用于粗糙化圓柱孔的內(nèi)表面的方法及刀具的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種對(duì)圓柱孔(9)的內(nèi)表面(8)，特別是內(nèi)燃機(jī)的氣缸孔或氣缸套中的接觸面進(jìn)行粗糙化的方法，其中，通過(guò)一包含徑向切削頭(7)的，旋轉(zhuǎn)并沿所述圓柱孔(9)的軸向平移運(yùn)動(dòng)的刀具(1)，借助所述徑向切削頭(7)的至少一個(gè)切削刃來(lái)將切屑(12)去除，并借助所述徑向切削頭(7)的另一邊棱或面將所述切屑切斷，從而產(chǎn)生所述經(jīng)粗糙化的表面。本發(fā)明的特征在于，將所述刀具(1)插入或穿過(guò)所述圓柱孔(9)，隨后沿徑向?qū)λ龅毒?1)進(jìn)行定位，且隨后在將所述刀具沿其進(jìn)給方向(V)從所述圓柱孔移出時(shí)通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)的刀具(1)進(jìn)行材料去除。本發(fā)明還涉及一種刀具(1)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于粗糙化圓柱孔的內(nèi)表面的方法及刀具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1的前序部分所詳細(xì)定義的類(lèi)型的對(duì)圓柱孔的內(nèi)表面進(jìn)行粗糙化的方法。本發(fā)明還涉及一種如獨(dú)立權(quán)利要求8和10的前序部分所詳細(xì)定義的類(lèi)型的用于對(duì)圓柱孔的內(nèi)表面進(jìn)行粗糙化的刀具。例如，由DE 102012207455A1公開(kāi)了一種同類(lèi)型的刀具。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)過(guò)用于對(duì)圓柱孔的內(nèi)表面進(jìn)行粗糙化的方法及刀具。為此例如參閱DE 601 31 096 T2及EP I 756 133 BI。這兩個(gè)公開(kāi)文獻(xiàn)中的刀具及方法均利用包含徑向切削頭的、可沿軸向移動(dòng)的旋轉(zhuǎn)刀具，該刀具這樣移入圓柱孔，使得借助徑向切削頭進(jìn)行切削加工，隨后通過(guò)同一徑向切削頭的另一切削刃或邊棱或面來(lái)將材料去除時(shí)切起的切肩切斷。借助切削加工以及在同一工序中對(duì)切起的切肩進(jìn)行的后續(xù)切斷操作，便獲得具有多個(gè)凹切部的經(jīng)粗糙化的表面。
[0003]通過(guò)這種方式制造的經(jīng)粗糙化的表面特別適于為隨后鍍覆于該表面的涂層提供理想的支持。因此，特別是以該方式來(lái)準(zhǔn)備內(nèi)燃機(jī)的氣缸套中的氣缸孔或鉆孔，以便提供經(jīng)過(guò)相應(yīng)粗糙化的表面，隨后為該表面設(shè)置涂層，從而最佳化鉆孔的壁部與將來(lái)在其中運(yùn)動(dòng)的活塞之間的摩擦特性。其中，這些涂層優(yōu)選可以特別是采用等離子噴涂、電弧線材噴涂或類(lèi)似方式涂布到借助粗糙化進(jìn)行過(guò)相應(yīng)預(yù)處理的表面上的熱涂層。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中描述的方法特別適用于在一個(gè)工序中以及以非常短的加工時(shí)間實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸孔的內(nèi)表面的粗糙化，以確保涂層在未來(lái)具有極佳的附著性。但在進(jìn)入圓柱孔的情況下進(jìn)行加工和切肩切斷處理就需要采用刀具軸向定向，且圓柱孔沿豎直方向或僅以較小的角度偏離豎直線的布局來(lái)進(jìn)行加工，因而上述方法及刀具的應(yīng)用范圍受到限制。只有這樣才能確保加工過(guò)程中產(chǎn)生的切肩向下落入圓柱孔或從圓柱孔落出。大量試驗(yàn)表明，實(shí)踐中極其難以在配設(shè)水平主軸的機(jī)床上進(jìn)行相應(yīng)的加工，因?yàn)榍邢骺赡軙?huì)留在經(jīng)加工的表面的區(qū)域內(nèi)，并可能會(huì)在加工過(guò)程期間導(dǎo)致刀具相應(yīng)地卡在圓柱孔中。除了在刀具和加工時(shí)間方面造成的問(wèn)題外，上述情形通常還會(huì)導(dǎo)致以下嚴(yán)重問(wèn)題:切肩對(duì)已制成的經(jīng)粗糙化表面的表面質(zhì)量造成負(fù)面影響，或者，特別是在鋁、鋁合金或其他輕金屬合金中加工時(shí)所產(chǎn)生的切肩易于留下污跡。這也會(huì)對(duì)所期望的經(jīng)粗糙化表面造成負(fù)面影響，且在此情形下，隨后鍍覆的熱涂層的附著程度可能不足，這種情況可能導(dǎo)致嚴(yán)重的品質(zhì)問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供能夠克服上述缺點(diǎn)并實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、可靠且低成本的制造過(guò)程的一種方法以及一種刀具。
