem Falle kann der Durchfluß des Wasserstrahls eingestellt werden und die kavitationserzeugenden Blasen können im Querloch in einem optimalen Zustand für die Oberflächenmodifikation des Querlochs zum Kollabieren gebracht werden.Furthermore, the above transverse hole has an opening which opens on the side facing away from the Durchdringungskanten in the surface of the workpiece and for adjusting the outflow of the water jet from the opening, a flow control means for controlling the flow of the water jet from the opening is used in this case, the Flow of the water jet can be adjusted and the cavitation-generating bubbles can be brought to collapse in the transverse hole in an optimal state for the surface modification of the transverse hole.

Alternativ besitzt das obige Querloch eine Öffnung, die auf der von den Durchdringungskanten abgewandten Seite in die Oberfläche des Werkstücks ausmündet und die Öffnung wird mit einem Verschlußstopfen zum Verschließen der Öffnung versehen. In diesem Falle wird leicht ein stehender Bereich des Wasserstrahls innerhalb des Querlochs oder in dessen Nähe ausgebildet. Deshalb können die in das Querloch eingeleiteten kavitationserzeugenden Blasen wirkungsvoll an den Durchdringungskanten oder der Innenfläche des Querlochs zum Kollabieren gebracht und die Oberfläche der Querbohrung kann wirkungsvoll modifiziert werden.Alternatively, the above transverse hole has an opening which opens on the side remote from the penetration edge into the surface of the workpiece and the opening is provided with a closure plug for closing the opening. In this case, a stagnant portion of the water jet is easily formed within or near the lateral hole. Therefore, the cavitation-inducing bubbles introduced into the transverse hole can be effectively collapsed at the penetrating edge or the inner surface of the lateral hole, and the surface of the transverse bore can be effectively modified.

Des weiteren wird vorzugsweise eine doppelte Düse mit einer ersten Ausspritzöffnung zum Ausspritzen des Hochdruckwasserstrahls und einer zweiten, die erste Ausspritzöffnung umgebenden Ausspritzöffnung zum Ausspritzen des Niederdruckwasserstrahls in Wasser angeordnet und der Wasserstrahl aus der doppelten Düse in Richtung auf die Luft ausgespritzt. In diesem Falle können die kavitationserzeugenden Blasen im Wasserstrahl auf einer frühen Stufe ausgebildet werden, das heißt, die Kavitationskollapsenergie kann in einer Position erzeugt werden, die nahe an der Düsenspitze der doppelten Düse liegt. Deshalb ist es selbst dann, wenn der Abstand zwischen dem Werkstück und der doppelten Düse verkürzt wird, möglich, die Oberfläche des Lochs ausreichend durch die kavitationserzeugenden Blasen zu modifizieren. Als Ergebnis ist es möglich, die Oberfläche einer bestimmten Stelle des Lochs wirkungsvoll zu modifizieren.Furthermore, a double nozzle having a first ejection opening for ejecting the high-pressure water jet and a second ejection opening surrounding the first ejection opening for ejecting the low-pressure water jet into water is preferably arranged, and the water jet is ejected from the double nozzle toward the air. In this case, the cavitation-generating bubbles in the water jet can be formed at an early stage, that is, the cavitation collapse energy can be generated in a position close to the nozzle tip of the double nozzle. Therefore, even if the distance between the workpiece and the double nozzle is shortened, it is possible to sufficiently modify the surface of the hole by the cavitation-generating bubbles. As a result, it is possible to effectively modify the surface of a specific location of the hole.

Alternativ ist es möglich, den Wasserstrahl aus einer doppelten Düse mit einer ersten Ausspritzöffnung zum Ausspritzen des Hochdruckwasserstrahls und einer zweiten, die erste Ausspritzöffnung umgebende Ausspritzöffnung zum Ausspritzen des Niederdruckwasserstrahls auszuspritzen, wobei die erste Ausspritzöffnung den Hochdruckwasserstrahl in einem Zustand ausspritzt, in welchem die Spitze der ersten Ausspritzöffnung in das Loch eingesetzt ist. In diesem Falle ist es möglich, den Hochdruckwasserstrahl einzuspritzen und an der Reflexionsfläche des innerhalb des Lochs angeordneten Strömungssteuerelements zu reflektieren, ohne einen Druckabfall zu verursachen. Deshalb wird eine wirkungsvolle Modifikation der Lochoberfläche möglich.Alternatively, it is possible to eject the jet of water from a double nozzle having a first ejection port for ejecting the high pressure water jet and a second ejection port surrounding the first ejection port for ejecting the low pressure water jet, the first ejection port ejecting the high pressure water jet in a state in which the tip of the first ejection opening is inserted into the hole. In this case, it is possible to inject the high-pressure water jet and to reflect on the reflection surface of the flow control element disposed inside the hole without causing a pressure drop. Therefore, an effective modification of the hole surface becomes possible.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Diese und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt, die folgendes zeigen:These and other objects and features of the present invention will become more apparent from the following description of the preferred embodiments taken with reference to the accompanying drawings, in which:

1 einen Querschnitt, der ein Verfahren zur Modifikation einer Lochoberfläche gemäß dieser Offenbarung darstellt; 1 FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method of modifying a hole surface according to this disclosure; FIG.

2 einen Querschnitt durch ein mit einem Strömungssteuerelement versehenes Werkstück gemäß dieser Offenbarung; 2 a cross section through a provided with a flow control element workpiece according to this disclosure;

3 eine Gesamtansicht eines Systems zur Ausbildung eines Wasserstrahls gemäß dieser Offenbarung; 3 an overall view of a system for forming a water jet according to this disclosure;

4 einen Querschnitt, der ein Verfahren zur Modifikation einer Lochoberfläche bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, 4 Fig. 12 is a cross section showing a method of modifying a hole surface in a first embodiment of the present invention;

5 einen Querschnitt durch ein mit einem Strömungssteuerelement versehenes Werkstück gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 5 a cross section through a provided with a flow control element workpiece according to the first embodiment of the present invention;

6 einen Querschnitt, der ein Verfahren zur Modifikation einer Lochoberfläche gemäß dieser Offenbarung darstellt, 6 FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a method of modifying a hole surface according to this disclosure; FIG.

