用于制造喷嘴主体的方法和设备的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于制造喷嘴主体的方法，其中，提供粗加工的喷嘴主体（1），其具有中心轴线（3），且其关于中心轴线（3）具有第一和第二轴向端部。从第一轴向端部开始，在粗加工的喷嘴主体（1）中产生粗加工的腔（5），且因此在粗加工的腔（5）和粗加工的喷嘴主体（1）的外部区域之间形成粗加工的壁（7）。借助于包括电化学移除的电化学处理操作，粗加工的壁（7）的轮廓的至少部分被修改，并且因此喷嘴主体的腔的壁被制造。
【专利说明】用于制造喷嘴主体的方法和设备
[0001]本发明涉及用于制造喷嘴主体的方法和设备，其中，喷嘴主体坯体借助于电化学处理过程被处理。
[0002]内燃机通常被设想用于生成高扭矩，从而要求大的喷射体积。另一方面，与安置在机动车辆中的内燃机的许可废气排放相关的立法要求采取各种措施以降低废气排放。这时，一种途径是降低通过内燃机生成的废气排放。
[0003]当构造喷嘴主体时，内燃机的废气排放的减少以及流动特性的改进和要被计量的流体的精确定量给料都是很大的挑战。
[0004]本发明所基于的目的是实现一种方法和一种设备，其适用于制造喷嘴主体，该喷嘴主体简单且其有助于保持低的内燃机中的废气排放。
[0005]该目的通过独立专利权利要求的特征实现。有利的设计实施例被表征在从属权利要求中。
[0006]本发明的特征在于一种用于制造喷嘴主体的方法，其中，提供喷嘴主体坯体，其具有中心轴线，且关于中心轴线具有第一和第二轴向端部。从第一轴向端部开始，还体腔被合并(尤其被钻)到喷嘴主体坯体中，使得坯体壁被构造成在坯体腔和喷嘴主体坯体的外部区域之间。借助于包括电化学消减的电化学处理过程，修改坯体壁的至少一部分轮廓，从而制造喷嘴主体的腔的壁。
[0007]从喷嘴主体坯体开始，以这种方式在制造的背景下，腔从坯体腔制造，壁从坯体壁制造，且喷嘴主体因此从喷嘴主体坯体制造。电化学消减也被称为ECM方法，S卩，术语电化学加工(ECM)的缩写。电化学消减的其他设计实施例包括PECM方法和PEM方法，缩写相应地表示术语脉冲电化学加工(PECM)和精确电化学加工(PEM)。
[0008]在本发明的背景下，一个理念是:电化学处理过程的特征在于，喷嘴主体坯体的处理在没有机械接触的情况下进行。所述电化学处理过程不是刨削方法，因此要被消减的材料的硬度和韧度对于电化学处理过程来说不是决定性的因素。
[0009]在本发明的背景下，又一理念是:喷嘴主体的对称性以及还有喷嘴主体的各个部分-区域的对称性，不管是单独地还是在其相互作用中，均对穿过其的流体的流动行为和废气排放有影响。在电化学处理过程的背景下，喷嘴主体的多个区域可能能够使用一个工具同时被处理，后者通常为阴极。以该方式，可能容易保持低的对称性缺陷，和/或减少各个区域在其相互关系方面的现有对称性缺陷。例如，对喷嘴主体的各个区域的同轴性的贡献可以以这种方式容易地得到，且可以最小化任何剩余的同轴性缺陷。同轴性缺陷表示喷嘴主体的各个区域例如关于喷嘴主体的中心轴线的同轴性偏离。在同轴性缺陷越小，喷嘴主体的对称性越高，这对于穿过其的流体的流动行为具有积极影响，且保持低的废气排放。
[0010]而且，借助于电化学处理过程，可能能够处理喷嘴主体的下述区域:该区域在研磨处理的背景下不能被处理且其仅借助于电化学处理过程才变得可接近。而且，电化学处理过程使得能够处理处于软状态以及硬状态两者的喷嘴主体坯体，这是因为在喷嘴主体坯体和阴极之间不要求机械接触。
[0011]根据一个另外的设计实施例，电化学处理过程包括提供电解质和阴极，将阴极并入到坯体腔中，以及将电解质并入到坯体腔的剩余空体积的至少一个部分-区域中。
[0012]此处，并入阴极和电解质不必然以该顺序进行，而是还可以以相反顺序或者同时进行。而且，电化学处理过程可选地包括施加预定电压分布，该预定电压分布被施加在阴极和喷嘴主体坯体之间。