[0006]本發(fā)明用以達(dá)成上述目的的解決方案為具有權(quán)利要求1的特征部分中的特征的方法。本發(fā)明的方法的有利改進(jìn)方案參閱從屬權(quán)利要求。本發(fā)明用以達(dá)成上述目的另一解決方案為一種具有并列權(quán)利要求8或10的特征部分中的特征的刀具。所述刀具的有利改進(jìn)方案及技術(shù)方案參閱從屬權(quán)利要求。
[0007]在本發(fā)明的方法方面，與現(xiàn)有技術(shù)中的方法的不同之處在于，這樣進(jìn)行加工，使得刀具的徑向切削刃在其進(jìn)給方向不被導(dǎo)引經(jīng)過(guò)已加工的表面部分，而是首先將所述刀具移入或穿過(guò)所述圓柱孔，其中，優(yōu)選采用偏心定位，從而在圓柱孔的內(nèi)表面上不進(jìn)行或僅進(jìn)行最小程度的材料去除。隨后，以所期望的方式對(duì)刀具進(jìn)行定位，亦即，根據(jù)圓柱孔的內(nèi)表面的期望的待制造尺寸來(lái)調(diào)節(jié)所述徑向切削頭的切削刃。隨后使用所述徑向切削頭對(duì)所述圓柱孔的內(nèi)表面進(jìn)行真正意義上的加工，具體方式是，將所述徑向切削頭沿其進(jìn)給方向從所述圓柱孔移出，并以所期望的方式對(duì)所述表面進(jìn)行加工并將材料去除。通過(guò)將加工方向反轉(zhuǎn)，從而在將刀具從圓柱孔移出時(shí)才進(jìn)行加工，便能確保加工中伴生的切肩不會(huì)位于刀具與已加工的面之間，而是使得經(jīng)加工的面相應(yīng)無(wú)切肩。很容易就能將可能遺留在此處的切肩去除，而不會(huì)出現(xiàn)切肩卡入用所述刀具本身進(jìn)行過(guò)粗糙化的表面及在該表面上留下污跡的情況。借助按本發(fā)明的方法能夠徹底避免留在及卡入已加工的表面的區(qū)域內(nèi)的切肩所造成的危險(xiǎn)，這些切肩可能會(huì)在與刀具的共同作用下對(duì)已加工的表面造成負(fù)面影響。因此，本方法的決定性的優(yōu)點(diǎn)在于，即使是在刀具并非沿豎直方向定位，而是刀具和鉆孔沿水平方向定向的情形下，也能夠?qū)崿F(xiàn)極佳的表面質(zhì)量。這樣便可以采用配設(shè)水平主軸的機(jī)床。與配設(shè)豎直主軸的機(jī)床相比，配設(shè)水平主軸的機(jī)床的結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單得多，且成本更為低廉。此外，配設(shè)水平主軸的機(jī)床是現(xiàn)代制造技術(shù)中的傳送生產(chǎn)線中常用的機(jī)床。按本發(fā)明的方法有助于簡(jiǎn)化對(duì)所述圓柱孔的內(nèi)表面的加工，并且有助于簡(jiǎn)單且低成本地實(shí)現(xiàn)于傳統(tǒng)傳送生產(chǎn)線上。此外，在夾具結(jié)構(gòu)(Vorrichtungsaufbau)方面也具有優(yōu)勢(shì)，特別是在圓柱孔的內(nèi)表面是呈V形布局的、內(nèi)燃機(jī)的曲軸箱中的氣缸的內(nèi)表面。在采用配設(shè)水平主軸的機(jī)床時(shí)，對(duì)上述內(nèi)表面的保持和相對(duì)機(jī)床進(jìn)行定位的復(fù)雜度顯著降低，因此，除節(jié)省機(jī)床本身的成本外，(至少在此情形下)還能顯著降低用于固定待加工部件的夾具結(jié)構(gòu)的成本。
[0008]在本發(fā)明的方法的一種特別有益的技術(shù)方案中，為所述徑向切削頭的區(qū)域供應(yīng)用于沖洗和/或冷卻的沖洗介質(zhì)。借助為所述徑向切削頭的區(qū)域供應(yīng)沖洗介質(zhì)，一方面能夠在實(shí)施加工的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行冷卻，另一方面能夠在伴生的，被所述徑向切削頭的特殊結(jié)構(gòu)切起及切斷的切肩附著在經(jīng)粗糙化的表面的區(qū)域內(nèi)前，將這些切肩沖走，從而在無(wú)切肩殘余物剩余或卡入的情況下進(jìn)一步改進(jìn)對(duì)所述經(jīng)粗糙化的表面的安全且可靠的加工。
[0009]視本發(fā)明的方法的具體用途而定，所述沖洗介質(zhì)例如可以是在金屬加工領(lǐng)域中普遍為人所知且常用的冷卻與潤(rùn)滑乳劑。特別是在應(yīng)用于由灰鑄鐵或類(lèi)似材料構(gòu)成的氣缸套的區(qū)域內(nèi)時(shí)，上述方案特別有利。在此情形下，隨后必須為經(jīng)粗糙化的表面清除沖洗介質(zhì)的殘余物，例如進(jìn)行脫脂，以便將來(lái)涂布的涂層良好且可靠地附著在經(jīng)粗糙化的表面上。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的方法的一種特別有益且有利的改進(jìn)方案，特別是在將輕金屬合金用作其中設(shè)置有圓柱形鉆孔的材料的情形下，可以將無(wú)油且至少基本干燥的氣體，特別是壓縮空氣用作沖洗介質(zhì)。這種用氣體，優(yōu)選用無(wú)油壓縮空氣來(lái)進(jìn)行沖洗及冷卻的方案同樣能實(shí)現(xiàn)至少就輕金屬合金的加工而言通常足夠的冷卻，并有助于非常良好地將所產(chǎn)生的切肩沖走。在此情形下，借助所述無(wú)油且干燥或至少基本干燥的氣體能夠徹底避免不期望的物質(zhì)對(duì)所述經(jīng)加工的表面造成污染，從而不必在對(duì)所述表面進(jìn)行加工后，以及在對(duì)所述表面進(jìn)行后續(xù)的熱涂布前進(jìn)行清潔。除省去一個(gè)附加的加工步驟外，采用此方案還能減小以下危險(xiǎn):在對(duì)經(jīng)粗糙化的表面進(jìn)行清潔時(shí)，粗糙度特性曲線(Rauheitsprofil)發(fā)生不利變化，從而對(duì)熱涂層的附著造成負(fù)面影響。
