用于加工彎曲的工件表面的加工方法和加工工具以及工件的制作方法
【專利摘要】在一種用于加工工件(200)的彎曲的工件表面(210)的加工方法中執(zhí)行滾軋操作。在此使加工工具(100)的至少一個(gè)軋制元件(180A,180B,180C)在擠壓力下在彎曲的工件表面的待加工的部段(198)處滾動(dòng)。軋制元件的外表面在確定用于與工件表面滾動(dòng)接觸的至少一個(gè)工作部段(190A,190B,190C)中具有粗糙的表面結(jié)構(gòu)。擠壓力被調(diào)整成使得在滾動(dòng)時(shí)通過(guò)工件材料的局部變形在沒(méi)有材料去除的情況下在工件表面的被加工的區(qū)域中產(chǎn)生粗糙的滾軋結(jié)構(gòu)。該加工方法例如可被用于加工工件中的孔的內(nèi)表面、尤其用于使工件表面粗糙化用于接下來(lái)的涂覆。本發(fā)明還涉及一種加工工具和一種這樣制造的工件。
【專利說(shuō)明】用于加工彎曲的工件表面的加工方法和加工工具以及工件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于加工工件的彎曲的工件表面、尤其用于加工工件中的孔的內(nèi)表面的方法以及一種根據(jù)權(quán)利要求9的前序部分的在執(zhí)行該方法時(shí)可使用的用于加工工件的彎曲的工件表面的加工工具。此外，本發(fā)明涉及一種借助于該加工方法和/或該加工工具可獲得的工件。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明的實(shí)施形式此外可被利用于在工件處制造在摩擦學(xué)上有要求的、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的或以其它方式彎曲的滑動(dòng)表面，優(yōu)選地用于發(fā)動(dòng)機(jī)制造。一特別優(yōu)選的應(yīng)用領(lǐng)域在于制造內(nèi)燃機(jī)中的氣缸工作面、也就是說(shuō)在于加工在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體中或在待安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)缸體中的氣缸套中的氣缸孔的內(nèi)表面。
[0003]通常應(yīng)用珩磨方法用于氣缸工作面的決定質(zhì)量的最終加工，以便關(guān)于尺寸和形狀公差以及在期望的表面結(jié)構(gòu)方面獲得極高的要求。珩磨是利用幾何上不確定的刀刃的切削加工方法，在其中多刀刃的珩磨工具實(shí)施由兩個(gè)分量組成的切割運(yùn)動(dòng)，其導(dǎo)致被加工的工件表面的帶有交叉的加工痕跡的典型的表面結(jié)構(gòu)。
[0004]對(duì)于一些工件直接在工件的基礎(chǔ)材料處產(chǎn)生滑動(dòng)表面。例如，在由灰口鑄鐵制成的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體(氣缸曲軸箱)中，常?？芍苯釉诨铱阼T鐵材料上來(lái)產(chǎn)生氣缸工作面。而如果用于工件的材料由于其材料特性不適合于在工件表面的精加工之后用作在摩擦學(xué)上有要求的表面，則可使該基礎(chǔ)材料設(shè)有覆層，其表面那么必要時(shí)被機(jī)械地再加工，以便用作滑動(dòng)表面。例如已知通過(guò)熱噴射使在由鋁材料制成的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體中的氣缸孔設(shè)有由含鐵的覆層材料構(gòu)成的覆層。噴射層的表面通常在涂覆過(guò)程之后還被機(jī)械地再加工。在熱噴射中，附加材料(所謂的噴射添加物(Spritzzusatz))在噴射燃燒器之內(nèi)或之外熔斷地(abgeschmolzen)、溶化地(angeschmolzen)、溶融地(aufgeschmolzen)在氣流中以噴射顆粒的形式被加速并且被甩到待涂覆的工件的表面上。在此，工件表面通常不被熔化并且僅以較小的程度受熱負(fù)載。加熱的噴射顆粒撞擊到工件表面上并且與其相結(jié)合。發(fā)生層形成，因?yàn)閲娚漕w粒在撞擊到工件表面上時(shí)取決于過(guò)程和材料或多或少展平、主要通過(guò)機(jī)械夾持(Verklammerung)保持附著并且成層地建立被稱為噴射層的覆層。
[0005]覆層在工件的基礎(chǔ)材料處的附著強(qiáng)度決定性地由工件表面的直接在涂覆過(guò)程之前的預(yù)加工來(lái)確定?？赏ㄟ^(guò)在涂覆之前使工件表面粗糙來(lái)實(shí)現(xiàn)足夠的附著強(qiáng)度。對(duì)此已提出不同的方法。
[0006]G.Flores, A.Schwenk 和 C.Schnell 在 VDI 報(bào)告 Nr.2109 號(hào)，2010 年的文章“Prozesskette zur Herstellung thermisch gespritzter Zylinder-bohrungen，，說(shuō)明了一種用于制造熱噴射的氣缸孔的方法。在此，在涂覆之前使工件表面粗糙化通過(guò)精鉆的變體實(shí)現(xiàn)，在其中將倒凹輪廓(Profilhinterschnitt)引入工件表面中。由此，接下來(lái)施加的熱噴射層應(yīng)在氣缸壁處獲得高的附著強(qiáng)度。
[0007]在文件DE 196 14 328 Al中說(shuō)明了方法，在其中為了準(zhǔn)備覆層借助于激光輻射以均勻的樣式使工件表面結(jié)構(gòu)化。
[0008]從文件EP I 141 438 BI中已知在涂覆之前借助于噴金剛砂或噴砂使氣缸曲軸箱中的氣缸孔粗糖化。
[0009]在文件EP O 607 779 BI (文件DE 694 23 373 T2)中指出，噴砂是提高涂覆成本的附加的工作步驟。在一些情況中，例如對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的氣缸孔此外存在該風(fēng)險(xiǎn)，即沙粒以置入的方式留在被噴射的工件表面中并且稍后可導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的損壞直至破壞。
[0010]在文件DE 10 2004 038 177 Al中說(shuō)明了用于制備用于熱涂覆的鑄造的氣缸孔的方法，在其中借助于射束、優(yōu)選地借助于包含固體顆粒的液體射束和/或水射束使氣缸孔的表面粗糙化，其中，在粗糙化的同時(shí)以一定的厚度除去氣缸孔的材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是提供一種用于機(jī)械地加工工件的彎曲的工件表面的加工方法，其例如為了準(zhǔn)備接下來(lái)借助于熱噴射的涂覆允許有效率地且成本有利地調(diào)制彎曲的工件表面。本發(fā)明的另一目的是提供一種適合用于執(zhí)行該方法的加工工具。此外，應(yīng)在符合規(guī)定的利用中提供帶有改善的使用性能的工件。
[0012]為了實(shí)現(xiàn)該目的和其它目的，本發(fā)明提供一種帶有權(quán)利要求1的特征的加工方法。此外，提供一種帶有權(quán)利要求9的特征的加工工具。此外提供一種帶有權(quán)利要求20的特征的工件。
[0013]在從屬權(quán)利要求中說(shuō)明有利的改進(jìn)方案。通過(guò)參考說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容寫(xiě)出所有權(quán)利要求。