7 einen Querschnitt durch ein mit einem Strömungssteuerelement versehenes Werkstück gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 7 a cross section through a provided with a flow control element workpiece according to a second embodiment of the present invention;

8 einen Querschnitt durch ein mit einem Strömungssteuerelement versehenes Werkstück bei einem Vergleichsversuch und 8th a cross section through a provided with a flow control element workpiece in a comparative experiment and

9 ein Schaubild der Beziehung zwischen dem Abstand und der abgetragenen Menge bei ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 9 12 is a graph of the relationship between the distance and the amount removed in the first embodiment of the present invention.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Zunächst wird ein Verfahren zur Modifikation einer metallischen Lochoberfläche gemäß dieser Offenbarung unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 erläutert. Das Verfahren zur Modifikation einer Lochoberfläche, wie es in den 1 und 2 gezeigt ist, ist ein Verfahren zur Modifikation der inneren Oberfläche 311 einer an der Oberfläche eines Werkstücks 3 ausgebildeten Hauptbohrung 31.First, a method of modifying a metallic hole surface according to this disclosure will be described with reference to FIGS 1 to 3 explained. The method of modifying a hole surface as described in U.S. Pat 1 and 2 is a method of modifying the inner surface 311 one on the surface of a workpiece 3 trained main drilling 31 ,

Das heißt, es wird zunächst ein Strömungssteuerelement 6 mit einer Reflexionsfläche 61, die gegenüber der axialen Z-Richtung der Hauptbohrung 31 einen Winkel von 90 Grad aufweist, innerhalb der Hauptbohrung 31 angeordnet. Danach wird ein kavitationserzeugende Blasen enthaltender Wasserstrahl 2 in die Hauptbohrung 31 eingeführt und durch die Reflexionsfläche 61 des Strömungssteuerelements 6 reflektiert. Der Wasserstrahl 2 besteht aus einem Hochdruckwasserstrahl 21 und einem Niederdruckwasserstrahl 22, der diesen Hochdruckwasserstrahl 21 umgibt. Das Strömungssteuerelement 6 besteht beispielsweise aus SUS303, SUS304, einem Kunststoff, SCM, usw.. Wie in 2 gezeigt, beträgt ein Abstand c zwischen dem Strömungssteuerelement 6 und der inneren Oberfläche 311 der Hauptbohrung 31 nicht mehr als 400 µm. Es ist anzumerken, daß der Abstand c mit 5 µm bemessen war.That is, it will initially be a flow control element 6 with a reflection surface 61 , which are opposite to the axial Z-direction of the main bore 31 an angle of 90 degrees, within the main bore 31 arranged. Thereafter, a water jet containing cavitation-generating bubbles is formed 2 into the main hole 31 introduced and through the reflection surface 61 the flow control element 6 reflected. The water jet 2 consists of a high pressure water jet 21 and a low pressure water jet 22 holding this high pressure water jet 21 surrounds. The flow control element 6 consists of, for example, SUS303, SUS304, a plastic, SCM, etc. As in 2 As shown, there is a distance c between the flow control element 6 and the inner surface 311 the main hole 31 not more than 400 μm. It should be noted that the distance c was 5 μm.

Das Werkstück 3 besteht beispielsweise aus Aluminium und ist durch Bohrbearbeitung mit der Hauptbohrung 31 versehen. Das Werkstück 3 ist nicht auf Aluminium beschränkt und kann auch aus SCM415, SUS303, SUS304 etc. bestehen. Dieses Modifikationsverfahren kann auch auf ein Werkstück angewandt werden, das aus Kunststoff, Keramik, oder dergl. besteht. Die Hauptbohrung 31 hat eine zylindrische Form mit einem Innendurchmesser von 9 mm. Eine Öffnung 312 mündet direkt in die Oberfläche des Werkstücks 3 aus, während eine andere Öffnung 313 über eine Ausnehmung 314 in die Oberfläche des Werkstücks 3 ausmündet:
Beim Einspritzen des Wasserstrahls 2 in das Werkstück 3, wie es in 1 gezeigt ist, wird der Wasserstrahl 2 durch eine im Wasser angeordnete doppelte Düse 1 in Richtung auf das Werkstück 3 eingespritzt, das in der Luft angeordnet ist. Das heißt, daß, wie in 1 gezeigt, die doppelte Düse 1 eine erste Ausspritzöffnung 11 und eine zweite Ausspritzöffnung 12 aufweist, die die erste, im Wasser angeordnete Ausspritzöffnung umschließt.The workpiece 3 For example, is made of aluminum and is by drilling with the main bore 31 Mistake. The workpiece 3 is not limited to aluminum and can also consist of SCM415, SUS303, SUS304 etc. This modification method can also be applied to a workpiece made of plastic, ceramics, or the like. The main hole 31 has a cylindrical shape with an inner diameter of 9 mm. An opening 312 opens directly into the surface of the workpiece 3 off while another opening 313 via a recess 314 in the surface of the workpiece 3 opens:
When injecting the water jet 2 into the workpiece 3 as it is in 1 is shown, the water jet 2 by a double nozzle arranged in the water 1 in the direction of the workpiece 3 injected, which is located in the air. This means that, as in 1 shown, the double nozzle 1 a first ejection opening 11 and a second ejection opening 12 has, which encloses the first, arranged in the water ejection opening.

Ein Hochdruckwasserstrahl 21 wird durch die erste Ausspritzöffnung 11 in die Luft ausgespritzt während ein Niederdruckwasserstrahl 22 mit einem geringeren Druck als dem des Hochdruckwasserstrahls 21 von der zweiten Ausspritzöffnung 12 in Richtung auf die Luft ausgespritzt wird. Der aus dem Hochdruckwasserstrahl 21 und dem den Hochdruckwasserstrahl umgebenden Niederdruckwasserstrahl 22 bestehende Wasserstrahl 2 enthält kavitationserzeugende Blasen 23. Der Wasserstrahl 2 wird in die Hauptbohrung 31 des in der Luft angeordneten Werkstücks 3 eingeführt und prallt gegen die Reflexionsfläche 61 des Strömungssteuerelements 6.A high pressure water jet 21 is through the first ejection opening 11 sprayed into the air while a low pressure water jet 22 with a lower pressure than that of the high-pressure water jet 21 from the second ejection opening 12 is sprayed in the direction of the air. The from the high pressure water jet 21 and the low pressure water jet surrounding the high pressure water jet 22 existing water jet 2 contains cavitation-producing bubbles 23 , The water jet 2 gets into the main hole 31 of the airborne workpiece 3 introduced and bounces against the reflective surface 61 the flow control element 6 ,