[0011]在本發(fā)明的方法的另一非常有利的技術(shù)方案中，可以沿進(jìn)給方向在用于對(duì)內(nèi)表面進(jìn)行粗糙化的徑向切削頭前，通過(guò)另一徑向切削頭在同一工序中對(duì)所述圓柱孔的內(nèi)表面進(jìn)行精加工。這一將精加工與隨后的粗糙化結(jié)合在一個(gè)工序中的方案特別有益且高效，因?yàn)檫@樣便能省去一個(gè)附加的工序。尤其是在采用本發(fā)明的相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)反轉(zhuǎn)的進(jìn)給方向時(shí)，特別是在應(yīng)用于水平主軸裝置上時(shí)，可以沿進(jìn)給方向例如通過(guò)輸入適宜的沖洗介質(zhì)將精加工中伴生的切肩排出，因而能夠特別高效地設(shè)計(jì)上述方案。在此情形下，可能仍留在刀具與該表面之間的切肩無(wú)關(guān)緊要，因?yàn)檫€需要通過(guò)后續(xù)的精加工過(guò)程對(duì)該區(qū)域進(jìn)行加工。在所述精加工過(guò)程結(jié)束后，通過(guò)所述第二徑向切削頭以所描述的方式對(duì)所述圓柱孔的內(nèi)表面進(jìn)行粗糙化。如上文所述，在此過(guò)程中所產(chǎn)生的切肩通過(guò)經(jīng)加工的面被沖走，或者也可以留在這里，這一點(diǎn)無(wú)關(guān)緊要，因?yàn)樗龅毒咭褟脑撁娴膮^(qū)域移出。
[0012]根據(jù)權(quán)利要求8，按本發(fā)明的刀具設(shè)計(jì)成:除用于對(duì)所述圓柱孔的內(nèi)表面進(jìn)行粗糙化的第一徑向切削頭外，還具有用于對(duì)所述圓柱孔的內(nèi)表面進(jìn)行精加工的另一徑向切削頭，所述另一徑向切削頭沿軸向布置于刀座與用于對(duì)所述圓柱孔的內(nèi)表面進(jìn)行粗糙化的徑向切削頭之間。其中，具有兩個(gè)分別用于精加工和粗糙化的徑向切削頭的刀具設(shè)計(jì)成:優(yōu)選可以根據(jù)本發(fā)明的方法，亦即，采用在材料去除期間朝向所述刀座的進(jìn)給方向來(lái)使用該刀具。亦即，可以將所述刀具特別是穿入或穿過(guò)所述圓柱孔，對(duì)所述刀具進(jìn)行相應(yīng)定位，并在從所述圓柱孔移出時(shí)進(jìn)行所期望的材料去除。從所述刀座出發(fā)的視角看，用于精加工的徑向切削頭布置于前，用于對(duì)所述圓柱孔的內(nèi)表面進(jìn)行粗糙化的徑向切削頭布置于后，因此，加工時(shí)在單獨(dú)一個(gè)工序中首先將所述表面精加工至所期望的程度，以便隨后對(duì)其進(jìn)行粗糙化。
[0013]本發(fā)明的刀具的特征在于，設(shè)置有至少一個(gè)沖洗介質(zhì)管路，所述沖洗介質(zhì)管路包含分別與每個(gè)徑向切削頭對(duì)應(yīng)的沖洗介質(zhì)出口。與用于對(duì)所述圓柱孔的內(nèi)表面進(jìn)行粗糙化的徑向切削頭對(duì)應(yīng)的沖洗介質(zhì)出口設(shè)計(jì)具有朝向所述刀尖的方向分量。因此，通過(guò)該沖洗介質(zhì)出口流出的沖洗介質(zhì)將切肩沖向所述刀尖，亦即，沿與所述進(jìn)給方向相反的方向，遠(yuǎn)離經(jīng)粗糙化及最終加工的表面，從而安全和可靠地避免切肩附著及卡入。所述另一沖洗介質(zhì)出口的布置方式是，其與用于對(duì)所述圓柱孔的內(nèi)表面進(jìn)行精加工的徑向切削頭對(duì)應(yīng)，并且具有朝向所述刀座的方向分量。這樣便將精加工中伴生的切肩朝向所述刀座，即沿所述進(jìn)給方向沖走。這些切肩在所述刀具或刀具柄部與所述圓柱孔的壁部之間排出。所述沖洗介質(zhì)通過(guò)相應(yīng)定向的沖洗介質(zhì)出口流出，從而盡可能避免切肩的卡入，或者至少將可能卡入的切肩的剩余數(shù)減至最小。此外，這樣便能避免精加工切肩到達(dá)用于對(duì)所述表面進(jìn)行粗糙化的徑向切削頭的區(qū)域，以及到達(dá)所述經(jīng)粗糙化的表面的區(qū)域，并在這些區(qū)域內(nèi)造成相應(yīng)的危害。由于尚未粗糙化的表面位于所述刀具的、布置于所述刀座與用于精加工的徑向切削頭之間的柄部區(qū)域內(nèi)，此處的切肩無(wú)關(guān)緊要。若這些切肩意外地被所述刀具壓入所述表面，則在隨后的精加工中會(huì)將重新消除對(duì)所述表面所造成的負(fù)面影響。關(guān)鍵之處在于，所述切肩不會(huì)到達(dá)經(jīng)粗糙化的表面的區(qū)域或用于粗糙化的徑向切削頭的區(qū)域，這點(diǎn)通過(guò)在用于精加工的徑向切削頭的區(qū)域內(nèi)對(duì)所述沖洗介質(zhì)出口進(jìn)行相應(yīng)定向來(lái)確保。