[0014]該加工方法特征在于滾軋操作(Rollprjigeoperation),在其中使加工工具的至少一個(gè)軋制元件(Wjilzelement)在可預(yù)設(shè)的擠壓力下滾動(dòng)到彎曲的工件表面的待加工的部段處。在此，軋制元件的外表面在確定用于與工件表面滾動(dòng)接觸的至少一個(gè)工作部段中具有粗糙的表面結(jié)構(gòu)。擠壓力被調(diào)整成使得在軋制元件在彎曲的工件表面上滾動(dòng)時(shí)通過(guò)工件材料的局部變形在工件表面的區(qū)域中產(chǎn)生粗糙的滾軋結(jié)構(gòu)。在此，滾軋結(jié)構(gòu)的構(gòu)造或造型(Auspragung)此外取決于擠壓力以及工作部段的結(jié)構(gòu)或粗糙度。對(duì)此，工件至少在待加工的工件表面的區(qū)域中由可塑性變形的工件材料、例如金屬材料構(gòu)成。在滾軋操作中，引起鄰接到工件表面處的邊緣層的塑性變形。軋制元件的工作部段的“粗糙的表面結(jié)構(gòu)”是帶有突起和相對(duì)于突起更低的凹部的表面結(jié)構(gòu)。突起和凹部的空間分布可以不均勻，然而也可能的是，形成結(jié)構(gòu)的突起和凹部在工作部段處均勻分布地存在。通過(guò)變形所產(chǎn)生的粗糙的滾軋結(jié)構(gòu)相應(yīng)地同樣可由突起和相對(duì)于突起縮回的凹部構(gòu)成，其中，在滾軋時(shí)在軋制元件的工作部段處的突起通常通過(guò)材料擠壓產(chǎn)生在滾軋結(jié)構(gòu)中的凹部。
[0015]在此，在其中突起和/或凹部相對(duì)于數(shù)學(xué)上光滑的參考面伸出或后退幾微米的表面結(jié)構(gòu)被稱為“粗糙的表面結(jié)構(gòu)”。在此，與不可避免的剩余粗糙度(Restrauheit)(其例如可在名義上光滑的技術(shù)表面上通過(guò)拋光來(lái)產(chǎn)生)相對(duì)，涉及期望的且有意產(chǎn)生的粗糙度。
[0016]通常，在工作部段中粗糙的表面結(jié)構(gòu)的平均粗糙高度(Rautiefe)Rz處于幾微米的范圍中、尤其在10微米或更多。在優(yōu)選的實(shí)施形式中，通過(guò)在工件表面處的滾軋操作來(lái)產(chǎn)生帶有大于10微米的平均粗糙高度Rz的滾軋結(jié)構(gòu)，其中，平均粗糙高度例如可處在Rz=30 μ m與Rz=IOO μ m之間的范圍中。如果設(shè)置有接下來(lái)的覆層，在該區(qū)域中的平均粗糙高度那么尤其可以是有利的。在滾軋之后，平均粗糙高度也可大于ΙΟΟμπι。
[0017]原則上，滾軋是盡可能無(wú)切削的方法，因?yàn)榇植诘臐L軋結(jié)構(gòu)主要不通過(guò)去除材料來(lái)產(chǎn)生，而是通過(guò)材料變形或材料擠壓和材料再分配而沒(méi)有明顯的材料去除。與帶有材料去除的切削的加工方法相比，通常得到明顯更高的工具使用壽命，由此可將制造成本保持得較低。
[0018]在一些方法變體中，可在沒(méi)有液態(tài)的制造輔助材料、例如冷卻潤(rùn)滑劑輔助的情況下來(lái)加工、即以干式加工。這允許特別成本有利的表面結(jié)構(gòu)化。然而在需要時(shí)也可來(lái)濕式加工，例如以便減小在粗糙的工具表面與工件表面之間的附著。
[0019]擠壓力必要時(shí)可高到使得在靠近表面的邊緣層中引起工件材料的冷作硬化。概念冷作硬化在此表示工件材料的強(qiáng)度提高，其可在盡可能冷的狀態(tài)中在材料塑性變形時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)。該靠近表面的強(qiáng)度提高尤其對(duì)于相對(duì)軟的金屬材料、如基于鋁或鎂的輕金屬材料可以是有利的。
[0020]在一些方法變體中，在滾軋步驟之后將覆層施加到工件表面上?？蓪⒏矊又苯邮┘拥酵ㄟ^(guò)滾軋步驟所產(chǎn)生的粗糙的滾軋結(jié)構(gòu)上，尤其當(dāng)其以干式方法來(lái)產(chǎn)生時(shí)。也可能在滾軋步驟之后還借助于一個(gè)或多個(gè)再加工方法再加工該滾軋結(jié)構(gòu)，以便以該方式產(chǎn)生修改的粗糙的滾軋結(jié)構(gòu)，其然后被涂覆。
[0021]優(yōu)選地，通過(guò)熱噴射方法、例如等離子噴射或高速火焰噴射(HV0F方法)來(lái)施加覆層。根據(jù)應(yīng)用情況，該覆層例如可由陶瓷的覆層材料、金屬的覆層材料或金屬基質(zhì)-復(fù)合材料(MMC)、尤其陶瓷-金屬層材料構(gòu)成。
[0022]當(dāng)在涂覆之前滾軋結(jié)構(gòu)或修改的滾軋結(jié)構(gòu)具有在Rz=30 μ 111與Rz=IOO μ m之間的平均粗糙高度時(shí)，證實(shí)為有利的。如果明顯低于下限，則在一些材料組合中覆層的附著強(qiáng)度在關(guān)鍵區(qū)域中不可靠足夠地存在。而如果明顯超過(guò)上限，通常需要比對(duì)于覆層實(shí)際必需的更多的覆層材料，以填充極其粗糙的結(jié)構(gòu)。由此會(huì)不必要地延長(zhǎng)涂覆過(guò)程。在優(yōu)選的區(qū)域中的平均粗糙高度因此表示在可靠的附著強(qiáng)度與在制造層時(shí)的效率之間的良好折中。
[0023]滾軋操作可以是在工件表面處的最后的加工步驟。在一些情況中，可接有一個(gè)或多個(gè)另外的處理步驟或加工步驟。
[0024]在一些方法變體中，在滾軋操作期間和/或之后執(zhí)行設(shè)有滾軋結(jié)構(gòu)的工件表面的清潔。滾軋?jiān)瓌t上是無(wú)切削的變形方法，在其中材料去除既不是有意的也不在較大的范圍中進(jìn)行。盡管如此對(duì)于一些材料可出現(xiàn)，在滾軋時(shí)在工件表面處產(chǎn)生不或僅弱地與材料表面相結(jié)合的材料顆粒(例如以平的薄葉(Bljittchen)或金屬片(Flitter)的形式)，這可損害滾軋結(jié)構(gòu)的功能。因此在一些方法變體中，設(shè)有滾軋結(jié)構(gòu)的工件表面在滾軋之后被清潔，以清除通過(guò)滾軋所產(chǎn)生的不或僅弱地結(jié)合的材料顆粒。清潔也可部分地或僅僅在滾軋操作期間、即與滾軋操作同時(shí)地來(lái)執(zhí)行。該清潔優(yōu)選地是維持形狀的，這意味著，滾軋結(jié)構(gòu)的形狀由此實(shí)際上不被改變。
[0025]干式或濕式方法都是可能的。在一些方法變體中，借助于相對(duì)軟的、必要時(shí)旋轉(zhuǎn)的刷子來(lái)清潔滾軋結(jié)構(gòu)。刷子的刷毛在此是非研磨的且軟到使得滾軋結(jié)構(gòu)的構(gòu)形保持不變。備選地或附加地，可借助于壓縮空氣或其它壓縮氣體來(lái)氣動(dòng)地清潔設(shè)有滾軋結(jié)構(gòu)的工件表面。壓縮氣體可在外部和/或借助于合適的壓縮氣體通道穿過(guò)加工工具且從排出孔中出來(lái)被導(dǎo)引到滾軋結(jié)構(gòu)上。備選地或附加地，在滾軋操作期間和/或之后設(shè)置有滾軋操作的切屑及其它加工殘余物的吸出，其中，優(yōu)選地除了吸出之外吹凈(freiblasen)工件表面。
[0026]借助于清潔液的濕式清潔也是可能的。在為隨后的覆層做準(zhǔn)備時(shí)，例如可應(yīng)用溶解油脂的清潔液(酒精、丙酮等)。利用水的清潔也是可能的。
[0027]在一些方法變體中，使設(shè)有滾軋結(jié)構(gòu)的工件表面還在其形狀上稍微變化，以通過(guò)再加工提供修改的滾軋結(jié)構(gòu)。對(duì)此，一些方法變體設(shè)置在工件表面處清除在滾軋結(jié)構(gòu)的突起的區(qū)域中的尖端以產(chǎn)生帶有削平的突起和處于其之間的凹部的平頂結(jié)構(gòu)(Plateaustruktur)。
[0028]在一些方法變體中，通過(guò)去除材料的精加工來(lái)清除在突起的區(qū)域中的尖端。對(duì)此，通常利用相對(duì)細(xì)粒的切割器件來(lái)執(zhí)行珩磨操作，以根據(jù)平頂珩磨(Plateauhonen)的類型提供修改的滾軋結(jié)構(gòu)，其具有帶有平頂式的平的表面(其具有細(xì)的溝紋結(jié)構(gòu))的削平的突起。在其之間存在通過(guò)滾軋操作所產(chǎn)生的凹部。在這樣的方法變體中，滾軋可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的基礎(chǔ)珩磨(利用比較粗的切割器件的珩磨)。與傳統(tǒng)的工件表面(其在多級(jí)的加工過(guò)程中首先利用基礎(chǔ)珩磨且隨后 利用平頂珩磨來(lái)加工)不同，帶有滾軋步驟和隨后的平頂珩磨的方法此外具有該優(yōu)點(diǎn)，即靠近表面的區(qū)域在滾軋步驟中附加地通過(guò)冷作硬化還可獲得提高的強(qiáng)度。雖然在基礎(chǔ)珩磨中也可出現(xiàn)冷作硬化，但是冷作硬化的區(qū)在滾軋時(shí)比在基礎(chǔ)珩磨時(shí)更深，因?yàn)樵诨A(chǔ)珩磨時(shí)可能的冷作硬化層大部分馬上又被去除。