Die doppelte Düse 1 besitzt eine Hochdruckwasserdüse 131, die mit der ersten Ausspritzöffnung 11 verbunden ist und eine Niederdruckwasserdüse 132. die mit der zweiten Ausspritzöffnung 12 verbunden ist. Die Niederdruckwasserdüse 132 ist koaxial derart zur Hochdruckwasserdüse 131 angeordnet, daß sie diese umgibt. Die Hochdruckwasserdüse 131 ist mit einer Mündung 133 an der ersten Ausspritzöffnung 11 versehen. Des weiteren ist der äußere Teil der Mündung 133 mit einem ersten, sich gegen die Spitze im Durchmesser verjüngenden Konus versehen. Die Niederdruckwasserdüse 132 ist mit einem zweiten, sich auf der Außenseite des ersten Konus 134 befindenden Konus 135 versehen, der sich gegen die Spitze im Durchmesser verjüngt. Die Hochdruckwasserdüse 131 wird mit unter hohem Druck stehendem Wasser 210 versorgt, während die Niederdruckwasserdüse 132 mit Wasser unter niedrigem Druck versorgt wird. Der Förderdruck des Wassers mit hohem Druck beträgt beispielsweise 10 bis 50 MPa, während der Förderdruck des Wassers mit niedrigem Druck beispielsweise 0,05 bis 0,1 MPa beträgt.The double nozzle 1 has a high pressure water nozzle 131 that with the first ejection opening 11 is connected and a low pressure water nozzle 132 , the with the second ejection opening 12 connected is. The low pressure water nozzle 132 is coaxial with the high-pressure water nozzle 131 arranged that it surrounds these. The high pressure water nozzle 131 is with a mouth 133 at the first ejection opening 11 Mistake. Furthermore, the outer part of the mouth 133 provided with a first cone tapering in diameter towards the tip. The low pressure water nozzle 132 is with a second, located on the outside of the first cone 134 located cone 135 provided, which tapers against the tip in diameter. The high pressure water nozzle 131 is used with high pressure water 210 supplied while the low-pressure water nozzle 132 is supplied with water under low pressure. The delivery pressure of the high-pressure water is, for example, 10 to 50 MPa, while the delivery pressure of the low-pressure water is 0.05 to 0.1 MPa, for example.

Die doppelte Düse 1 ist koaxial ausgebildet, jedoch ist es durch Wegschieben der Niederdruckwasserdüse 132 von der Hochdruckwasserdüse 131 möglich, örtlich die Modifikationsmöglichkeit anzuheben. Das ermöglicht es den kavitationserzeugenden Blasen, an der Seite konzentriert zu werden, wo der Niederdruckkanal breit vorgesehen ist. Das heißt, durch Verschieben der Düsen zur Erweiterung des Niederdruckkanals, wo die Modifikationsfähigkeit schwierig angehoben werden kann, wird es möglich, die Oberfläche wirkungsvoller zu modifizieren.The double nozzle 1 is coaxial, but it is by pushing away the low pressure water nozzle 132 from the high pressure water nozzle 131 possible to locally increase the possibility of modification. This allows the cavitation-generating bubbles to be concentrated at the side where the low-pressure channel is widely provided. That is, by shifting the nozzles for expanding the low-pressure passage where the modifiability is difficult to be raised, it becomes possible to more effectively modify the surface.

Die doppelte Düse 1 ist in gespeichertem Wasser angeordnet, das in einem Wassertank 41 gespeichert ist. Die erste Ausspritzöffnung 11 und die zweite Ausspritzöffnung 12 zeigen vertikal nach oben und sind im gespeicherten Wasser angeordnet, das heißt, unterhalb des Wasserspiegels 421. Insbesondere ist die doppelte Düse in einer Position angeordnet, in der der Abstand d zwischen der Düsenspitze 14 der doppelten Düse 1 und dem Wasserspiegel 421 nicht mehr als 15 mm beträgt.The double nozzle 1 is placed in stored water in a water tank 41 is stored. The first ejection opening 11 and the second ejection opening 12 show vertically upwards and are located in the stored water, that is, below the water level 421 , In particular, the double nozzle is arranged in a position in which the distance d between the nozzle tip 14 the double nozzle 1 and the water level 421 not more than 15 mm.

Durch diese Anordnung und Gestaltung ist es möglich, die kavitationserzeugenden Blasen 23 im zweischichtigen Wasserstrahl 2 in einer frühen Stufe auszubilden, das heißt die Kavitations-Kollapsenergie wird in einer Position nahe der Düsenspitze 14 der doppelten Düse 1 ausgebildet. Aus diesem Grunde ist es möglich, die Lochoberfläche ausreichend zu modifizieren, selbst wenn der Abstand zwischen dem Werkstück 3 und der doppelten Düse 1 reduziert wird.By this arrangement and design, it is possible the cavitation-generating bubbles 23 in a two-layer water jet 2 at an early stage, that is, the cavitation collapse energy is in a position near the nozzle tip 14 the double nozzle 1 educated. For this reason, it is possible to sufficiently modify the hole surface even if the distance between the workpiece 3 and the double nozzle 1 is reduced.

Als Ergebnis wird die Oberflächenmodifikation eines Lochs im Werkstück 3 in einem engeren Raum möglich. Des weiteren kann der Abstand von der doppelten Düse 1 eng gehalten werden und ein stabiler zweischichtiger Wasserstrahl 2 kann veranlaßt werden, konzentriert die innere Oberfläche 311 der Hauptbohrung 31 des Werkstücks 3 über die Reflexionsfläche 61 zu beaufschlagen. Aus diesem Grunde kann der gewünschte Bereich der Oberfläche wirksam modifiziert werden. Des weiteren kann, weil der Abstand d zwischen der Düsenspitze 14 der doppelten Düse 1 und dem Wasserspiegel 421 nicht mehr als 15 mm beträgt, die Aufprallkraft beim Auftreffen des Wasserstrahls 2 auf die Reflexionsfläche 61 des Strömungssteuerelements 6 ausreichend gewährleistet und ein Loch im Werkstück 3 ausreichend modifiziert werden.As a result, the surface modification of a hole in the workpiece 3 possible in a narrower space. Furthermore, the distance from the double nozzle 1 be kept tight and a stable two-layer water jet 2 can be induced, concentrates the inner surface 311 the main hole 31 of the workpiece 3 over the reflection surface 61 to act on. For this reason, the desired area of the surface can be effectively modified. Furthermore, because of the distance d between the nozzle tip 14 the double nozzle 1 and the water level 421 not more than 15 mm, the impact force when hitting the water jet 2 on the reflection surface 61 the flow control element 6 sufficiently ensured and a hole in the workpiece 3 be sufficiently modified.