[0014]此外，在按本發(fā)明的刀具的一種特別有益的技術(shù)方案中，所述兩個(gè)徑向切削頭沿周向以最大120°的角度，優(yōu)選最大90°的角度，相互偏移布置。兩個(gè)徑向切削頭沿周向，即在例如從所述刀尖出發(fā)俯視所述刀具時(shí)，以相互偏移一定角度的方式布置。這樣便能以上文描述的順序沿軸向?qū)⑺鰞蓚€(gè)徑向切削頭相對(duì)緊靠地定位。借助沿周向設(shè)計(jì)小于120°的，優(yōu)選小于90°的角度，仍可以將刀具及其旋轉(zhuǎn)軸線偏心地放置在所述圓柱孔中，以便在不與所述圓柱孔的內(nèi)表面接觸的情況下將所述刀具移入，或者在充其量發(fā)生最小程度接觸的情況下對(duì)該刀具進(jìn)行定位。隨后才以所期望的方式對(duì)所述刀具進(jìn)行定位，通常采用以下定位方式:將所述刀具的旋轉(zhuǎn)軸線與所述圓柱孔的中心軸線疊合布置。在此情形下，沿進(jìn)給方向?qū)⑺龅毒邚乃鰣A柱孔拉出，并進(jìn)行所期望的材料去除，即一方面進(jìn)行精加工，另一方面隨后在同一工序中對(duì)所述表面進(jìn)行粗糙化。
[0015]在備選的技術(shù)方案中，本發(fā)明的如權(quán)利要求10所述的刀具可以具有用于對(duì)可能突出的切肩進(jìn)行修剪的第三徑向切削頭，所述第三徑向切削頭沿軸向布置于用于對(duì)所述圓柱孔的內(nèi)表面進(jìn)行粗糙化的徑向切削頭與所述刀尖之間。該徑向切削頭以相對(duì)另兩個(gè)徑向切削頭中的每個(gè)均偏移的方式布置。作為修剪切削刃的附加徑向切削頭僅為一附加安全工具，其用于對(duì)經(jīng)切斷的切肩的可能突出的殘余物進(jìn)行相應(yīng)修剪，確保其伸出所述圓柱孔的表面的程度不會(huì)突出于隨后涂布的熱涂層。為了以上文描述的順序沿軸向?qū)⑺鋈齻€(gè)徑向切削頭相應(yīng)緊靠地定位，另一用于對(duì)可能殘余的切肩突出部進(jìn)行修剪的徑向切削頭也以沿周向相應(yīng)偏移的方式布置。
[0016]在一種有利改進(jìn)方案中，所有三個(gè)徑向切削頭均以沿周向相互偏移一定角度的方式布置，其中，角度之和最大為120°，優(yōu)選最大為90°。在此情形下，盡管有三個(gè)單獨(dú)的徑向切削頭，仍能夠?qū)Π鰪较蚯邢黝^的刀具進(jìn)行偏心的定位，以便在不進(jìn)行材料去除或?qū)λ鰣A柱孔的表面造成負(fù)面影響的情況下，將該刀具移入所述圓柱孔或視情況移出。
[0017]此外在一種有利改進(jìn)方案中，所述第三徑向切削頭不設(shè)沖洗介質(zhì)供應(yīng)裝置。對(duì)于僅用于對(duì)切肩的可能殘留的突出部進(jìn)行修剪的第三徑向切削頭而言，通常不必為其配設(shè)沖洗介質(zhì)供應(yīng)裝置或冷卻介質(zhì)供應(yīng)裝置，因?yàn)橛糜谛藜舻膹较蚯邢黝^不常用到這些供應(yīng)裝置，且在使用的情形下也僅是以短時(shí)間及采用最小切削面的方式。因而無(wú)需進(jìn)行冷卻和沖洗，而不會(huì)給所期望的經(jīng)粗糙化表面帶來(lái)不利影響。而不在所述刀具的區(qū)域內(nèi)設(shè)置另一沖洗劑出口的方案有助于顯著簡(jiǎn)化所述刀具，從而在刀具成本和刀具制造方面具有相應(yīng)優(yōu)勢(shì)。
[0018]優(yōu)選可以將按本發(fā)明的方法用于對(duì)圓柱孔的內(nèi)表面進(jìn)行粗糙化，作為對(duì)特別是用電弧線材噴涂涂布熱涂層的預(yù)處理。特別就這一用途而言，使用按本發(fā)明的方法在配設(shè)水平主軸的機(jī)床上進(jìn)行的簡(jiǎn)單且高效的粗糙化能夠確保熱涂層極佳地附著，因而具有顯著優(yōu)勢(shì)。尤其可以將所述方法應(yīng)用于由非鐵金屬(特別是鋁)或具有非鐵金屬的合金構(gòu)成的內(nèi)表面。就非鐵金屬，特別是例如鋁這類(lèi)輕金屬或合金而言，例如內(nèi)燃機(jī)中的氣缸工作面的熱涂層具有決定性意義，因?yàn)榻柚鸁嵬繉颖隳茉诒Ａ糨p金屬在重量、制造方法和類(lèi)似方面的優(yōu)點(diǎn)的情況下，改進(jìn)內(nèi)燃機(jī)上的摩擦屬性。因此，按本發(fā)明的方法特別適用于這些結(jié)構(gòu)。
[0019]如上文已多次提及的，優(yōu)選可以將按本發(fā)明的方法及按本發(fā)明的刀具應(yīng)用在配設(shè)至少一個(gè)用于容置刀具的水平主軸的機(jī)床上。與同類(lèi)的配設(shè)豎直主軸的機(jī)床相比，此類(lèi)水平主軸裝置相應(yīng)地更為簡(jiǎn)單且成本更加低廉。此外，例如在汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域中，應(yīng)用在常用傳送生產(chǎn)線中的配備水平主軸的機(jī)床普遍為人所知且是常見(jiàn)的，因此，無(wú)需很高的改裝費(fèi)用便能將相應(yīng)加工納入此種傳送生產(chǎn)線，這樣便能在制造和工廠規(guī)劃方面實(shí)現(xiàn)協(xié)同作用，從而與原本就昂貴得多的配設(shè)豎直主軸的機(jī)器相比在成本方面具備相應(yīng)優(yōu)勢(shì)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]按本發(fā)明的方法及按本發(fā)明的刀具的其他有利技術(shù)方案由其余的從屬權(quán)利要求給出，下文結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)這些有利技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]圖中示出:
[0022]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中用于對(duì)圓柱孔的內(nèi)表面進(jìn)行粗糙化的刀具及方法的示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明的第一實(shí)施方式中用于對(duì)圓柱孔的內(nèi)表面進(jìn)行粗糙化的刀具及方法的示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明的第二實(shí)施方式中用于對(duì)圓柱孔的內(nèi)表面進(jìn)行粗糙化的按本發(fā)明的刀具及方法的示意圖；以及
[0025]圖4為圖3所示刀具的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的結(jié)構(gòu)的示意圖。刀具I借助刀座2容置在此處未完整示出的機(jī)床的對(duì)應(yīng)配合件3中。刀具I的中心軸線4與表示所述機(jī)床的主軸的軸線5彼此對(duì)齊。所述機(jī)床配設(shè)有豎直延伸的主軸，并相應(yīng)具有該主軸的豎直延伸的軸線5。此類(lèi)機(jī)床又稱(chēng)豎直主軸裝置。刀具I本身在與刀座2軸向相對(duì)的一側(cè)上具有刀尖6。在該刀尖6的區(qū)域內(nèi)設(shè)有示意性示出的，用于對(duì)圓柱孔9的內(nèi)表面8進(jìn)行粗糙化的徑向切削頭7。下文將用于對(duì)內(nèi)表面8進(jìn)行粗糙化的徑向切削頭7簡(jiǎn)稱(chēng)為粗糙化切削刃7。所述圓柱孔尤指內(nèi)燃機(jī)的示意性示出的曲軸箱10中的，由特別是鋁合金的輕金屬合金構(gòu)成的氣缸孔。通過(guò)刀具I的粗糙化切削刃7對(duì)圓柱孔9的內(nèi)表面8進(jìn)行粗糙化，從而針對(duì)例如借助等離子噴涂或特別是借助電弧線材噴涂涂布的熱涂層對(duì)所述內(nèi)表面進(jìn)行理想的預(yù)處理。通過(guò)切起切肩并于隨后將其切斷來(lái)進(jìn)行粗糙化，留下具有大量凹切部的表面，這些凹切面有助于將所述熱涂層的材料相應(yīng)夾緊，因此，借助對(duì)內(nèi)表面8的粗糙化能夠?qū)崿F(xiàn)所述熱涂層的極佳附著。
[0027]在材料去除中，即在用粗糙化切削刃7加工內(nèi)表面8時(shí)，刀具I的用V表示的進(jìn)給方向如下:從在該實(shí)施例中布置于上方的氣缸蓋分界面11出發(fā)，將刀具I移入到圓柱孔9中并進(jìn)行材料去除。采用此布局時(shí)，在粗糙化時(shí)產(chǎn)生的切肩12因重力而向下朝著曲軸腔13從圓柱孔9落出。現(xiàn)有技術(shù)中的這一結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)主要在于，其局限于刀具I的軸線4的在加工期間與圓柱孔9的旋轉(zhuǎn)軸線重合的所示定向，且特別是局限于所述機(jī)床的主軸的軸線5的定向。若從用作機(jī)床的相對(duì)較為復(fù)雜和昂貴的豎直主軸裝置切換為水平主軸裝置，則切肩12將不再因重力而向下落入所述曲軸箱，而是可能至少部分位于刀具I的柄部20與已粗糙化的內(nèi)表面8之間，并會(huì)卡入其中。這一方面會(huì)對(duì)刀具I及加工精度造成負(fù)面影響，另一方面在最不利的情形下會(huì)導(dǎo)致加工中斷。無(wú)論如何，切肩12卡入在刀具I的柄部20與圓柱孔9的已加工的內(nèi)表面8之間，這種狀況均會(huì)對(duì)該內(nèi)表面8造成負(fù)面影響，從而造成經(jīng)粗糙化的內(nèi)表面8的品質(zhì)變差，這可能會(huì)在將來(lái)導(dǎo)致熱涂層的附著程度不足。這是一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)，因此，上述結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的將豎直主軸裝置用作機(jī)床的方法均存在局限性。
[0028]圖2示出了類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，其中，該結(jié)構(gòu)設(shè)有機(jī)床的主軸的軸線5的水平布局，因而可以在用作機(jī)床的所謂“水平主軸裝置”上實(shí)施。此方案在制造方面具有決定性優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗街鬏S裝置更易于構(gòu)建且更加堅(jiān)固，相應(yīng)地成本也更為低廉。此外，在例如用于汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域的制造的常用傳送生產(chǎn)線中，配設(shè)一個(gè)或特別是一個(gè)以上主軸的水平主軸裝置是常用的機(jī)床類(lèi)型，因此，圖2所示的結(jié)構(gòu)能夠簡(jiǎn)化制造工藝和降低制造成本。通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn):相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的結(jié)構(gòu)將進(jìn)給方向V反轉(zhuǎn)。除此以外，所述結(jié)構(gòu)和描述該結(jié)構(gòu)所用附圖標(biāo)記與圖1中已描述的細(xì)節(jié)基本相同。