[0029]以去除材料的方式清除尖端可以是工件表面的多級(jí)的加工的最后的加工步驟，使得工件表面之后準(zhǔn)備好用于符合規(guī)定的應(yīng)用。然而也可接有另外的加工步驟。
[0030]在另一方法變體中，通過(guò)例如使軋制元件以光滑的外表面在合適的擠壓力下在滾軋結(jié)構(gòu)上滾動(dòng)，通過(guò)變形來(lái)清除在滾軋結(jié)構(gòu)的突起的區(qū)域中的尖端。由此可在沒(méi)有材料去除的情況下壓平尖端。在該使材料變形的再加工中，在由此產(chǎn)生的平頂?shù)膫?cè)面處可產(chǎn)生橫向伸出的材料凸起(Materialnase)。這樣的帶有倒凹(Hinterschnitt)的結(jié)構(gòu)特別適合用于隨后的涂覆，因?yàn)榈竭_(dá)凹部中的覆層材料可在橫向凸起的區(qū)域中形狀配合地與工件表面鉤在一起，由此可實(shí)現(xiàn)在工件表面上特別好的層附著。
[0031]存在實(shí)現(xiàn)該加工方法的不同可能性。
[0032]在該加工方法的一實(shí)施形式中，該至少一個(gè)軋制元件在彎曲的工件表面的待加工的部段處的滾動(dòng)由此來(lái)實(shí)現(xiàn)，即加工工具以與工件表面的預(yù)定的間距沿著預(yù)定的軌道被引導(dǎo)。在此，加工工具的軌道走向被選擇成使得軋制元件以必需的或期望的擠壓力在待加工的工件表面上滾動(dòng)。對(duì)此，加工工具例如可被聯(lián)結(jié)到加工中心的、尤其三軸、四軸或五軸CNC加工中心的工作主軸(Arbeitsspindel)處。借助于加工中心的控制,可根據(jù)工件表面的幾何結(jié)構(gòu)、尤其根據(jù)其曲率來(lái)控制或調(diào)節(jié)軌道走向。
[0033]在尤其可被用于加工柱形的孔的內(nèi)表面的加工方法的實(shí)施形式中，圍繞其工具軸線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)工具被用作帶有偏心于工具軸線布置的至少一個(gè)軋制元件的加工工具。通過(guò)加工工具的旋轉(zhuǎn)，軋制元件的外表面在待加工的工件表面上滾動(dòng)并且工具軸線可在加工期間位置固定。通過(guò)將加工工具布置在珩磨機(jī)的工作主軸處，類似于用于內(nèi)圓珩磨(Innenrundhonen)的?行磨工具,在加工工具的聯(lián)接裝置的相應(yīng)的設(shè)計(jì)中例如可在?行磨機(jī)上來(lái)執(zhí)行這樣的加工方法。該加工工具必要時(shí)基本上可塞滿待加工的孔，使得有效的加工工具外直徑幾乎相應(yīng)于孔的內(nèi)直徑。
[0034]本發(fā)明還涉及一種適合用于執(zhí)行該方法的用于加工工件的彎曲的工件表面的加工工具。該加工工具具有工具體，其限定工具軸線。該加工工具具有由工具體承載的至少一個(gè)軋制元件，其可圍繞軋制元件軸線旋轉(zhuǎn)并且具有外表面。軋制元件可在加工中圍繞其軋制元件軸線旋轉(zhuǎn)。軋制元件的外表面在確定用于與工件表面滾動(dòng)接觸的至少一個(gè)工作部段中具有粗糙的表面結(jié)構(gòu)。該工作部段通常具有上面所提及的突起和凹部，以便在所加工的工件表面處通過(guò)滾軋產(chǎn)生粗糙的滾軋結(jié)構(gòu)。
[0035]加工工具可設(shè)計(jì)為旋轉(zhuǎn)工具，其在加工工具的符合規(guī)定的應(yīng)用中旋轉(zhuǎn)地來(lái)驅(qū)動(dòng)，使得工具體或整個(gè)加工工具繞工具軸線旋轉(zhuǎn)。在此當(dāng)軋制元件具有處于工具軸線之外的軋制元件軸線時(shí)，其外表面或其部段可在所加工的內(nèi)表面處滾動(dòng)并且產(chǎn)生所追求的結(jié)構(gòu)。
[0036]軋制元件通常具有可旋轉(zhuǎn)地支承的軋制元件體，其例如可由硬度合適的金屬材料、陶瓷材料或者由金屬-陶瓷復(fù)合材料構(gòu)成。粗糙的表面結(jié)構(gòu)可直接引入軋制元件體的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的外表面中。粗糙的表面結(jié)構(gòu)例如可通過(guò)激光加工或通過(guò)腐蝕過(guò)程來(lái)產(chǎn)生。金屬滾子的外表面例如可化學(xué)地或電化學(xué)地或機(jī)械地(例如通過(guò)噴砂)被腐蝕成使得產(chǎn)生凹部其在其之間伸出突起。為了改善耐磨性，例如可借助于PVD(物理氣相沉積)方法或CVD(化學(xué)氣相沉積)方法將薄的硬質(zhì)材料層施加到由此產(chǎn)生的粗糙表面上。
[0037]軋制元件體也可根據(jù)磨石的類型完全由帶有所結(jié)合的硬質(zhì)材料粒的硬的材料構(gòu)成，以形成粗糙的外表面。
[0038]在優(yōu)選的實(shí)施形式中，軋制元件具有軋制元件體，其在工作部段中承載帶有粗糙的表面結(jié)構(gòu)的覆層。該結(jié)構(gòu)此外特征在于簡(jiǎn)單的可制造性和在粗糙的表面結(jié)構(gòu)的幾何結(jié)構(gòu)以及其它壓印特性的設(shè)計(jì)中大的靈活性。軋制元件體可以是由金屬材料構(gòu)成的簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)件，而粗糙的表面結(jié)構(gòu)的對(duì)于滾軋步驟必需的硬度及其幾何結(jié)構(gòu)通過(guò)涂覆來(lái)確定。
[0039]在一些實(shí)施形式中，該覆層具有結(jié)合在結(jié)合部(Bindung)中的大量硬質(zhì)材料粒，其在外側(cè)處從結(jié)合部伸出并且由此形成粗糙的表面結(jié)構(gòu)的突起。硬質(zhì)材料粒的平均顆粒尺寸優(yōu)選地處于至少15 μ m。尤其地,平均顆粒尺寸可處在大約30 μ m至大約250 μ m的范圍中。由此，例如在由鋁或鋁合金加工工件時(shí)在工件表面處可產(chǎn)生在大約IOym與大約100 μ m之間的平均粗糙高度。帶有這些粗糙度特征值的壓印結(jié)構(gòu)在許多情況中特別適合于隨后的覆層。
[0040]硬質(zhì)材料粒例如由金剛石、剛玉、立方體的氮化硼或其它硬質(zhì)材料構(gòu)成，其硬度優(yōu)選地明顯大于鋼的硬度。結(jié)合部?jī)?yōu)選地以電鍍的方式來(lái)施加，以實(shí)現(xiàn)在金屬的軋制元件體上良好的附著且同時(shí)實(shí)現(xiàn)防止硬質(zhì)材料從結(jié)合部斷開(kāi)的高耐磨性。
[0041]尤其可被用于加工柱形的孔的內(nèi)表面的加工工具的一些實(shí)施形式具有大致與待加工的孔的內(nèi)直徑相應(yīng)的外直徑，使得加工工具幾乎填滿該孔。優(yōu)選地，加工工具構(gòu)造為旋轉(zhuǎn)工具并且為了符合規(guī)定的應(yīng)用可圍繞其工具軸線旋轉(zhuǎn)地來(lái)驅(qū)動(dòng)。加工工具可類似于用于內(nèi)圓珩磨的珩磨工具來(lái)構(gòu)造。
[0042]加工工具具有由工具體承載的至少一個(gè)軋制元件，其帶有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的具有粗糙的表面結(jié)構(gòu)(其用于產(chǎn)生滾軋結(jié)構(gòu))的外表面。軋制元件可圍繞軋制元件軸線旋轉(zhuǎn)，其可偏心于工具軸線地、即有間距地布置在工具軸線之外。通過(guò)加工工具圍繞其工具軸線旋轉(zhuǎn)，軋制元件的外表面那么在滾軋操作期間以其粗糙的表面結(jié)構(gòu)在待加工的孔的內(nèi)表面上滾動(dòng)并且產(chǎn)生滾軋結(jié)構(gòu)。