Weiterhin ist die 3 eine Ansicht des Gesamtsystems zur Ausbildung des Wasserstrahls 2. Die Hochdruckwasserdüse 131 der doppelten Düse 1 wird von einer Hochdruckpumpe 53 mit unter Hochdruck stehendem Wasser 210 versorgt, während eine Niederdruckpumpe 54 Wasser 220 mit niedrigem Druck der Niederdruckwasserdüse 132 zuführt. Die Hochdruckpumpe 53 und die Niederdruckpumpe 54 sind im Speisewasser 52 angeordnet, das im Speisewassertank 51 gespeichert ist, der sich vom oben erwähnten Wassertank 41 unterscheidet. Das Speisewasser 52 wird durch die Hochdruckpumpe 53 und die Niederdruckpumpe 54 der doppelten Düse 1 als Hochdruckwasser 210 und Niederdruckwasser 220 zugeführt. Das der Hochdruckwasserdüse 131 zugeführte Hochdruckwasser 210 wird durch die erste Ausspritzöffnung 11 als Hochdruckwasserstrahl 21 ausgespritzt. Außerdem wird das der Niederdruckwasserdüse 132 zugeführte Niederdruckwasser 220 durch die zweite Ausspritzöffnung 12 als Niederdruckwasserstrahl 22 ausgespritzt.Furthermore, the 3 a view of the entire system for forming the water jet 2 , The high pressure water nozzle 131 the double nozzle 1 is from a high pressure pump 53 with high-pressure water 210 supplied while a low-pressure pump 54 water 220 with low pressure of low pressure water nozzle 132 supplies. The high pressure pump 53 and the low pressure pump 54 are in the feed water 52 arranged in the feedwater tank 51 saved from the above-mentioned water tank 41 different. The feed water 52 is through the high pressure pump 53 and the low pressure pump 54 the double nozzle 1 as high pressure water 210 and low pressure water 220 fed. The high-pressure water nozzle 131 supplied high-pressure water 210 is through the first ejection opening 11 when High pressure water jet 21 spouted. In addition, this will be the low pressure water nozzle 132 supplied low-pressure water 220 through the second ejection opening 12 as a low-pressure water jet 22 spouted.

Als nächstes werden die Aktion und die Auswirkungen beschrieben. Bei diesem Verfahren zur Modifikation einer Lochoberfläche wird der kavitationserzeugende Blasen 23 enthaltende, durch Ausspritzen des Hochdruckwasserstrahls 21 und des ihn umschließenden Niederdruckwasserwasserstrahls 22 gebildete Wasserstrahl 2 an der Reflexionsfläche 61 des Strömungssteuerelements 6 zurückgeworfen. Weiterhin ist es durch Einstellung des Abstands c zwischen dem Strömungssteuerelement 6 und der Innenfläche 311 der Hauptbohrung 31 des Werkstücks 3 (2) auf 400 μm oder weniger möglich, die kavitationserzeugenden Blasen daran zu hindern, zum hinteren Ende des Strömungssteuerelements 6 zu fließen. Zudem befähigt der scharfe Druckanstieg des Wasserstrahls 2 im Umkreis der Reflexionsfläche aufgrund der Reflexion des Hochdruckwasserstrahls 21 an der Reflexionsfläche 61 die kavitationserzeugende Blasen 23 effizient zu kollabieren. Zu diesem Zeitpunkt wird örtlich ein extrem großer Stoßdruck erzeugt und auf die Innenfläche der Hauptbohrung 31 des Werkstücks 3 kann eine ausreichend große Druckbelastung übertragen werden. Das heißt, die innere Oberfläche der Hauptbohrung 31 kann einer ausreichend großen Druckbelastung ausgesetzt werden. Außerdem können, wenn sich Grate auf der Bohrungsoberfläche gebildet haben, diese Grate wirkungsvoll entfernt werden. Falls dort Schmutz abgelagert ist, kann er wirkungsvoll entfernt werden.Next, the action and effects are described. In this method of modifying a hole surface, the cavitation-generating bubbles 23 containing, by ejecting the high-pressure water jet 21 and the low pressure water jet surrounding it 22 formed water jet 2 at the reflection surface 61 the flow control element 6 thrown back. Furthermore, it is by adjusting the distance c between the flow control element 6 and the inner surface 311 the main hole 31 of the workpiece 3 ( 2 ) to 400 μm or less, it is possible to prevent the cavitation-generating bubbles from reaching the rear end of the flow control element 6 to flow. In addition, the sharp pressure increase of the water jet enables 2 in the vicinity of the reflection surface due to the reflection of the high-pressure water jet 21 at the reflection surface 61 the cavitation-producing bubbles 23 to collapse efficiently. At this time, extremely high impact pressure is generated locally and on the inner surface of the main bore 31 of the workpiece 3 a sufficiently large pressure load can be transmitted. That is, the inner surface of the main bore 31 can be subjected to a sufficiently large pressure load. In addition, when burrs have formed on the bore surface, these burrs can be effectively removed. If dirt is deposited there, it can be effectively removed.

Wie oben erläutert, ist es möglich, ein Verfahren zur Modifikation einer Lochoberfläche vorzusehen, das die Voraussetzung bietet, eine wirksame Oberflächenmodifikation der Innenfläche eines in einem Werkstück ausgebildeten Lochs durchzuführen.As explained above, it is possible to provide a method of modifying a hole surface which provides the prerequisite for effecting effective surface modification of the inner surface of a hole formed in a workpiece.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten 4, 5 und 7 bis 9 beschrieben.Embodiments of the present invention will hereinafter be described in detail with reference to the accompanying drawings 4 . 5 and 7 to 9 described.

Erste AusführungsformFirst embodiment

Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung betrifft, wie in den 4 und 5 gezeigt, ein Verfahren zur Modifikation der Oberfläche einer Querbohrung 32, die derart in die Innenfläche 311 einer Hauptbohrung 31 ausmündet, die sich derart zur Oberfläche eines Werkstücks 3 öffnet, daß sie die Hauptbohrung 31 kreuzt. Unten nicht beschriebene Teile der Anordnung sind den Teilen der eingangs beschriebenen Anordnung ähnlich. Das heißt zunächst, daß ein Strömungssteuerelement 6 mit einer Reflexionsfläche 61, die nach der Seite der Querbohrung 32 mit einem Winkel θ von 90 bis 30 Grad gegenüber der axialen Z-Richtung der Hauptbohrung 31 geneigt ist, auf der Innenseite des Hauptbohrung 31 angeordnet ist. Anzumerken ist, daß bei dieser Ausführungsform der obige Winkel zu 60 Grad gewählt wurde.An embodiment according to the invention relates, as in the 4 and 5 shown a method for modifying the surface of a transverse bore 32 which are so in the inner surface 311 a main bore 31 opens, which is so to the surface of a workpiece 3 open that she is the main hole 31 crosses. Parts of the arrangement not described below are similar to the parts of the arrangement described above. That is, first, that a flow control element 6 with a reflection surface 61 pointing to the side of the cross hole 32 with an angle θ of 90 to 30 degrees with respect to the axial Z-direction of the main bore 31 is inclined, on the inside of the main bore 31 is arranged. It should be noted that in this embodiment, the above angle was selected to be 60 degrees.