[0013]在电化学处理过程的背景下，喷嘴主体坯体是阳极，且电化学处理过程由阴极电势和阳极电势之间的差值发动。以该方式，在坯体腔内的喷嘴主体坯体的坯体壁可以至少在部分-区域中被电化学地处理。喷嘴主体坯体的材料的一部分在该部分-区域内溶解到已经引入的电解质中。通过与电解质的离子化学结合，喷嘴主体坯体的材料被消减，以这种方式被电化学地处理的喷嘴主体坯体的坯体腔的部分不与阴极发生任何接触。借助于该非接触电化学处理过程，作为工具的阴极几乎不经受任何磨损，且可能能够制造具有基本恒定的内部几何形状的喷嘴主体的高体积。
[0014]在本发明的背景下，另一理念是:在喷嘴主体中的喷嘴针阀的任何磨损和引导的准确性尤其取决于喷嘴主体的内部几何形状的表面光洁度。
[0015]根据一个另外的设计实施例，施加预定电压分布包括脉冲电压分布。这导致喷嘴主体坯体的坯体壁的甚至更加精确的后期处理或精细处理。这样的过程被称为PECM方法。借助于在电压脉冲之间出现的间隔，可以实现电解质的改进冲洗和冷却效果。基于此，可以最小化作为在阴极和喷嘴主体坯体之间的间隔的操作间隙，从而提高电化学处理过程的精度。以该方式，可能能够使更小的公差与喷嘴主体的腔的壁相关，同时对喷嘴主体的腔的壁的高光洁度做出贡献。
[0016]根据一个另外的设计实施例，在电化学处理过程的背景下，坯体壁的轮廓的一部分以使得配置盲孔被构造的方式被修改。借助于电化学处理过程，可能能够处理坯体腔的下述区域:该区域借助于其他处理方法，例如借助于研磨处理至今仍然不可及。以该方式，作为盲孔的前体的喷嘴主体坯体的钻成的坯体腔的端部可以被后期处理或精细处理，从而构造喷嘴主体的盲孔。
[0017]根据一个另外的设计实施例，在电化学处理过程的背景下，坯体壁的轮廓的一部分以使得用于喷嘴针阀的座部区域被构造的方式被修改。座部区域关于中心轴线沿着喷嘴主体坯体的第二轴向端部的方向具有渐减的空间，所述区域因此例如以锥形方式渐缩。如果用于喷嘴针阀的座部区域通过研磨被构造，则要求对喷嘴主体坯体进行在先回火。借助于电化学处理过程，座部区域在喷嘴主体坯体的软状态以及硬状态二者下均可以被构造或后期处理。
[0018]根据一个另外的设计实施例，在电化学处理过程的背景下，坯体壁的轮廓的一部分以使得用于引导喷嘴针阀的引导区域被构造的方式被修改。以该方式，引导区域可以针对先前研磨处理替代地或额外地被处理。
[0019]根据一个另外的设计实施例，阴极与非导电部件一起被提供。阴极在电化学处理过程的背景下借助于非导电部件被支撑在喷嘴主体坯体上。阴极借助于非导电部件在喷嘴主体坯体上的支承使得能够更准确且更稳定地定位工具，以及基于此更精确地后期处理喷嘴主体坯体。
[0020]根据一个另外的设计实施例，阴极具有阴极腔，所述阴极腔关于中心轴线轴向地穿透。以该方式，在电化学处理过程的背景下，电解质可以通过阴极腔并入到坯体腔的剩余空体积的至少一部分-区域中。
[0021]根据一个另外的设计实施例，所提供的阴极在电化学处理过程的背景下关于中心轴线被设定为处于旋转和/或沿轴向方向被设定为处于摆动。借助于旋转和/或摆动的阴极的该后期处理借助于所述工具的移动实现电解质的改进的材料交换，以及基于此实现改进的冲洗效果，从而有助于更精确的后期处理。而且，由于阴极的旋转和/或摆动，阴极的非对称性和/或现有的圆度缺陷对于坯体腔的修改区域的对称性没有影响或者仅有很小的影响。
[0022]根据一个另外的设计实施例，在电化学处理过程之前，喷嘴主体坯体被回火，且借助于在坯体腔内进行研磨处理，喷嘴主体坯体的坯体壁的轮廓的至少部分被研磨。在制造喷嘴主体时，研磨处理实现引导区域的构造和/或座部区域的构造，但是由于几何形状和可及性，不相应地实现盲孔的处理或构造。然而，对于穿过喷嘴主体的流体的流动行为和对于喷嘴主体的功能具有不利影响的毛刺在研磨处理的情况下在座部区域的研磨结束时产生。这些毛刺继而可借助于电化学处理过程被消减。