[0043]軋制元件的軋制元件軸線可平行于工具軸線伸延。備選地，但是軋制元件軸線也可傾斜于工具軸線在徑向上伸延。帶有平行于工具軸線伸延的軋制元件軸線的軋制元件在此設(shè)置用于加工平行于工具軸線伸延的工具表面。通過(guò)具有傾斜地伸延的軋制元件軸線的軋制元件可來(lái)加工傾斜于工具軸線伸延的工件表面，尤其在孔等的離開(kāi)部處和/或在進(jìn)入部處的斜角(Fase)。
[0044]—些實(shí)施形式具有帶有平行于工具軸線伸延的軋制元件軸線的至少一個(gè)軋制元件和附加地帶有傾斜于工具軸線伸延的軋制元件軸線的至少一個(gè)軋制元件。通過(guò)應(yīng)用這樣的加工工具，因此在工件夾緊部(Werkstueckaufspannung)中可能不僅加工孔的內(nèi)表面而且加工孔的至少一個(gè)斜角并且不僅在內(nèi)表面中而且在斜角表面中產(chǎn)生滾軋結(jié)構(gòu)。利用這樣的加工工具可以以該方式例如在沒(méi)有附加的制造步驟的情況下來(lái)改善斜角的或在柱形的孔部段與斜角之間的過(guò)渡部的覆層特性。
[0045]一些加工工具具有一個(gè)或多個(gè)軋制元件，其以鄰接到柱面形的(zylindermantelfoermig)帶有粗糙的表面的外表面處的方式具有至少另一旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的、帶有粗糙的表面結(jié)構(gòu)的錐形的外表面，其中，該外表面通常隨著與柱面形的外表面的間距增加逐漸變細(xì)、但是必要時(shí)也可變寬。錐形的外表面可在背向主軸的和/或在面向主軸的側(cè)面上鄰接到柱面形的外表面上。利用這樣的加工工具可在夾緊部中在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)地使孔的柱形的內(nèi)表面和斜角經(jīng)受滾軋操作。
[0046]—些帶有偏心于工件軸線布置的一個(gè)軋制元件或多個(gè)軋制元件的實(shí)施形式特征在于軋制元件-進(jìn)給系統(tǒng)，其用于能夠在徑向于工具軸線伸延的進(jìn)給方向上可變地控制軋制元件的進(jìn)給。由此可能在可規(guī)定的進(jìn)給范圍上無(wú)級(jí)地改變工具的有效直徑，從而在軋制元件那么為了獲得與孔內(nèi)表面的接觸被向外進(jìn)給且加工開(kāi)始之前，例如可首先利用被拉入的軋制元件將加工工具引入孔中。通過(guò)能夠可變地控制的進(jìn)給，擠壓力也可精確地調(diào)整且必要時(shí)可在加工期間被改變。
[0047]加工工具可具有唯一的軋制元件。軋制元件可以是一件式的或分割成多個(gè)可彼此獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)的、同軸的軋制元件部段。通常，在工具體處布置有多個(gè)均勻地或非均勻地圍繞周緣分布的軋制元件。一實(shí)施形式具有圍繞周緣均勻分布的三個(gè)軋制元件。證實(shí)為有利的是，由此加工工具可最佳地跟隨由前置的加工階段得到的孔形狀，從而在所有軋制元件處基本上建立沒(méi)有壓力峰值的相同的擠壓力且產(chǎn)生均勻地構(gòu)造的表面。如果設(shè)置有多個(gè)軋制元件，則它們優(yōu)選地經(jīng)由共同的軋制元件-進(jìn)給系統(tǒng)可共同進(jìn)給。彼此獨(dú)立的單獨(dú)進(jìn)給同樣是可能的。
[0048]備選地或附加地，加工工具可在工具縱向上具有多個(gè)軋制元件。它們可在縱向上均勻地或非均勻地分布地布置在工具體上。
[0049]通常，分布在周緣處的軋制元件環(huán)形地以其軋制元件軸線或其中點(diǎn)與工具軸線相同的間距來(lái)布置。軋制元件但是也可偏心地以與工具軸線不同的間距在周緣處分布地來(lái)布置。
[0050]這樣的實(shí)施形式也是可能的，在其中一個(gè)或多個(gè)軋制元件布置在L形的工具體的一邊腿上且該邊腿可與軋制元件一起圍繞另一邊腿(其限定工具軸線)旋轉(zhuǎn)。如果這樣的加工工具布置在加工中心的工作主軸上，可通過(guò)相應(yīng)的軌道控制來(lái)產(chǎn)生軋制元件的偏心的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
[0051]軋制元件可直接支承在工具體處或在裝配在工具體處的軸承中。然而優(yōu)選地，在工具體處布置有可相對(duì)于工具體徑向于工具軸線運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)承載元件并且軋制元件可旋轉(zhuǎn)地支承在承載元件處。就此而言，用于加工孔的內(nèi)表面的加工工具可類似于用于內(nèi)圓珩磨的珩磨工具來(lái)構(gòu)造，其中，然而此外代替對(duì)于珩磨必需的研磨性的珩磨石，設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)非研磨的軋制元件。
[0052]為了使軋制元件的徑向進(jìn)給成為可能，在一些實(shí)施形式中在工具體中布置有可平行于工具軸線運(yùn)動(dòng)的帶有至少一個(gè)楔形部段的進(jìn)給元件，楔形部段例如可具有錐體或截頂錐的形狀。其斜面可與在用于軋制元件的承載元件的內(nèi)側(cè)處的斜面根據(jù)楔形驅(qū)動(dòng)的類型共同起作用，使得進(jìn)給元件的軸向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致承載元件和安裝在其處的軋制元件的徑向運(yùn)動(dòng)。
[0053]在一些實(shí)施形式中，軋制元件的外表面在形成粗糙的表面結(jié)構(gòu)的工作部段中承載薄的抗附著覆層(Antihaftbeschichtung),相對(duì)沒(méi)有抗附著覆層的外表面通過(guò)其來(lái)減小在工作部段的粗糙的外表面與所加工的工件表面之間的附著。抗附著覆層例如可以是TiN覆層或DLC(類金剛石碳)覆層。如果減小了附著，則外部區(qū)域的粗糙的表面結(jié)構(gòu)在滾動(dòng)時(shí)在侵入工件材料中之后更容易從之后結(jié)構(gòu)化的工件材料脫落，而不將小的附著的材料顆粒(其然后可能損害后面的加工步驟)從結(jié)構(gòu)化的表面扯下。由此可在滾軋加工期間放棄應(yīng)用液態(tài)的制造輔助材料、例如冷卻潤(rùn)滑劑等，使得滾軋操作可作為干式加工步驟來(lái)執(zhí)行。由此可在顯著的范圍中節(jié)省加工成本。此外，干式地產(chǎn)生的滾軋結(jié)構(gòu)通常在沒(méi)有另外的再加工的情況下直接適合用于涂覆。
[0054]加工工具的一些實(shí)施形式適合于以軌道引導(dǎo)的方式來(lái)運(yùn)行。通常，其構(gòu)造用于使用在加工中心中、尤其在三軸、四軸或五軸CNC加工中心中并且可在工具體處具有用于聯(lián)接到加工中心的工作主軸處的相應(yīng)的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)。利用這樣的加工工具，不僅可來(lái)加工旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的內(nèi)表面，而且可來(lái)加工非圓的或非柱形的孔、尤其橢圓形的凹口等的內(nèi)表面。尤其可利用這樣的加工工具在工件表面例如Wankel發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞工作面中來(lái)產(chǎn)生滾軋結(jié)構(gòu)。但是也可能利用這樣的加工工具加工非彎曲的或者說(shuō)平的工件表面或部分地彎曲的工件表面的平的部段。