Weiter wurde ein kavitationserzeugende Blasen 23 enthaltender Wasserstrahl 2 in die Hauptbohrung 31 des Werkstücks 3 eingespritzt und über die Reflexionsfläche 61 des Strömungssteuerelements 6 in Richtung auf die Querbohrung 32 derart reflektiert, daß er auf die Durchdringungskanten 33 zwischen der Hauptbohrung 31 und der Querbohrung 32 aufprallt. Das Strömungssteuerelement 6 ist so angeordnet, daß sich das Zentrum 611 der Reflexionsfläche 61 1,2 bis 2,0 mm höher befinden wird als das Zentrum 329 der Querbohrung 32 (aufwärts, in axialer Z-Richtung der Hauptbohrung 31).Next was a cavitation-producing bubbles 23 containing water jet 2 into the main hole 31 of the workpiece 3 injected and over the reflection surface 61 the flow control element 6 towards the cross hole 32 reflected so that it on the Durchdringungskanten 33 between the main hole 31 and the transverse bore 32 impacts. The flow control element 6 is arranged so that the center 611 the reflection surface 61 1.2 to 2.0 mm higher than the center 329 the transverse bore 32 (upwards, in the axial Z-direction of the main bore 31 ).

Des weiteren besitzt, wie in den 4 und 5 gezeigt, die Querbohrung 32 eine Öffnung 322, die sich auf der von den Durchdringungskanten 33 abgewandten Seite zur Oberfläche des Werkstücks 3 öffnet. Der Wasserstrahl 2 prallt auf die Querbohrung 32. Zu diesem Zeitpunkt wird durch Anordnung eines Leckagesteuerelements 60 als Strömungssteuerelement im Bereich der Öffnung 322 der Austritt des Wasserstroms aus der Öffnung 322 der Querbohrung 32 gesteuert. Das Strömungssteuerelement 6 und das Leckagesteuerelement 60 sind aus SUS, einem Kunststoff, SCM, usw. gefertigt. Das Werkstück 3 besteht aus Aluminium und ist durch Bohren mit der Hauptbohrung 31 und der Querbohrung 32 versehen. Dieser Bohrvorgang verursacht manchmal die Ausbildung von Graten an den Durchdringungskanten 33 der Querbohrung 32. Die Grate werden durch das Verfahren zur Modifikation einer Lochoberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung beseitigt.Furthermore possesses, as in the 4 and 5 shown the cross hole 32 an opening 322 that are on the of the penetration edges 33 opposite side to the surface of the workpiece 3 opens. The water jet 2 bounces on the cross hole 32 , At this time, by arranging a leakage control element 60 as a flow control element in the region of the opening 322 the exit of the water flow from the opening 322 the transverse bore 32 controlled. The flow control element 6 and the leakage control element 60 are made of SUS, a plastic, SCM, etc. The workpiece 3 is made of aluminum and is made by drilling with the main bore 31 and the transverse bore 32 Mistake. This drilling process sometimes causes the formation of burrs at the piercing edges 33 the transverse bore 32 , The burrs are eliminated by the method of modifying a hole surface according to the present invention.

Durch Anwendung dieser Ausführungsform wird der gegen die um den vorgegebenen Winkel geneigte Reflexionsfläche 61 gespritzte Wasserstrahl gegen die Querbohrung 32 zurückgeworfen und prallt auf die Innenfläche 321 und die Innenfläche 311 der Durchdringungskanten 33 und der Querbohrung 32 zwischen der Hauptbohrung 31 und der Querbohrung 32. Zu diesem Zeitpunkt wird der Durchfluß des durch die Querbohrung 32 fließenden Wasserstrahls 2 durch das Leckagesteuerelement 60 eingestellt, wenn er durch die Öffnung 322 austritt. Deshalb wird der Durchfluß des Wasserstrahls 2 in die Querbohrung 32 geeignet gesteuert, der gewünschte Zusammenbruch der kavitationserzeugenden Blasen 23 kann veranlaßt werden und die Oberfläche der Querbohrung 32 kann in geeigneter Weise modifiziert werden. Diese Ausführungsform weist darüber hinaus Aktionen und Auswirkungen auf, die jenen des eingangs beschriebenen Verfahrens ähnlich sind.By using this embodiment, the reflection surface inclined by the predetermined angle becomes 61 sprayed water jet against the cross hole 32 thrown back and bounces on the inner surface 321 and the inner surface 311 the penetration edge 33 and the transverse bore 32 between the main hole 31 and the transverse bore 32 , At this time, the flow through the cross hole 32 flowing stream of water 2 through the leakage control element 60 set when passing through the opening 322 exit. Therefore, the flow of the water jet 2 in the cross hole 32 suitably controlled, the desired collapse of the cavitation-generating bubbles 23 can be arranged and the Surface of the transverse bore 32 can be modified as appropriate. This embodiment also has actions and effects similar to those of the method described above.

Außerdem ist es möglich, anstelle des oben erwähnten Leckagesteuerelements 60 ein Verschlußelement vorzusehen, durch das die gesamte Öffnung 322 des Querbohrung 32 verschlossen werden kann. In diesem Falle läßt sich leicht ein stehender Bereich des Wasserstrahls 2 innerhalb und in der Nähe der Querbohrung 32 ausbilden. Aus diesem Grunde kollabieren die der Querbohrung 32 zugeführten kavitationserzeugenden Blasen 23 nahe den Durchdringungskanten 33 oder der inneren Oberfläche der Querbohrung 32 und deren Oberfläche kann wirkungsvoll modifiziert werden.In addition, it is possible to replace the above-mentioned leakage control element 60 to provide a closure element through which the entire opening 322 of the cross hole 32 can be closed. In this case, it is easy to leave a stagnant area of the water jet 2 inside and near the cross hole 32 form. For this reason, collapse of the transverse bore 32 supplied cavitation-generating bubbles 23 near the penetration edges 33 or the inner surface of the transverse bore 32 and their surface can be effectively modified.