[0023]根据一个另外的设计实施例，非导电部件关于中心轴线具有轴向穿透的部件腔，阴极被安置在该部件腔中以便关于中心轴线能轴向移动。而且，非导电部件具有座部。在电化学处理过程的背景下，使得非导电部件的座部支承在座部区域上，且阴极在非导电部件的部件腔内被引导。以该方式，坯体壁的轮廓的部分以使得盲孔被构造的方式被修改。通过借助于在喷嘴主体坯体的座部区域上的座部定位非导电部件，阴极可以在坯体腔内准确地居中，因此能够以精确的方式对盲孔进行后期处理。
[0024]根据一个另外的设计实施例，在电化学处理过程之前，从坯体腔到喷嘴主体坯体的外部区域中的穿透喷嘴主体坯体的坯体壁的至少一个喷射孔被并入到盲孔和/或座部区域的区域中。在电化学处理过程的背景下，与其有关的喷射孔的入口边缘还被倒圆。以该方式，除了处理喷嘴主体坯体的坯体腔的表面外，电化学处理过程还可以同时用于其他目的。基于此，其他处理过程，例如对喷射孔进行水力侵蚀倒圆，可以被省掉。
[0025]根据一个另外的方面，用于制造喷嘴主体的设备被构造成用于进行如在上文中已经描述的方法。
[0026]根据一个另外的方面，用于处理工件的设备包括电极(尤其是阴极)以及非导电部件。电极还具有中心轴线。非导电部件关于中心轴线具有轴向穿透的部件腔，电极被安置在所述部件腔中以便关于中心轴线能轴向移动。在处理过程的背景下，电极被引导通过部件腔，后者有利于定位作为工具的电极，从而实现工件的精确处理。
[0027]根据一个另外的设计实施例，非导电部件具有座部，借助于座部使得非导电部件在处理过程的背景下支承在要被处理的工件上。
[0028]根据一个另外的设计实施例，非导电部件具有用于电极的止动件。以该方式，可以保证能移动的电极不与要被处理的工件相接触。
[0029]本发明的示例性实施例在下面借助于示意性附图更详细地被解释，在附图中:
图1示出喷嘴主体坯体；
图2示出在喷嘴主体坯体中的具有非导电部件的阴极的实施例；
图3示出在喷嘴主体坯体中的阴极的实施例；
图4示出在喷嘴主体坯体中的阴极的实施例； 图5示出具有喷射孔的喷嘴主体坯体；
图6示出喷嘴主体。
[0030]相同结构或功能的元件在所有图中使用相同参考标记被参考。
[0031]参考标记列表
I喷嘴主体坯体 3 中心轴线
5坯体腔
7还体壁
9喷射孔
II盲孔
13座部区域
15引导区域
17座部
23阴极
25电极
32非导电部件
33阴极腔
34部件腔 36 止动件。
[0032]喷嘴主体坯体I(图1)具有坯体腔5，坯体腔5例如已经被钻到喷嘴主体坯体I中。基于坯体腔5，坯体壁7已被构造。在电化学处理过程的背景下，腔从坯体腔5制造，壁从坯体壁7制造，以及喷嘴主体从喷嘴主体坯体I制造。
[0033]喷嘴主体坯体1(图2)具有中心轴线3，且阴极23连同非导电部件32被安置在坯体腔内。非导电部件32具有座部17，座部17在坯体腔5内支承在座部区域13上。此外，非导电部件32具有穿透的部件腔34，阴极23被安置在部件腔34中以便关于中心轴线3能轴向移动。阴极23具有阴极腔33，阴极腔33被构造以便是轴向穿透的。
[0034]在电化学处理过程的该示例性实施例的情况下，材料在喷嘴主体坯体I的坯体腔5内被电化学地消减，从而构造喷嘴主体的盲孔11。作为工具的阴极23借助于非导电部件32在坯体腔5中被支撑在喷嘴主体坯体I上，同时阴极23关于中心轴线3轴向地穿透非导电部件32，从而突出到坯体腔5中直到坯体腔的端部区域。为了防止与喷嘴主体坯体I的坯体壁7相接触，用于能轴向移动的阴极23的止动件36被构造在部件腔34中。喷嘴主体坯体I是要被处理的工件，且在ECM(电化学加工)方法、或PECM(脉冲电化学加工)方法或PEM(精确电化学加工)方法的背景下喷嘴主体坯体I起阳极的作用。因此，在电化学处理过程的背景下，可以通过止动件36预先防止短路。