通常以偏心的方式將刀具I移入圓柱孔9，或視情況穿過(guò)所述圓柱孔直至進(jìn)入曲軸腔12，從而在刀具I進(jìn)入圓柱孔9時(shí)不進(jìn)行任何加工，因而不會(huì)伴生可能會(huì)留在并卡入刀具I的柄部20與內(nèi)表面8之間的切肩。隨后才將刀具I及其軸線4送入相應(yīng)位置，特別是以使得軸線4與圓柱孔9的軸線疊合的方式。隨后開(kāi)始進(jìn)行真正意義上的加工，具體方式是，在此情形下沿進(jìn)給方向V將在現(xiàn)有技術(shù)中同樣在加工期間圍繞其軸線4旋轉(zhuǎn)的刀具I從圓柱孔9移出。此時(shí)，可能出現(xiàn)的切肩12不會(huì)在柄部20與圓柱孔9的內(nèi)表面8之間產(chǎn)生，而是充其量位于內(nèi)表面8的所述已粗糙化的，不再被刀具I的部分遮蓋的表面區(qū)域內(nèi)，因而能夠安全且可靠地避免切肩12卡入，并視情況避免切肩在所述已粗糙化的表面上留下污跡。這樣便能以這種方式在其主軸具有水平軸線5的加工機(jī)床上進(jìn)行加工，其中，所述方法原則上當(dāng)然也適用于配設(shè)豎直主軸的機(jī)床。
[0029]包含設(shè)置于粗糙化切削刃7的區(qū)域內(nèi)的沖洗介質(zhì)出口 15的沖洗介質(zhì)管路14有助于進(jìn)一步改進(jìn)排肩。借助輸入適宜的沖洗介質(zhì)，便能一方面在加工過(guò)程期間進(jìn)行冷卻，另一方面將所產(chǎn)生的切肩沖走。以已知方式借助刀座2及刀具I的柄部20通過(guò)未繪示的機(jī)床將所述沖洗介質(zhì)輸入。現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)的各種沖洗介質(zhì)或者冷卻與沖洗介質(zhì)原則上均適用。特別是在加工由灰鑄鐵或其他鐵材料構(gòu)成的圓柱孔9或氣缸套筒時(shí)，除將切肩沖走外還需要進(jìn)行充分冷卻，因而特別適合使用含油的乳劑。而在采用傳統(tǒng)冷卻乳劑的情形下，則必須對(duì)所述經(jīng)粗糙化的表面進(jìn)行復(fù)雜的清潔，從而將殘余物完全去除，并確保熱涂層隨后良好地附著在所述圓柱孔的內(nèi)表面8上。這是一個(gè)附加的，視情況還會(huì)對(duì)所述經(jīng)粗糙化的表面造成不期望的負(fù)面影響的復(fù)雜工序。因此，特別是針對(duì)輕金屬合金的加工，適宜將無(wú)油且干燥或基本干燥的壓縮空氣，或者視情況將另一適宜的氣體用作沖洗介質(zhì)。這樣便能在加工輕金屬合金時(shí)實(shí)現(xiàn)充分的冷卻，并且特別是利用所述沖洗介質(zhì)來(lái)將產(chǎn)生的切肩12相應(yīng)沖走，以及將切肩12對(duì)所述已完成粗糙化的表面造成負(fù)面影響的危險(xiǎn)降至最小程度。
[0030]圖3以與圖2類(lèi)似的方式示出刀具I的另一可能的實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，進(jìn)給方向依舊是從曲軸腔13的區(qū)域出發(fā)向氣缸蓋分界面11延伸，且刀具I以與已描述的結(jié)構(gòu)大致類(lèi)似的方式實(shí)施。此處示出的刀具I與之前描述的刀具I的不同之處在于，除作為徑向切削頭的粗糙化切削刃7外，還具有用于對(duì)圓柱孔9的內(nèi)表面8進(jìn)行精加工的另一徑向切削頭16。延續(xù)上文所描述的系統(tǒng)，下文將該用于對(duì)內(nèi)表面8進(jìn)行精加工的徑向切削頭16稱(chēng)為精加工切削刃16。精加工切削刃16以與粗糙化切削刃7間隔一定軸向距離的方式布置，且精加工切削刃16布置于粗糙化切削刃7與刀座2之間。所描述的進(jìn)給方向V表示，精加工切削刃16首先與將圓柱孔9包圍的材料接合，并將其精加工至所期望的程度。隨后以上文已描述的方式通過(guò)粗糙化切削刃7對(duì)圓柱孔9的、被精加工至所期望的程度的內(nèi)表面8進(jìn)行粗糙化。與圖3所示意的不同，實(shí)踐中精加工切削刃16與粗糙化切削刃7僅沿軸向相互間偏移數(shù)毫米。為相應(yīng)實(shí)現(xiàn)這一緊湊的結(jié)構(gòu)，如刀具I的從刀尖6視之的俯視圖(圖4)所示，粗糙化切削刃7與精加工切削刃16為此以沿刀具I的周向相互偏移角度α的方式布置。
[0031]刀具I同樣具有用于輸入冷卻介質(zhì)和/或沖洗介質(zhì)的沖洗介質(zhì)管路14。其中，與上文描述的實(shí)施方式類(lèi)似，所述沖洗介質(zhì)應(yīng)盡可能無(wú)油且基本干燥，所述沖洗介質(zhì)尤其可以是經(jīng)相應(yīng)處理的壓縮空氣。與粗糙化切削刃7對(duì)應(yīng)的沖洗介質(zhì)出口 15依舊類(lèi)似于圖2所示以某種方式布置，使得內(nèi)表面8的已粗糙化的表面上的在粗糙化中伴生的切肩12被沖走，而又不會(huì)因而導(dǎo)致粗糙化切肩12卡入，因?yàn)樗鲆鸭庸さ谋砻嫖幢换騼H略微被刀具I的柄部20遮蓋。第二沖洗介質(zhì)出口 17具有沿進(jìn)給方向，即朝向刀座2的的方向分量。該沖洗介質(zhì)出口 17與精加工切削刃16對(duì)應(yīng)，并借助定向輸入壓縮空氣，沿柄部20通過(guò)圓柱孔9將在精加工中伴生的精加工切肩(下文用18表示)沖出。若這一將精加工切肩18沖出的功能受到負(fù)面影響，則精加工切肩18會(huì)相應(yīng)卡入內(nèi)表面8與柄部13之間，這同樣可能會(huì)導(dǎo)致所述切肩留下污跡，并在該區(qū)域內(nèi)對(duì)內(nèi)表面8的表面造成負(fù)面影響。而與現(xiàn)有技術(shù)中的，該區(qū)域已經(jīng)過(guò)加工的結(jié)構(gòu)不同，由于進(jìn)給方向V反轉(zhuǎn)，上述情形在本實(shí)施方式中相對(duì)并不重要，這是因?yàn)檫€需要對(duì)該區(qū)域內(nèi)的表面進(jìn)行加工，以便重新消除在用精加工切削刃16對(duì)所述表面進(jìn)行精加工時(shí)可能產(chǎn)生的負(fù)面影響，因而在加工完畢后這些負(fù)面影響不再會(huì)對(duì)加工的品質(zhì)產(chǎn)生不利的影響。