Ein in 6 gezeigtes Verfahren zur Modifikation einer Lochoberfläche gemäß dieser Offenbarung betrifft den Fall, daß die Hauptbohrung 31 länglich und der modifizierte Abschnitt 315 weit von der Öffnung 313 der Hauptbohrung entfernt ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Außendurchmesser der Hochdruckwasserdüse 131 um einen Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser der Hauptbohrung 31, und die Spitze 141 der Hochdruckwasserdüse 131 ist so ausgebildet, daß sie weiter aus der Spitze 142 der Niederdruckwasserdüse 132 herausragt. Die Spitze 141 der Hochdruckwasserdüse 131 erstreckt sich nach oben bis in die Nähe des modifizierten Abschnitts 315, das heißt, der Reflexionsfläche 61 des Strömungssteuerelements 6. Der Rest der Anordnung ist der eingangs beschriebenen Anordnung ähnlich.An in 6 A method of modifying a hole surface according to this disclosure relates to the case where the main bore 31 oblong and the modified section 315 far from the opening 313 the main hole is removed. In this embodiment, the outer diameter of the high-pressure water nozzle 131 by a diameter smaller than the inner diameter of the main bore 31 , and the top 141 the high-pressure water nozzle 131 is designed to keep you off the top 142 the low pressure water nozzle 132 protrudes. The summit 141 the high-pressure water nozzle 131 extends up to near the modified section 315 that is, the reflection surface 61 the flow control element 6 , The rest of the arrangement is similar to the arrangement described above.

Durch Anwendung dieser Ausgestaltung wird es möglich, den Hochdruckwasserstrahl 21, ohne einen Druckabfall zu verursachen, aus der Hochdruckwasserdüse 131 gegen die Reflexionsfläche 61 zu spritzen, und dadurch eine leistungsfähige Modifikation der Bohrungsoberfläche zu realisieren. Diese Ausführungsform weist darüber hinaus Aktionen und Auswirkungen auf, die jenen des eingangs beschriebenen Verfahrens ähnlich sind.By applying this configuration, it becomes possible to use the high-pressure water jet 21 without causing a pressure drop, from the high pressure water nozzle 131 against the reflection surface 61 to inject, and thereby realize a powerful modification of the bore surface. This embodiment also has actions and effects similar to those of the method described above.

Zweite AusführungsformSecond embodiment

Eine andere Ausführungsform der Erfindung betrifft, wie die 7 zeigt, ein Verfahren zur Modifikation eines Werkstücks mit einer Querbohrung 32 ohne das Leckagesteuerelement 60 der ersten Ausführungsform der Erfindung (siehe 4 und 5). Der Rest der Anordnung ist der ersten Ausführungsform der Erfindung ähnlich. Wenn das Leckagesteuerelement 60 nicht vorgesehen ist und die Öffnung 322 wie in dieser Ausführungsform offen ist, fließt der in die Querbohrung 32 eingeführte Wasserstrahl 2 aus der Öffnung 322. Auch in diesem Falle wird eine gewisse Menge an kavitationserzeugenden Blasen ausgebildet und die Innenfläche 321 der Querbohrung 32 oder der Durchdringungskanten 33 kann modifiziert werden. Der Rest der Anordnung ist jener der ersten Ausführungsform der Erfindung ähnlich.Another embodiment of the invention relates to how the 7 shows a method for modifying a workpiece with a transverse bore 32 without the leakage control element 60 the first embodiment of the invention (see 4 and 5 ). The rest of the arrangement is similar to the first embodiment of the invention. If the leakage control element 60 is not provided and the opening 322 as is open in this embodiment, flows into the transverse bore 32 introduced water jet 2 out of the opening 322 , Also in this case, a certain amount of cavitation-generating bubbles is formed and the inner surface 321 the transverse bore 32 or the penetration edge 33 can be modified. The rest of the arrangement is similar to that of the first embodiment of the invention.

Es ist anzumerken, daß das Werkstück 3 oder ein Halteelement für das Werkstück 3 mit einem nicht gezeigten Stoßsensor versehen sein kann, der fähig ist, die vom Wasserstrahl 2 an das Werkstück abgegebene Stoßenergie festzustellen. Des weiteren wird die Modifikationszeit auf der Basis des kumulativen Wertes der durch diesen Stoßsensor ermittelten Stoßenergie gesteuert.It should be noted that the workpiece 3 or a holding element for the workpiece 3 may be provided with a shock sensor, not shown, which is capable of the water jet 2 determine impact energy delivered to the workpiece. Further, the modification time is controlled on the basis of the cumulative value of the impact energy detected by this shock sensor.

Beispielsweise wird das Verhältnis zwischen dem kumulativen Wert der vom Wasserstrahl 2 an das Werkstück 3 abgegebenen Stoßenergie und dem Zustand innerhalb des Fortschritts der Modifikation vorab durch Versuche, Simulation und andere Mittel bestimmt. Die Modifikation wird an dem Punkt beendet, an dem der kumulative Wert der durch den Stoßsensor ermittelten Stoßenergie den vorgegebenen Wert erreicht.For example, the ratio between the cumulative value of the water jet 2 to the workpiece 3 delivered impact energy and the state within the progress of the modification in advance determined by experiments, simulation and other means. The modification is terminated at the point where the cumulative value of the impact energy detected by the shock sensor reaches the predetermined value.

Es ist anzumerken, daß als Stoßsensor ein piezoelektrischer Foliensensor benutzt werden kann. In diesem Falle kann eine geeignete Oberflächenmodifikation einer Bohrung des Werkstücks 3 leicht und leistungsfähig ausgeführt werden.It should be noted that a piezoelectric film sensor can be used as the shock sensor. In this case, a suitable surface modification of a bore of the workpiece 3 be carried out easily and efficiently.

VergleichsbeispielComparative example

Bei diesem Beispiel beträgt, wie in 8 gezeigt, der von der Reflexionsfläche 61 des Strömungssteuerelements 6 und der axialen Z-Richtung der Hauptbohrung 31 gebildete Winkel θ 45 Grad und der Abstand c zwischen dem Strömungssteuerelement 6 und der Innenfläche 311 der Hauptbohrung 31 1,5 mm. Der Rest der Anordnung ist der eingangs beschriebenen Anordnung ähnlich.In this example, as in 8th shown by the reflection surface 61 the flow control element 6 and the axial Z direction of the main bore 31 formed angles θ 45 degrees and the distance c between the flow control element 6 and the inner surface 311 the main hole 31 1.5 mm. The rest of the arrangement is similar to the arrangement described above.