[0055]設(shè)置用于使用在加工中心中的加工工具通常具有比待加工的凹口明顯更小的外直徑。其可靈活地使用，從而不必對(duì)每個(gè)孔直徑準(zhǔn)備好相應(yīng)的、配合的、幾乎填滿孔的加工工具。此外，在軌道引導(dǎo)的加工工具中通?？扇∠堉圃?進(jìn)給系統(tǒng)，因?yàn)檐堉圃酱庸さ墓ぜ砻嫣幍谋匦璧臄D壓力可經(jīng)由加工工具的軌道引導(dǎo)來(lái)控制。
[0056]在軌道引導(dǎo)的加工工具中至少一個(gè)軋制元件的軋制元件軸線可同心或同軸于工具軸線。不需要作為整體旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)工具，因?yàn)樵谲壍酪龑?dǎo)時(shí)通過(guò)與所加工的內(nèi)表面的滾動(dòng)接觸使該至少一個(gè)軋制元件圍繞其軋制元件軸線旋轉(zhuǎn)。
[0057]本發(fā)明還涉及一種工件，其在利用該加工方法的情況下和/或在應(yīng)用該加工工具的情況下可獲得或制造或者可制造。該工件尤其可以是由輕金屬材料構(gòu)成的氣缸曲軸箱或者是待安裝到氣缸孔中的氣缸套。其也可以是連桿，在其中借助于滾軋操作、必要時(shí)利用隨后的涂覆來(lái)加工至少一個(gè)連桿孔。該工件也可以是帶有內(nèi)覆層的擠壓器管。
[0058]利用軌道引導(dǎo)的加工工具也可來(lái)加工工件的非柱形的內(nèi)表面、尤其Wankel發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的活塞工作面。
[0059]這些和其它的特征除了權(quán)利要求之外也從說(shuō)明書(shū)和附圖中得出，其中，在本發(fā)明的一實(shí)施形式中和在其它領(lǐng)域中各個(gè)特征相應(yīng)可單獨(dú)地或成多個(gè)以子組合的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)并且表示有利的以及本身能保護(hù)的實(shí)施方案。實(shí)施例在附圖中示出且下面來(lái)詳細(xì)闡述。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0060]圖1顯示了通過(guò)用于滾軋孔內(nèi)表面的可單一擴(kuò)展的加工工具的實(shí)施形式的軸向縱剖面；
圖2以圖1中的加工工具的部分剖面顯示了側(cè)視圖；
圖3顯示了通過(guò)帶有雙重?cái)U(kuò)展(Doppelaufweitung)的加工工具的實(shí)施形式的軸向剖
面；
圖4在圖4A中顯示了用于軋制元件(其彈性屈服地支承在承載元件處)的承載元件的斜透視圖而在圖4B和4C中顯示了對(duì)在軋制元件的彈性屈服的支承中應(yīng)用彈簧的示例；圖5示意性地顯示了在借助于軋制元件(其具有帶有隨機(jī)分布的突起和凹部的粗糙表面結(jié)構(gòu))加工凹形柱狀地彎曲的孔內(nèi)表面時(shí)滾軋步驟的過(guò)程；
圖6示意性地顯示了在借助于軋制元件(其具有在其周緣處均勻分布的突起)加工凹形柱狀地彎曲的孔內(nèi)表面時(shí)滾軋步驟的過(guò)程；
圖7示意性地顯示了在凸形柱狀地彎曲的工件外表面處的滾軋；
圖8顯示了通過(guò)首先通過(guò)滾軋來(lái)粗糙化且接著通過(guò)熱噴射來(lái)涂覆的工件表面的示意性的剖面；
圖9顯示了通過(guò)在另一工件(在其中在滾軋與接著的涂覆之間還中間連接有用于壓平滾軋結(jié)構(gòu)的尖端的變形加工)中的工件表面的區(qū)域的示意性的剖面；
圖10顯示了首先通過(guò)滾軋來(lái)結(jié)構(gòu)化且之后借助于平頂珩磨來(lái)精加工的工件表面的區(qū)域的示意性的斜透視圖，
圖11在圖1lA中顯示了帶有具有平行于工具軸線伸延的軋制元件軸線的軋制元件以及帶有具有傾斜于工具軸線且在傾斜地徑向上伸延的軋制元件軸線的軋制元件的加工工具的實(shí)施形式的側(cè)視圖而在圖11B、11C、11D和IlE中分別顯示了帶有所屬的承載元件的圖1lA中的不同的軋制元件的放大的圖示；
圖12以斜透視圖顯示了帶有用于容納加工工具的主軸以及具有布置在其上的待加工的工件的圓桌的四軸加工中心；
圖13在圖13A中以斜透視圖顯示了圖12中的帶有具有柱形的孔的待加工的工件的加工中心以及聯(lián)結(jié)在該加工中心的主軸處的帶有柱面形的外表面和兩個(gè)錐形的外表面的加工工具的實(shí)施形式而在圖13B中以放大的圖示示出了圖13A中的加工工具；
圖14作為單件以剖示圖示出了圖13中的加工工具；
圖15以剖示圖示出了帶有在軋制元件的柱面形的外表面的背向主軸的側(cè)面處的僅僅唯一的錐形的外表面的加工工具的與在圖14中示出的實(shí)施形式相似的實(shí)施形式；
圖16以剖示圖顯示了帶有多個(gè)相疊布置的分別具有同心于工具軸線伸延的軋制元件軸線的軋制元件的加工工具的實(shí)施形式以及
圖17在圖17A中顯示了對(duì)帶有L形的工具體的偏心的加工工具的實(shí)施形式的側(cè)視圖而在圖17B中顯示了對(duì)圖17A中的加工工具的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】[0061]在圖1中顯示了通過(guò)用于滾軋的加工工具100的第一實(shí)施形式的示意性的軸向剖面。該加工工具(滾軋工具)設(shè)計(jì)用于加工在孔處的很大程度上圓柱形的內(nèi)表面、尤其用于產(chǎn)生用于內(nèi)燃機(jī)的氣缸工作面。該加工工具具有由鋼制成的、很大程度上旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的工具體110，其中軸線限定工具軸線112。工具體的面向主軸的端部由帶有柱形的外輪廓的逐漸變細(xì)的聯(lián)結(jié)部段114形成，在其中在直徑上相對(duì)的位置處安裝有徑向地伸出的帶動(dòng)銷116。借助于這些聯(lián)結(jié)裝置，可將加工工具聯(lián)結(jié)到珩磨機(jī)的驅(qū)動(dòng)桿150的設(shè)有用于帶動(dòng)銷的有角度的容納槽的自由端處。所聯(lián)結(jié)的加工工具不是剛性地與珩磨機(jī)的所驅(qū)動(dòng)的珩磨主軸相連接，而是借助于合適的機(jī)械元件可相對(duì)于它受限地移動(dòng)，這例如可通過(guò)萬(wàn)向的聯(lián)結(jié)部或根據(jù)浮頭的類型的聯(lián)結(jié)部或通過(guò)彎曲彈性的驅(qū)動(dòng)桿來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0062]帶有平的端面120的中央的柱形的容納孔118從工具體的背向主軸的端部引導(dǎo)進(jìn)入工具體中，從而該部段設(shè)計(jì)成管形。在由此形成的管壁中存在三個(gè)均勻地圍繞周緣分布的、徑向地從內(nèi)向外連續(xù)的、大致矩形的用于容納稍后詳細(xì)地闡述的用于軋制元件的承載元件的通過(guò)槽(Durchgangsschlitze) 122。另一帶有平的基面的柱形的容納孔124從聯(lián)結(jié)部段114的面向主軸的端部引導(dǎo)進(jìn)入聯(lián)結(jié)部段中。在容納孔124與118之間存在帶有在此更小直徑的柱形的通過(guò)孔126。
[0063]同軸的孔118、126和124用于容納軋制元件-進(jìn)給系統(tǒng)的工具內(nèi)部的元件。雙錐形的擴(kuò)展錐(Aufweitkonus) 142屬于此,其可軸向移動(dòng)地且無(wú)隙地位于背向主軸的容納孔118中。在擴(kuò)展錐的面向主軸的端面處安裝有帶有內(nèi)螺紋的中央盲孔，在組裝加工工具時(shí)將壓桿144的設(shè)有外螺紋的螺紋部段擰入盲孔中，從面向主軸的側(cè)面將壓桿插入聯(lián)結(jié)部段的容納孔124中。壓桿具有加寬的柱形的頭部部段146，其基本上無(wú)側(cè)隙地、但是可軸向移動(dòng)地配合進(jìn)入容納孔124中。在組裝時(shí)，壓桿伸過(guò)被引入容納孔124中的螺旋壓力彈簧148，其在壓桿與擴(kuò)展錐擰緊之后一方面支撐在加寬的頭部部段146處而另一方面在容納孔124的平的底部處。由此實(shí)現(xiàn)，在沒(méi)有外力的情況下壓桿和旋擰到其處的擴(kuò)展錐占據(jù)它的在圖1中示出的上部的止擋位置，在該位置中擴(kuò)展錐的主軸側(cè)的端面抵靠在容納孔118的平的孔底部處。