[0032]圖3還示出另一可選的徑向切削頭19。該可選的徑向切削頭沿刀具I的軸向布置于刀尖6與粗糙化切削刃7之間，且如圖4所示，依舊實(shí)施為沿周向相對(duì)另兩個(gè)切削刃7、16偏移。徑向切削頭19用于對(duì)所述已粗糙化的表面的區(qū)域內(nèi)可能殘留的突出的切肩進(jìn)行修剪，以避免突出的切肩或未被充分切斷的切肩殘余物剩余，因?yàn)檫@些切肩或切肩殘余物可能會(huì)突出于隨后涂布的熱涂層并對(duì)其品質(zhì)造成負(fù)面影響。根據(jù)上文所描述的系統(tǒng)，可以將用于對(duì)可能殘留的突出的切肩進(jìn)行修剪的徑向切削頭19稱(chēng)為修剪切削刃19。
[0033]從圖4可以看出，通常以沿軸向相互偏移數(shù)毫米的方式布置的切削刃7、16、19沿刀具I的周向均以相互偏移某個(gè)角度的方式布置。如上文所述，在附圖中，粗糙化切削刃7與精加工切削刃16間的角度用α表示。粗糙化切削刃7與可選修剪切削刃19間的角度在圖4中用β表示。當(dāng)然也可以不同于所示方案，沿周向以另一任意順序?qū)Ω髑邢魅?、16、19進(jìn)行布置。在此情形下，對(duì)刀具I的結(jié)構(gòu)而言，重要的是兩個(gè)角α與β之和小于120°，優(yōu)選最大為90°。在所有三個(gè)切削刃7、16、19或者(在修剪切削刃19不存在的情況下)這兩個(gè)切削刃7、16以理想情況下不超過(guò)90°的夾角布置時(shí)，能夠確保在圓柱孔9中對(duì)刀具I進(jìn)行偏心的定位，從而沿與進(jìn)給方向V相反的方向在不進(jìn)行材料去除的情況下將該刀具插入圓柱孔9。隨后才對(duì)刀具I進(jìn)行相應(yīng)定位，并沿進(jìn)給方向V在進(jìn)行材料去除的情況下將所述刀具重新從圓柱孔9移出。
【權(quán)利要求】
1.一種用于對(duì)圓柱孔(9)的內(nèi)表面(8)，特別是內(nèi)燃機(jī)的氣缸孔或氣缸套中的接觸面進(jìn)行粗糙化的方法，其中，通過(guò)一包含徑向切削頭(7)的，旋轉(zhuǎn)并沿所述圓柱孔(9)的軸向平移運(yùn)動(dòng)的刀具(I)，借助所述徑向切削頭(7)的至少一個(gè)切削刃來(lái)將切肩(12)切起，并借助所述徑向切削頭(7)的另一邊棱或面將所述切肩切斷，從而產(chǎn)生所述粗糙化的表面， 其特征在于， 將所述刀具(I)插入或穿過(guò)所述圓柱孔(9)，隨后沿徑向?qū)λ龅毒?I)進(jìn)行定位，且隨后在將所述刀具(I)沿其進(jìn)給方向(V)從所述圓柱孔(9)移出時(shí)，通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)的刀具(1)進(jìn)行材料去除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，僅在將所述刀具(I)從所述圓柱孔(9)移出時(shí)進(jìn)行材料去除。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，為所述徑向切削頭(7)的區(qū)域供應(yīng)用于沖洗和/或冷卻的沖洗介質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，將無(wú)油且至少基本干燥的氣體，特別是壓縮空氣用作沖洗介質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，沿進(jìn)給方向(V)在用于對(duì)所述內(nèi)表面(8)進(jìn)行粗糙化的徑向切削頭(7)前，通過(guò)另一徑向切削頭(16)在同一工序中對(duì)所述圓柱孔(9)的內(nèi)表面⑶進(jìn)行精加工。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，以與進(jìn)給方向(V)相反的方向分量將一用于沖洗和/或冷卻的沖洗介質(zhì)輸入到用于對(duì)所述內(nèi)表面(8)進(jìn)行粗糙化的徑向切削頭(7)的的區(qū)域，并以沿進(jìn)給方向(V)的方向分量將一用于沖洗和/或冷卻的沖洗介質(zhì)輸入到所述另一徑向切削頭(16)的區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，沿進(jìn)給方向(V)在用于對(duì)所述內(nèi)表面(8)進(jìn)行粗糙化的徑向切削頭(7)后，通過(guò)另一徑向切削頭(19)在同一工序中對(duì)經(jīng)切斷的切肩(12)的可能殘留的突出部進(jìn)行修剪。