Im Falle dieser Ausführungsform können im Vergleich mit der ersten Ausführungsform der Erfindung Grate an den Durchdringungskanten 33 kaum ausreichend entfernt werden. Des weiteren entfällt die Wirkung, daß die Innenfläche 331 der Querbohrung 32 unter Druckspannung gesetzt oder gereinigt wird. Das beruht darauf, daß der Abstand c 1,5 mm beträgt. Das überschreitet den geeigneten Bereich des Abstands von 400 μm oder weniger. Deshalb wird es schwierig, die kavitationserzeugenden Blasen 23 wirkungsvoll in die Querbohrung 32 einzuführen. Außerdem wird es an den Durchdringungskanten 33 und der Innenfläche 321 der Querbohrung 32 schwierig, die kavitationserzeugenden Blasen 23 wirkungsvoll kollabieren zu lassen. Das heißt, durch Überschreiten des obengenannten Bereichs für den Abstand in der Nähe der Querbohrung 32, wird die Ausbildung eines Bereichs mit niedrigem Durchfluß, d. h. eines stehenden Bereichs, schwierig, so daß die kavitationserzeugenden Blasen 23 das Fließen nach hinten beenden und es für die kavitationserzeugenden Blasen 23 schwierig wird, zu kollabieren. Deshalb wird eine wirkungsvolle Oberflächenmodifikation der Querbohrung 32 schwierig.In the case of this embodiment, as compared with the first embodiment of the invention, burrs may occur at the penetrating edges 33 barely be removed sufficiently. Furthermore, eliminates the effect that the inner surface 331 the transverse bore 32 pressurized or cleaned. That is based on the fact that the distance c is 1.5 mm. This exceeds the suitable range of the pitch of 400 μm or less. Therefore, the cavitation-producing bubbles become difficult 23 effective in the cross hole 32 introduce. It will also be at the penetration edges 33 and the inner surface 321 the transverse bore 32 difficult, the cavitation-producing bubbles 23 to effectively collapse. That is, by exceeding the above range for the distance near the transverse hole 32 , the formation of a low-flow area, ie, a standing area, becomes difficult so that the cavitation-generating bubbles 23 Finish the flow backwards and for the cavitation-producing bubbles 23 difficult to collapse. Therefore, an effective surface modification of the transverse bore becomes 32 difficult.

Versuch 1Trial 1

Dies ist ein Beispiel für die Bewertung der Modifikationsfähigkeit im Falle der Anwendung des Verfahrens zur Modifikation einer Lochoberfläche. Der Druck des Hochdruckwassers 210 wurde auf 30 MPa, der Druck des Niederdruckwassers auf 0,06 MPa eingestellt und der Wasserstrahl 2 wurde in das Werkstück 3 kontinuierlich während 60 Sekunden eingespritzt. Außerdem wurde beim Verfahren nach der vorliegenden Erfindung der Abstand d zwischen der Düsenspitze 14 und dem Wasserspiegel 421 auf 2 mm und die Entfernung zwischen der Düsenspitze 14 und der Reflexionsfläche 61 des Strömungssteuerelements 6 auf 50 mm eingestellt. Schließlich wurde die Innenfläche 321 der Querbohrung 32 beschichtet.This is an example of the evaluation of the modifiability in the case of using the method of modifying a hole surface. The pressure of high pressure water 210 was adjusted to 30 MPa, the pressure of the low pressure water to 0.06 MPa and the water jet 2 was in the workpiece 3 continuously injected for 60 seconds. In addition, in the method of the present invention, the distance d between the nozzle tip 14 and the water level 421 to 2 mm and the distance between the nozzle tip 14 and the reflection surface 61 the flow control element 6 set to 50 mm. Finally, the inner surface became 321 the transverse bore 32 coated.

Des weiteren bestätigten die Erfinder die Abtragungszustände an den Durchdringungskanten 33 und die Abschälungszustände an den Innenflächen 321 der Querbohrung 32 nach der Modifikation durch die Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, der zweiten Ausführungsform und des Vergleichsbeispiels. Der Abtragungszustand und der Abschälungszustand wurden als Modifikationsfähigkeit bewertet. Das heißt, es kann gesagt werden, daß, je größer der Betrag der Abtragung oder der Betrag der Abschälung ist, desto höher die Modifikationsenergie durch den die kavitationserzeugenden Blasen 23 enthaltenden Wasserstrahl 2 und desto höher die Modifikationsfähigkeit ist. Die Testergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Abtragung der Durchdringungskanten Abschälung der Beschichtung der Querbohrung Erste Ausführungsform Ja Ja Zweite Ausführungsform Ja Nein Vergleichsbeispiel Nein Nein Furthermore, the inventors confirmed the erosion conditions at the penetration edges 33 and the peeling states on the inner surfaces 321 the transverse bore 32 after the modification by the methods according to the first embodiment of the invention, the second embodiment and the comparative example. The abrasion state and the peeling state were evaluated as modifiability. That is, it can be said that the larger the amount of abrasion or the amount of peeling, the higher the modification energy by the cavitation-generating bubbles 23 containing water jet 2 and the higher the modifiability. The test results are shown in Table 1. Table 1 Removal of the penetration edges Peeling off the coating of the transverse bore First embodiment Yes Yes Second embodiment Yes No Comparative example No No

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, treten im Falle der ersten Ausführungsform sowohl die Abtragung der Durchdringungskanten 33 als auch die Abschälung der Beschichtung der Querbohrung 32 auf, so daß die Modifikationsfähigkeit ausreichend ist.As is apparent from Table 1, in the case of the first embodiment, both the removal of the penetrating edges occur 33 as well as the peeling off of the coating of the transverse bore 32 so that the modifying ability is sufficient.

Des weiteren tritt im Falle der zweiten Ausführungsform die Abtragung der Durchdringungskanten 33 auf, jedoch ist die Fähigkeit zur Modifikation der Querbohrung 32 nicht ausreichend. Außerdem tritt im Falle des Vergleichsbeispiels weder eine Abtragung der Durchdringungskanten 33 noch ein Abschälen der Beschichtung der Querbohrung 32 auf, so daß die Modifikationsfähigkeit verglichen mit der ersten Ausführungsform geringer ist. Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere durch die erste Ausführungsform die Möglichkeit gegeben ist, die Oberfläche der Querbohrung 32 wirkungsvoll zu modifizieren.Furthermore, in the case of the second embodiment, the removal of the penetrating edges occurs 33 on, however, is the ability to modify the cross hole 32 unsatisfactory. In addition, in the case of the comparative example, neither erosion of the penetration edges occurs 33 still a peeling off the coating of the transverse bore 32 so that the modifying capability is lower as compared with the first embodiment. From the above, it can be seen that according to the present invention, in particular, by the first embodiment is given the possibility of the surface of the transverse bore 32 to effectively modify.