[0064]在空心的驅(qū)動(dòng)桿150中存在借助于珩磨機(jī)的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)器可軸向移動(dòng)的進(jìn)給桿152，其自由的端側(cè)在聯(lián)結(jié)加工工具的情況下作用到壓桿144的主軸側(cè)的端側(cè)上。
[0065]在周緣上錯(cuò)位120°的、徑向地連續(xù)的通過(guò)槽122中的每一個(gè)中存在板條形的承載元件160，其可徑向移動(dòng)地且軸向地以及在周向上很大程度上無(wú)隙地配合到通過(guò)槽中。每個(gè)承載元件在其內(nèi)側(cè)處具有兩個(gè)軸向相疊的斜面，其在組裝的工具中與擴(kuò)展錐142的軸向相疊的錐面根據(jù)楔形驅(qū)動(dòng)的類型共同作用成使得擴(kuò)展錐的軸向移動(dòng)引起承載元件的徑向移動(dòng)。
[0066]每個(gè)承載元件具有處于內(nèi)部的基礎(chǔ)部段162(處于內(nèi)部的斜面安裝在其處)以及在窄的端側(cè)處分別具有向外伸出的軸承部段164AU64B。每個(gè)承載元件承載軋制元件180A、180B、180C，其這樣可旋轉(zhuǎn)地支承在承載元件的軸承部段處，使得稱為軋制元件軸線182的軋制元件的旋轉(zhuǎn)軸線有間距地在工具軸線112之外平行于其伸延。
[0067]在完整裝配的加工工具中通過(guò)環(huán)繞的回位彈簧(Rueckholfeder) 170A、170B(其被保持在軸承部段中的處于外部的槽中并且回位力在工具軸線的方向上施加到承載元件上)來(lái)防止承載元件脫出。在沒(méi)有壓力作用到壓桿144的上端面時(shí)，承載元件位于其最大拉入的位置中，該位置相應(yīng)于加工工具的最小有效直徑。通過(guò)使進(jìn)給桿152在加工工具的方向上向前移動(dòng)到使得壓桿在遠(yuǎn)離主軸的端部的方向上受壓，可增大有效直徑。由此，擴(kuò)展錐也向遠(yuǎn)離主軸的端部運(yùn)動(dòng)，使得斜面在錐形部段的區(qū)域中在彼此處滑動(dòng)并且為了增大在工具軸線與軋制元件軸線之間的間距逆著壓力彈簧148和回位彈簧170AU70B的力將承載條(Tragleiste)向外壓。為了拉回，僅須拉回進(jìn)給桿152,回位力那么來(lái)自彈性元件。
[0068]每個(gè)軋制元件具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的、大致柱形的由工具鋼制成的軋制元件體184，在它的相對(duì)的端側(cè)處引入盲孔。封裝的滾針軸承186的外圈位于孔中的每個(gè)中。滾針軸承的內(nèi)元件由柱形的銷釘形成，其在組裝時(shí)被固定在承載元件的軸承部段中。以小的滾動(dòng)阻力運(yùn)行的且對(duì)徑向力非常穩(wěn)定的滾針軸承向外防止污物、例如金屬片式的材料顆粒侵入地來(lái)封裝，以便在加工期間使軋制元件能夠相對(duì)承載元件無(wú)干擾地旋轉(zhuǎn)。
[0069]在圖1中的放大的細(xì)節(jié)圖中可特別良好地辨識(shí)出，軋制元件180A的外表面在確定用于與工件表面滾動(dòng)接觸的工作部段190中具有粗糙的表面結(jié)構(gòu)。對(duì)此，軋制元件體具有柱形的環(huán)形凸緣(Ringbund)，其外直徑略微大于軸向地聯(lián)接在其處的外部段的外直徑。該環(huán)形凸緣的外表面承載帶有相對(duì)粗粒的金剛石顆粒194的覆層192，金剛石顆粒194固定附著地存在于電鍍地施加到軋制元件體上的金屬的結(jié)合部196中。在外從結(jié)合材料中伸出的顆粒部段形成突起，其相對(duì)處于其之間的、相對(duì)于突起顯現(xiàn)為凹部的結(jié)合部區(qū)域向外伸出。在此，金剛石顆粒的平均顆粒尺寸處在大約30 μ m與大約100 μ m之間。
[0070]平行于工具軸線或平行于軋制元件軸線所測(cè)量的工作部段190A的寬度僅大約為軋制元件體的軸向長(zhǎng)度的三分之一。如可在圖2中良好地辨識(shí)出的那樣，另外兩個(gè)安裝在加工工具的周緣處的軋制元件180BU80C原則上具有類似的結(jié)構(gòu)。然而軋制元件的工作部段軸向上相互錯(cuò)位成使得在加工工具旋轉(zhuǎn)時(shí)整個(gè)覆蓋加工寬度198，其大約相應(yīng)于單個(gè)工作部段的寬度的三倍。相對(duì)窄的工作部段中的每個(gè)因此在旋轉(zhuǎn)時(shí)加工工件200的凹形柱狀的工件表面210的相對(duì)窄的板條。在該板條中，足夠用于滾軋過(guò)程的擠壓力可相對(duì)均勻地在整個(gè)工作區(qū)域中來(lái)調(diào)整和維持。其它軋制元件的軸向錯(cuò)位的工作部段加工直接緊接著且略微重疊的臨近板條，從而總體上得到內(nèi)表面的相對(duì)寬的加工部段的有效加工。
[0071]為了加工孔的內(nèi)表面首先使加工工具如此遠(yuǎn)地駛?cè)肟字?，使得各個(gè)軋制元件的組合的加工區(qū)域遮蓋待加工的部段的開(kāi)始部。該引入在軋制元件拉回的情況下進(jìn)行。之后，借助于軋制元件-進(jìn)給系統(tǒng)使軋制元件向外進(jìn)給，直到軋制元件在合適的擠壓力下貼靠在內(nèi)表面處。在該徑向進(jìn)給之前、在該徑向進(jìn)給之后或在該徑向進(jìn)給期間，經(jīng)由珩磨主軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器將工具置于圍繞工具軸線的旋轉(zhuǎn)中。在此，軋制元件的工作區(qū)域被按壓到內(nèi)表面處使得其粗糙的表面結(jié)構(gòu)壓入工件表面中并且大致產(chǎn)生帶有并排的突起和凹部的互補(bǔ)的滾軋結(jié)構(gòu)、即大致表示相應(yīng)于滾軋工具的結(jié)構(gòu)的負(fù)像的滾壓結(jié)構(gòu)。在一轉(zhuǎn)或多轉(zhuǎn)之后，用于孔的相應(yīng)的軸向部段的滾壓操作結(jié)束并且向內(nèi)使承載元件回位，從而消除在軋制元件與孔內(nèi)表面之間的接觸。
[0072]如果孔的待加工的內(nèi)部段比組合的工作區(qū)域的工作寬度更長(zhǎng)，則之后在軸向上使加工工具向前移動(dòng)到使得工具位于孔的下一待加工的部段的高度上。然后重復(fù)工作步驟的順序，徑向向外進(jìn)給、開(kāi)始旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、滾軋和接下來(lái)拉回。
[0073]在滾壓期間、也就是說(shuō)在軋制元件在孔內(nèi)表面處的加工作用期間，不發(fā)生工作主軸或加工工具的軸向進(jìn)給。[0074]對(duì)于在滾壓時(shí)的材料變形決定性的擠壓力可借助于軋制元件-進(jìn)給系統(tǒng)在時(shí)間上可變地來(lái)調(diào)整。由此例如可能通過(guò)滾軋產(chǎn)生兩個(gè)或更多個(gè)不同地加工的部段到同一孔內(nèi)表面處，在其加工中利用不同的擠壓力來(lái)擠壓軋制元件。也可能在滾軋的部段旁邊保留未壓鑄的部段。例如，滾軋可現(xiàn)有柱形孔的上部的和/或下部的楔形區(qū)域(Zwickelbereich)。
[0075]在圖1和2中顯示的加工工具100構(gòu)造為純滾軋工具。也可能借助于組合工具執(zhí)行滾軋，其允許在不更換工具的情況下除了滾軋之外(或者備選于此)在工件表面處執(zhí)行至少另一加工操作。對(duì)此，圖3示例性地顯示了通過(guò)加工工具300的縱剖面，其除了多個(gè)均勻地圍繞周緣分布的軋制元件(示出一軋制元件380)之外具有成組的多個(gè)、同樣均勻地圍繞加工工具的周緣分布的珩磨條，其可獨(dú)立于軋制元件徑向于工具軸線312進(jìn)給。珩磨條示例性地代表其它加工元件，其設(shè)計(jì)用于其它加工方法、在示例情況中用于利用不定的刀刃的去除材料的切削方法。