[0035]通过阴极23的阴极腔33，电解质被引入到坯体腔5的剩余空体积中，使得通过施加电压分布在阴极23的电势和喷嘴主体坯体I的电势之间引起差值，从而发动电化学处理过程。以该方式，坯体腔5的区域可以被后期处理或精细处理，所述区域由于几何形状和可及性不能被处理或例如借助于其他方法(诸如研磨处理)仅能以有限的方式被处理。
[0036]阴极23(图3)被安置在喷嘴主体坯体I的坯体腔5内，且从喷嘴主体坯体I的第一轴向端部开始直到第二轴向端部，从而突出到坯体腔5中。在坯体腔5内的所述阴极23不具有任何非导电部件32。而且，在该示例性实施例中的阴极23被构造成以便是T形的，使得在喷嘴主体坯体I的第一轴向端部上具有关于喷嘴主体坯体I在坯体腔5外的止动件36。止动件36可以被构造为绝缘或非导电元件，否则被构造为在坯体腔5外的非导电部件32。在电化学处理过程的背景下，可以通过止动件36防止在阴极23和喷嘴主体坯体I之间的短路。
[0037]在电化学处理过程的背景下，在坯体腔5内的坯体壁7的轮廓可以以该方式在多个部分-区域中同时被修改。例如，喷嘴主体的盲孔11和座部区域13因此在该情况下利用阴极23被同时构造。
[0038]阴极23(图4)被构造成以便是T形的，但是与图3相对，在阴极23在坯体腔5内的几何形状中具有下述区域:在该区域中，阴极23以径向方式被放大。径向放大部延伸到喷嘴主体坯体I的坯体壁7的恰好前面，使得阴极23从此开始以柱形方式且以恒定半径继续延伸。在其中阴极23具有更大半径的该区域面对喷嘴主体坯体I的第一轴向端部，使得在电化学处理过程的背景下，在该区域中的坯体腔5的坯体壁7的轮廓以使得喷嘴主体的引导区域15被构造的方式被修改。此外，在坯体腔5的其他部分-区域中，喷嘴主体的座部区域13和盲孔11使用同一阴极23被同时构造。通过使用一个阴极23同时处理喷嘴主体坯体I的多个部分-区域，减少或保持低的对称性缺陷，诸如各个部分-区域的同轴性缺陷。这对喷嘴主体中的喷嘴针阀引导件的精度有有利影响，从而有助于保持低的喷嘴针阀的引导件中的磨损和游隙。
[0039]与在先示例性实施例的喷嘴主体坯体相比，喷嘴主体坯体I(图5)具有喷射孔9，喷射孔9穿透坯体壁7从坯体腔5通过到喷嘴主体坯体I的外部区域。在该示例性实施例中，喷射孔9被安置在坯体腔5的下述区域中:在该区域中，喷嘴主体的盲孔11通过电化学处理过程被构造。如果喷射孔9在电化学处理过程之前已经被并入到喷嘴主体坯体I中，则在电化学处理过程的背景下，喷射孔9的入口边缘被倒圆。以该方式，除了处理坯体腔5的轮廓外，电化学处理过程还被采用以用于其他目的。具有喷射孔9(其中，喷射孔9的入口边缘被倒圆)的喷嘴主体因此从具有喷射孔9的喷嘴主体坯体I制造。喷射孔9的入口边缘的倒圆还对穿过其的流体的流动特性具有积极影响，从而有助于最小化湍流的发生。
[0040]在电化学处理过程的背景下，喷嘴主体(图6)从喷嘴主体坯体I被制造。喷嘴主体包括引导区域15、座部区域13和盲孔11。
【主权项】
1.一种用于制造喷嘴主体的方法，其中， -提供喷嘴主体坯体(1)，所述喷嘴主体坯体 -具有中心轴线(3)，且关于所述中心轴线(3)具有第一和第二轴向端部； -从所述第一轴向端部开始，将坯体腔(5)并入到所述喷嘴主体坯体(I)中，并且基于此在所述坯体腔(5 )和所述喷嘴主体坯体(I)的外部区域之间构造坯体壁(7 ); -借助于包括电化学消减的电化学处理过程，修改所述坯体壁(7)的轮廓的至少部分，从而制造所述喷嘴主体的腔的壁。2.如权利要求1中所述的方法，其中，所述电化学处理过程包括: -提供电解质和阴极(23); -将所述阴极(23)并入到所述坯体腔(5)中； -将所述电解质并入到所述坯体腔(5)的剩余空体积的至少一个部分-区域中；以及 -在所述阴极(23)和所述喷嘴主体坯体(I)之间施加预定电压分布。3.如权利要求2中所述的方法，其中， -所述预定电压分布包括脉冲电压分布。4.