Versuch 2Trial 2

Bei diesem Versuch haben die Erfinder, wie in 5 gezeigt, die Beziehung zwischen der Größe des Abstands c zwischen dem Strömungssteuerelement 6 und der Innenfläche 311 der Hauptbohrung 31 des Werkstücks 3 und der abgetragenen Menge untersucht. Das heißt, sie setzten beim eingangs beschriebenen Verfahren zur Modifikation einer Lochoberfläche den Druck des Hochdruckwassers 210 auf 30 MPa und den Druck des Niederdruckwassers 220 auf 0,06 MPa fest und spritzten den Wasserstrahl 2 über das Strömungssteuerelement 6 während 60 Sekunden kontinuierlich gegen die Innenfläche 311 der Hauptbohrung 31 des Werkstücks 3. Des weiteren setzten sie den Abstand d von der Düsenspitze 14 zum Wasserspiegel 421 auf 2 mm und die Entfernung zwischen der Düsenspitze 14 und der Reflexionsfläche 61 des Strömungssteuerelements auf 50 mm fest.In this experiment, the inventors, as in 5 shown the relationship between the size of the distance c between the flow control element 6 and the inner surface 311 the main hole 31 of the workpiece 3 and the amount removed. That is, they set in the process described above for modifying a hole surface, the pressure of the high-pressure water 210 to 30 MPa and the pressure of the low pressure water 220 to 0.06 MPa and sprayed the jet of water 2 via the flow control element 6 continuous for 60 seconds against the inner surface 311 the main hole 31 of the workpiece 3 , Furthermore, they set the distance d from the nozzle tip 14 to the water level 421 to 2 mm and the distance between the nozzle tip 14 and the reflection surface 61 of the flow control element to 50 mm.

Weiterhin veränderten sie auf verschiedene Weise den Außendurchmesser des Strömungssteuerelements 6 zur Veränderung des Abstands c für die oben genannte Lochoberflächenmodifikation und maßen in den verschiedenen Fällen die abgetragene Menge. Die Ergebnisse der Messung sind in 9 gezeigt. Aus der Figur ist ersichtlich, daß die abgetragene Menge um so größer ist, je kleiner der Abstand c ist.Furthermore, they changed in various ways the outer diameter of the flow control element 6 for changing the distance c for the above-mentioned hole surface modification and measured in the various cases, the amount removed. The results of the measurement are in 9 shown. It can be seen from the figure that the smaller the distance c, the greater the amount removed.

Des weiteren wird, falls der Abstand c 400 μm oder weniger beträgt, die abgetragene Menge 5 mg oder mehr, wodurch es ermöglicht wird, daß die Druckbelastung tatsächlich übertragen wird, Schmutz weggeputzt und Grate entfernt werden. Falls der Abstand größer wird als 400 μm ist es wahrscheinlich, daß es schwierig wird, den oben erwähnten Wasserstrahl 2 in die Hauptbohrung 31 einzuführen. Überdies, wenn der Abstand c 1,5 mm erreicht, wird die abgetragene Menge geringer als 2 mg und die Modifikation der Bohrungsoberfläche neigt dazu, schwierig zu werden.Further, if the distance c is 400 μm or less, the abraded amount becomes 5 mg or more, thereby allowing the compressive load to be actually transferred, soil rubbed off, and burrs removed. If the distance becomes larger than 400 μm, the above-mentioned water jet is likely to be difficult 2 into the main hole 31 introduce. Moreover, when the distance c reaches 1.5 mm, the amount removed becomes less than 2 mg, and the modification of the bore surface tends to be difficult.

Während die Erfindung unter Bezugnahme auf die speziellen Ausführungsformen beschrieben wurde, die für die Zwecke der Erläuterung ausgewählt wurden, sollte verstanden werden, daß vom Fachmann zahlreiche Abwandlungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Grundkonzept und Umfang der Erfindung abzuweichen.While the invention has been described with reference to specific embodiments selected for the purposes of illustration, it should be understood that numerous modifications can be made thereto by those skilled in the art without departing from the basic concept and scope of the invention.

Claims

A method of modifying an inner surface of a hole by injecting a predetermined water pressure water jet into the hole formed in a workpiece, wherein this water jet is a two-layer water jet consisting of a high-pressure water jet and a low-pressure water jet surrounding the high-pressure water jet and containing cavitation-generating bubbles, a flow control element has a reflection surface on which the water jet is reflected, and is arranged inside this hole, a distance between this flow control element and the inner surface of the hole is not larger than 400 μm, wherein the workpiece is provided on the inner surface of this hole with the opening of a transverse hole crossing this hole, the reflection surface of the flow control element is inclined to assume a predetermined angle with respect to the axial direction of this hole, and the jet of water is reflected at the reflection surface of the flow control element and directed thereagainst the transverse hole, and the water jet containing the cavitation-generating bubbles is caused to impinge on the penetration edges of this hole and the lateral hole and / or the inner surface of the lateral hole.

A method of modifying a hole surface as claimed in claim 1, wherein the transverse hole has an opening opening into the surface of the workpiece on the side remote from the penetration edges, and a flow control means for controlling the flow of the water jet from the opening to adjust the outflow of the water jet from the hole Opening is used.

A method for modifying a hole surface according to claim 1, wherein the transverse hole has an opening which opens out on the side remote from the penetration edges in the surface of the workpiece and the opening is provided with a plug for closing the opening.

A method of modifying a hole surface according to any one of claims 1 to 3, wherein a double nozzle having a first ejection opening for ejecting the high-pressure water jet and a second ejection opening surrounding the first ejection opening for ejecting the low-pressure water jet into water is arranged.

A method of modifying a hole surface according to any one of claims 1 to 4, further comprising ejecting the water jet from a double nozzle having a first ejection port for ejecting the high pressure water jet and a second ejection port surrounding the first ejection port for ejecting the low pressure water jet, the first ejection port High pressure water jet ejected in a state in which the tip of the first ejection opening is inserted into the hole.