[0076]在組合工具的其它變體中，除了帶有粗糙的表面的一個(gè)或多個(gè)軋制元件(用于滾軋)之外，還設(shè)置有可單獨(dú)調(diào)整的光軋?jiān)?例如光滑的滾子)或者非滾動(dòng)的平整條(Glaettleiste)，其帶有硬的光滑的用于在沒(méi)有明顯的材料去除的情況下冷作硬化的工作面。
[0077]大致管形的工具體310具有六個(gè)均勻地圍繞周緣分布的軸向地伸長(zhǎng)的而在周向上相對(duì)窄的、徑向上連續(xù)的用于容納用于加工元件的承載元件的通過(guò)孔。在三個(gè)分別周緣錯(cuò)位120°的通過(guò)孔中存在用于可旋轉(zhuǎn)地支承在其中的軋制元件380的承載元件360。其結(jié)構(gòu)和布置可大致如結(jié)合圖 1至2所說(shuō)明的那樣，因此參照那里的說(shuō)明。相應(yīng)在周向上在這些承載元件中間在通過(guò)孔中布置有?行磨條390。?行磨條具有在工具體的通過(guò)孔中可徑向移動(dòng)地引導(dǎo)的承載條392，其在其徑向外側(cè)處承載切割襯層(Schneidbelag) 394，其帶有由金剛石或其它硬的、例如在金屬的或陶瓷的結(jié)合部中的氮化的或碳化的材料構(gòu)成的切割粒。在承載條的內(nèi)側(cè)處，在上部的和下部的區(qū)域中分別安裝有斜面，其與在中央的進(jìn)給桿340的下端處的錐形的部段共同作用成使得進(jìn)給桿的軸向移動(dòng)引起珩磨條的徑向移動(dòng)。進(jìn)給桿340的軸向運(yùn)動(dòng)通過(guò)未示出的珩磨機(jī)的進(jìn)給馬達(dá)產(chǎn)生。進(jìn)給桿是作用到珩磨條上的第二進(jìn)給系統(tǒng)(珩磨條-進(jìn)給系統(tǒng))的部分。
[0078]用于可圍繞軋制元件軸線312旋轉(zhuǎn)的軋制元件的承載元件360在其內(nèi)側(cè)處具有斜面，其與在管形的進(jìn)給桿350的外側(cè)處的錐形的斜面共同作用，進(jìn)給桿350包圍內(nèi)部的進(jìn)給桿340。軋制元件-進(jìn)給系統(tǒng)獨(dú)立于用于珩磨條的進(jìn)給系統(tǒng)工作，從而尤其選擇性地可將僅軋制元件或僅珩磨條帶到與待加工的孔內(nèi)表面加工接合中。當(dāng)加工工具例如僅應(yīng)被用于滾軋時(shí)，內(nèi)部的進(jìn)給桿340可保持拉回，使得珩磨條持久地與工件表面脫離接合。
[0079]該加工工具尤其可被應(yīng)用在這樣的加工方法中，在其首先應(yīng)來(lái)產(chǎn)生孔內(nèi)表面的珩磨加工而之后應(yīng)來(lái)產(chǎn)生在珩磨的表面處的滾軋操作。也可能將珩磨工具應(yīng)用在這樣的方法中，在其中首先利用其它方法來(lái)準(zhǔn)備孔內(nèi)表面且在其中之后借助于組合工具首先來(lái)執(zhí)行滾軋操作而之后來(lái)執(zhí)行珩磨操作。也可能借助于加工工具首先借助于珩磨條珩磨內(nèi)表面、之后使珩磨的工件表面經(jīng)歷滾軋操作且之后重新利用相同的珩磨條、但是以更小的材料去除再加工由此產(chǎn)生的滾壓結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，在第二珩磨操作中以相對(duì)第一珩磨操作減小的擠壓力來(lái)工作，以在平頂面處產(chǎn)生更精細(xì)的表面結(jié)構(gòu)。
[0080]由于在加工工具與驅(qū)動(dòng)其的珩磨主軸之間的聯(lián)結(jié)部的受限的可移動(dòng)性，加工工具能夠在滾軋操作中在一定的范圍中追隨孔形狀，從而即使在孔形狀與理想的圓柱形狀略微有偏差時(shí)也不出現(xiàn)不可接受的強(qiáng)制力。
[0081]在一些實(shí)施形式中，在滾軋時(shí)加工質(zhì)量的進(jìn)一步改善和均勻化(Vergleichmaessigung)由此來(lái)實(shí)現(xiàn)，即軋制元件的支承具有一定的彈性的撓性，以便由此例如能夠在滾過(guò)表面突起時(shí)收回并且/或者通過(guò)軋制元件軸線的輕微斜置補(bǔ)償孔形狀的不均勻性。對(duì)此，圖4實(shí)施例地顯示了使軋制元件能夠彈性屈服地支承的承載元件的實(shí)施例。
[0082]圖4A中的承載元件460具有長(zhǎng)形的基礎(chǔ)部段462，其在其背側(cè)處具有用于與擴(kuò)展錐共同作用的斜面。在相對(duì)的側(cè)面處，在端部處安裝兩個(gè)軸承部段464A、464B，其用于支承軋制元件。與圖1中的實(shí)施形式相比，軸承部段不與基礎(chǔ)部段構(gòu)造成一體，而是實(shí)現(xiàn)為與其分離的結(jié)構(gòu)元件，其在彈性屈服的連接結(jié)構(gòu)的中間連接下固定在基礎(chǔ)部段上，以便使軸承部段相對(duì)基礎(chǔ)部段的受限的可移動(dòng)性成為可能。在圖4A中的變體中，在基礎(chǔ)部段與軸承部段之間相應(yīng)存在由相對(duì)硬的、但是彈性屈服的彈性體材料構(gòu)成的層465。如在圖4B、4C中所示，該支承的撓性也可由此來(lái)實(shí)現(xiàn)，即在基礎(chǔ)部段462與軸承部段464A或464B之間保留較小的間距，其借助于彈性屈服的連接裝置來(lái)跨越。其在圖4B的示例情況中包含碟形彈簧元件而在圖4C的情況中包含螺旋壓力彈簧元件。
[0083]根據(jù)圖5至10示例性地來(lái)說(shuō)明一些加工方法，在其中在彎曲的工件表面處執(zhí)行滾軋操作。例如，圖5顯示了在 柱形的孔的區(qū)域中工件500的截段，孔的內(nèi)表面510形成待借助于滾軋加工的工件表面。例如可涉及在由鋁材料制成的氣缸曲軸箱中的氣缸孔的邊緣區(qū)域。為了準(zhǔn)備滾軋操作，可通過(guò)單級(jí)或多級(jí)的去除材料的加工過(guò)程(例如精鉆和/或珩磨或僅高功率?行磨(Leistungshonen))將柱形孔帶到所期望的宏觀結(jié)構(gòu)中。通過(guò)就在之前的珩磨操作例如可將工件表面精加工成使得存在帶有交叉的加工痕跡和小于5 μ m的平均的粗糙高度的表面結(jié)構(gòu)(見(jiàn)放大的細(xì)節(jié))。之后使設(shè)立用于滾軋的加工工具、例如圖1或圖3中的加工工具駛?cè)肟字星沂管堉圃?80在孔內(nèi)壁的方向上進(jìn)給，直到其施加有擠壓力。在加工工具旋轉(zhuǎn)時(shí),軋制元件在孔的內(nèi)壁處滾動(dòng)。粗粒的電鍍的金剛石顆粒覆層形成粗糙的表面結(jié)構(gòu)，其中，金剛石顆粒的從結(jié)合部伸出的部段形成突出的部段，在其之間存在縮回的凹部。突出的部段不均勻地分布在工作區(qū)域的表面上。當(dāng)軋制元件在表面上滾動(dòng)并且通過(guò)軋制元件-進(jìn)給系統(tǒng)來(lái)調(diào)整擠壓力時(shí)，工作區(qū)域的不均勻的結(jié)構(gòu)壓入相對(duì)軟的材料的靠近表面的邊緣區(qū)域中，從而產(chǎn)生帶有不均勻地分布的隆起和凹部的滾軋結(jié)構(gòu)558，其在表面觀察可類似于噴砂的表面。然而可節(jié)省用于準(zhǔn)備和清除噴射材料的成本。此外，避免由于噴射材料的未清除的顆?？赡墚a(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。此外，在滾軋時(shí)可通過(guò)作用在軋制元件與工件表面之間的接觸區(qū)域中的擠壓力來(lái)產(chǎn)生工件的靠近表面的邊緣層的冷作硬化，其導(dǎo)致就在工件表面附近的工件材料的強(qiáng)度提高。在圖5中，這示意性地通過(guò)就在滾軋結(jié)構(gòu)附近的高的位錯(cuò)密度(Versetzungsdichte)表示。