8.—種用于對(duì)圓柱孔(9)的內(nèi)表面(8)，特別是內(nèi)燃機(jī)的氣缸孔或氣缸套中的接觸面進(jìn)行粗糙化的刀具(1)，包含一徑向切削頭(7)，一設(shè)計(jì)用于與機(jī)床共同作用的刀座(2)，以及一沿軸向與所述刀座(2)相對(duì)的刀尖(6)，所述徑向切削頭具有至少一個(gè)用于將切肩(12)切起的切削刃和至少另一用于將所述切肩(12)切斷的邊棱或面，以便產(chǎn)生粗糙化的表面，其中，沿軸向在所述刀座(2)與用于對(duì)所述圓柱孔(9)的內(nèi)表面⑶進(jìn)行粗糙化的徑向切削頭(7)之間布置有用于對(duì)所述圓柱孔(9)的內(nèi)表面(8)進(jìn)行精加工的另一徑向切削頭(16)，且其中，設(shè)置有包含分別與所述徑向切削頭(7)和所述另一徑向切削頭(16)對(duì)應(yīng)的沖洗介質(zhì)出口(15，17)的至少一個(gè)沖洗介質(zhì)管路(14)， 其特征在于， 與用于對(duì)所述圓柱孔(9)的內(nèi)表面(8)進(jìn)行粗糙化的徑向切削頭(7)對(duì)應(yīng)的所述沖洗介質(zhì)出口(15)具有朝向所述刀尖(6)的方向分量，以及，與用于對(duì)所述圓柱孔(9)的內(nèi)表面⑶進(jìn)行精加工的徑向切削頭(16)對(duì)應(yīng)的所述沖洗介質(zhì)出口(17)具有朝向所述刀座(2)的方向分量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的刀具(I)，其特征在于，所述兩個(gè)徑向切削頭(7，16)沿周向以最大120°的角度(α )，優(yōu)選以最大90°的角度，相互偏移布置。
10.—種用于對(duì)圓柱孔(9)的內(nèi)表面(8)，特別是內(nèi)燃機(jī)的氣缸孔或氣缸套中的接觸面進(jìn)行粗糙化的刀具(I)，包含一徑向切削頭(7)，一設(shè)計(jì)用于與機(jī)床共同作用的刀座(2)，以及一沿軸向與所述刀座(2)相對(duì)的刀尖(6)，所述徑向切削頭具有至少一個(gè)用于將切肩(12)切起的切削刃和至少另一用于將所述切肩(12)切斷的邊棱或面，以便產(chǎn)生經(jīng)粗糙化的表面，其中，沿軸向在所述刀座(2)與用于對(duì)所述圓柱孔(9)的內(nèi)表面⑶進(jìn)行粗糙化的徑向切削頭(7)之間布置有用于對(duì)所述圓柱孔(9)的內(nèi)表面(8)進(jìn)行精加工的另一徑向切削頭(16)，且其中，設(shè)置有至少一個(gè)包含分別與所述徑向切削頭(7)和所述另一徑向切削頭(16)對(duì)應(yīng)的沖洗介質(zhì)出口(15，17)的沖洗介質(zhì)管路(14)， 其特征在于， 設(shè)置有用于對(duì)切肩(12)的可能殘留的突出部進(jìn)行修剪的第三徑向切削頭(19)，所述第三徑向切削頭沿軸向布置于用于對(duì)所述圓柱孔(9)的內(nèi)表面(8)進(jìn)行粗糙化的徑向切削頭(7)與所述刀尖(6)之間，且所述第三徑向切削頭以相對(duì)所述另兩個(gè)徑向切削頭(7，16)中的每個(gè)在周向均偏移的方式布置，其中，第三徑向切削頭(19)無(wú)沖洗介質(zhì)供應(yīng)裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的刀具(I)，其特征在于，所有三個(gè)徑向切削頭(7，16，19)沿周向以兩個(gè)位于外側(cè)的切削頭(7，16，19)之間的角度(α+β)最大為120°，優(yōu)選最大為90°的方式相互偏移地布置。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的刀具(I)，其特征在于，與所述用于對(duì)所述圓柱孔(9)的內(nèi)表面(8)進(jìn)行粗糙化的徑向切削頭(7)對(duì)應(yīng)的所述沖洗介質(zhì)出口(15)具有朝向所述刀尖(6)的方向分量，以及，與用于對(duì)所述圓柱孔(9)的內(nèi)表面⑶進(jìn)行精加工的徑向切削頭(16)對(duì)應(yīng)的所述沖洗介質(zhì)出口(17)具有朝向所述刀座⑵的方向分量。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)所述的刀具(I)，其特征在于，所述刀具容置在配設(shè)至少一個(gè)水平主軸的機(jī)床的水平主軸上。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法優(yōu)選用于為特別是用電弧線材噴涂涂布的熱涂層進(jìn)行準(zhǔn)備工作，即，為此而應(yīng)用如權(quán)利要求8-13中任一項(xiàng)所述的刀具。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)或權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，優(yōu)選應(yīng)用如權(quán)利要求8-13中任一項(xiàng)所述的刀具來(lái)使用所述方法來(lái)對(duì)圓柱孔(9)的，由特別是鋁的非鐵金屬或由具有非鐵金屬的合金構(gòu)成的內(nèi)表面(8)進(jìn)行粗糙化。
【文檔編號(hào)】B23B29/03GK104520036SQ201380040509
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月31日
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