如权利要求1到3中的一项中所述的方法，其中， -在所述电化学处理过程的背景下，所述坯体壁(7)的所述轮廓的部分以使得盲孔(11)被构造的方式被修改。5.如权利要求1到4中的一项中所述的方法，其中， -在所述电化学处理过程的背景下，所述坯体壁(7)的所述轮廓的部分以使得用于喷嘴针阀的座部区域(13)被构造的方式被修改。6.如权利要求1到5中的一项中所述的方法，其中， -在所述电化学处理过程的背景下，所述坯体壁(7)的所述轮廓的部分以使得用于引导喷嘴针阀的引导区域(15)被构造的方式被修改。7.如权利要求2到6中的一项中所述的方法，其中， -所述阴极(23)与非导电部件(32)—起被提供，使得所述阴极(23)在所述电化学处理过程的背景下借助于所述非导电部件(32)被支撑在所述喷嘴主体坯体(I)上。8.如权利要求7中所述的方法， 其中，所述阴极(23)具有阴极腔(33)，所述阴极腔(33)关于所述中心轴线(3)是轴向穿透的； -其中，在所述电化学处理过程的背景下，所述电解质通过所述阴极腔(33)被并入到所述坯体腔(5)的所述剩余空体积中的至少一部分-区域中。9.如权利要求2到8中的一项中所述的方法，其中， -所提供的阴极(23)在所述电化学处理过程的背景下关于所述中心轴线(3)被设定为处于旋转和/或沿轴向方向被设定为处于摆动。10.如前述权利要求中的一项中所述的方法，其中，在所述电化学处理过程之前， -所述喷嘴主体坯体(I)被回火，且 -借助于在所述坯体腔(5)内进行研磨处理，所述喷嘴主体坯体(I)的所述坯体壁(7)的所述轮廓的至少部分被研磨。11.如权利要求10中所述的方法，其包括权利要求7的所述特征， 其中，所述非导电部件(32)关于所述中心轴线(3)具有轴向穿透的部件腔(34)，所述阴极(23)被安置在所述部件腔(34)中，以便关于所述中心轴线(3)能轴向移动；以及 其中，所述非导电部件(32)具有座部(17); -其中，在研磨处理的背景下，所述坯体壁(7)的所述轮廓的部分以使得用于喷嘴针阀的座部区域(13)被构造的方式被修改；以及 -其中，在所述电化学处理过程的背景下，使所述非导电部件(32)的所述座部(17)支承在所述座部区域(13)上，且所述阴极(23)在所述非导电部件(32)的所述部件腔(34)内被引导，使得所述坯体壁(7)的所述轮廓的部分以使得盲孔(11)被构造的方式被修改。12.如权利要求4到11中的一项中所述的方法，其中， -在所述电化学处理过程之前，从所述坯体腔(5)到所述喷嘴主体坯体(I)的所述外部区域中穿透所述喷嘴主体坯体(I)的所述坯体壁(7)的至少一个喷射孔(9)被并入到所述盲孔(11)的区域中和/或所述座部区域(13)的区域中。13.一种用于制造喷嘴主体的设备， -其中，所述设备被构造成用于进行如权利要求1到12中的一项中所述的方法。14.一种用于处理工件的设备， -所述设备包括电极(25)和非导电部件(32); -其中，所述电极(25)具有中心轴线(3)，并且所述非导电部件(32)关于所述中心轴线(3)具有轴向穿透的部件腔(34)，所述电极(25)被安置在所述部件腔(34)中以便关于所述中心轴线(3)能轴向移动，并且在处理过程的背景下所述电极(25)通过所述部件腔(34)被引导。15.如权利要求14中所述的设备， -其中，所述非导电部件(32)具有座部(17)，借助于所述座部(17)在处理过程的背景下使得所述非导电部件(32)支承在要被处理的所述工件上。16.如权利要求14或15中的一项中所述的设备， -其中，所述非导电部件(32)具有用于所述电极(25)的止动件(36)。
【文档编号】B23H3/04GK105829001SQ201480066366
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年12月3日
【发明人】R.加恩, T.霍夫曼, M.西梅特, T.奥施特尔
【申请人】大陆汽车有限公司