[0084]在圖6的方法變體中使用軋制元件680，其在其它相對(duì)光滑的、圓柱形的外表面處在工作區(qū)域中具有有規(guī)律地、尤其均勻地分布的、長(zhǎng)形的硬的突出部682，其例如可通過(guò)堆焊、釬焊或通過(guò)平版印刷過(guò)程施加在軋制元件體上。如果通過(guò)珩磨或以其它方式借助于這些軋制元件來(lái)加工工件600的設(shè)有一定的基礎(chǔ)粗糙度的表面610，通過(guò)在突出部之間的光滑的周緣部段可實(shí)現(xiàn)表面的光滑。而突出部在材料擠壓下擠入工件表面中，從而產(chǎn)生帶有相對(duì)窄的具有最終長(zhǎng)度的袋和封閉的周邊的有規(guī)律的樣式的滾軋結(jié)構(gòu)658。在所加工的工件表面的符合規(guī)定的使用中其可用作潤(rùn)滑劑儲(chǔ)存部。
[0085]根據(jù)圖7來(lái)闡述一方法變體，在其中借助于圍繞其工具軸線旋轉(zhuǎn)的滾軋工具來(lái)加工工件700的凸形柱狀的外表面710，以產(chǎn)生滾軋結(jié)構(gòu)758。該加工工具可與外珩磨工具類似地來(lái)構(gòu)造，其中，可徑向向內(nèi)進(jìn)給的珩磨條然而被承載元件(其相應(yīng)承載帶有粗糙的工作部段的一個(gè)或多個(gè)軋制元件780)代替。
[0086]在圖8中顯示了在彎曲的工件表面810的區(qū)域中通過(guò)由鋁材料構(gòu)成的工件800的示意性的剖面。在該示例情況中，工件800是由鋁合金制成的氣缸套，其內(nèi)表面在加工結(jié)束之后應(yīng)用作內(nèi)燃機(jī)的氣缸工作面。該制造方法包括氣缸套的內(nèi)表面的多級(jí)預(yù)加工包含最后的珩磨加工步驟，通過(guò)其，孔內(nèi)表面直至略微過(guò)量地獲得正確的宏觀形狀和尺寸。類似于根據(jù)圖5所說(shuō)明的那樣，然后借助于滾軋使珩磨的輸出結(jié)構(gòu)變形成粗糙的滾軋結(jié)構(gòu)858，其在該示例情況中具有在30 μ m與大約100 μ m之間的平均粗糙高度。滾軋操作在沒(méi)有冷卻潤(rùn)滑劑等輔助措施的情況下實(shí)現(xiàn)、即以干式方法。
[0087]在滾軋之后直接借助于熱噴射在沒(méi)有其它處理的情況下將滾軋結(jié)構(gòu)準(zhǔn)備好用于隨后的涂覆。在該示例情況中，借助于火焰噴射方法將含鐵的覆層860直接施加到滾軋結(jié)構(gòu)858上。由于滾軋結(jié)構(gòu)的粗糙度，覆層材料良好地與工件的金屬的基礎(chǔ)材料相咬合，從而在工件與覆層之間產(chǎn)生固定的附著。覆層的在熱噴射之后相對(duì)粗糙的表面然后可經(jīng)受機(jī)械再加工、例如通過(guò)珩磨，以產(chǎn)生表面的期望的最終粗糙度以及期望的最終尺寸。
[0088]在圖9中顯示了在利用上面所說(shuō)明的方法的變體來(lái)制造其之后在其內(nèi)表面910的區(qū)域中通過(guò)氣缸套900的示意性的剖面。如在圖8的示例情況中那樣，在預(yù)加工之后首先執(zhí)行了滾軋操作。由此產(chǎn)生在圖8中示意性地顯示的帶有隨機(jī)分布的突起和凹部的不規(guī)則的滾軋結(jié)構(gòu)。之后在另外的干式加工操作中借助于帶有光滑的外表面的軋制元件光滑來(lái)壓平突起的尖端，以通過(guò)材料變形在突起處產(chǎn)生平頂結(jié)構(gòu)。在材料變形中，在突起中的一些中如此多的材料被擠向側(cè)面，使得側(cè)向地在突起處產(chǎn)生橫向伸出的凸起959。如果現(xiàn)在借助于熱噴射來(lái)涂覆由此產(chǎn)生的修改的滾軋結(jié)構(gòu)9 58,則到達(dá)凹部中的層材料可在橫向的凸起959的區(qū)域中形狀配合地與滾軋結(jié)構(gòu)鉤在一起，由此可實(shí)現(xiàn)改善的層附著。這此外具有該優(yōu)點(diǎn)，即需要更少的材料用于噴射，因?yàn)椴槐赝ㄟ^(guò)噴射使所產(chǎn)生的突起變平。類似于圖8的示例，可在涂覆工藝結(jié)束之后來(lái)機(jī)械地再加工覆層850的表面，以便例如通過(guò)珩磨來(lái)獲得帶有期望的尺寸和期望的表面結(jié)構(gòu)的加工完成的表面。必要時(shí)可利用相同的加工工具(帶有雙重進(jìn)給)來(lái)執(zhí)行滾軋操作和隨后非研磨的平整操作。其可與在圖3中類似地來(lái)構(gòu)造，其中，然而代替珩磨條設(shè)置有以光滑的軋輥的形式的非研磨的平整元件或帶有光滑的硬的外表面的平整條。
[0089]在根據(jù)圖10所闡述的加工方法中，類似于圖8或圖9的方法，首先在工件1000的彎曲的工件表面1010處產(chǎn)生帶有隨機(jī)分布的凹部和突起的滾軋結(jié)構(gòu)。之后借助于相對(duì)細(xì)粒的珩磨條直接來(lái)平頂珩磨由此產(chǎn)生的滾軋結(jié)構(gòu)。在該加工階段中，去除滾軋結(jié)構(gòu)的向外伸出最遠(yuǎn)的尖端，從而在凹部之間產(chǎn)生帶有通過(guò)珩磨來(lái)結(jié)構(gòu)化的具有細(xì)的珩磨溝1052的相對(duì)平的表面的平頂1051。這樣加工的表面相對(duì)純滾軋結(jié)構(gòu)具有提高的承載份額并且可直接用作用于活塞環(huán)的滑動(dòng)偶。
[0090]對(duì)于最終的表面結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)決定性的操作(滾軋操作和隨后的平頂珩磨操作)必要時(shí)可利用相同的加工工具來(lái)產(chǎn)生，其例可如圖3的加工工具那樣來(lái)構(gòu)造。工件例如可由灰口鑄鐵材料或輕金屬材料、如鋁基材料構(gòu)成。
[0091]接下來(lái)來(lái)說(shuō)明用于滾軋的加工工具的其它實(shí)施例，其可在加工方法的范圍中來(lái)利用。
[0092]圖1lA以側(cè)視圖顯示了帶有多個(gè)軋制元件1180、1181和1183的加工工具1100的另一實(shí)施形式。軋制元件1180分別具有僅僅一個(gè)軋制元件部段(其可圍繞平行于工具軸線1112伸延的且偏心于其的軋制元件軸線1182B旋轉(zhuǎn)地來(lái)支承)并且在平行于工具軸線1112伸延的工具縱向上相疊分布地布置在工具體處。在此，偏心的軋制元件1180在周向上錯(cuò)開(kāi)布置，使得其軋制元件軸線1182B不同心地伸延。
[0093]軋制元件1181分別還具有平行于工具軸線1112伸延的軋制元件軸線1182C，其同樣處于工具軸線之外。然而，這些軋制元件1181具有兩個(gè)軋制元件部段、上部的和下部的軋制元件部段，其分別獨(dú)立地可旋轉(zhuǎn)地來(lái)支承。
[0094]此外，加工工具1100具有軋制元件1183，其布置在加工工具的上面三分之一中并且同樣可圍繞軋制元件軸線1182A旋轉(zhuǎn)地來(lái)支承。然而與軋制元件軸線1182B和1182C相t匕，軋制元件軸線1182A不平行于工具軸線1112地、而是傾斜于其地且在徑向上伸延。在軋制元件軸線1182A與工具軸線1112之間所測(cè)量的調(diào)整角大約為45°，其也可更小或更大且例如處于30°與60。之間。
[0095]在圖1lA中示出的加工工具尤其適合用于加工柱形的孔(其內(nèi)直徑大致相應(yīng)于加工工具1100的外直徑)的內(nèi)表面，其中，軸線平行地旋轉(zhuǎn)的軋制元件1180和1181設(shè)置用于加工孔的內(nèi)表面。利用傾斜地布置的軋制元件1183同時(shí)可來(lái)加工孔的上斜角、例如引入斜角(Einfuehrfase)。如果軋制元件1183在斜角表面上滾動(dòng)，同樣產(chǎn)生滾軋結(jié)構(gòu)。利用這樣的加工工具可在沒(méi)有附加的加工步驟或沒(méi)有附加的加工工具的情況下同樣來(lái)改善斜角的覆層質(zhì)量。軋制元件1183為了補(bǔ)償形狀和位置公差或形狀和位置誤差也可彈性地支撐。
[0096]在圖1lBUlC和IlE中示意性地以放大的圖示繪出了圖1lA中的不同的軋制元件1180,1181和1183。圖1lB以側(cè)視圖顯示了支承在承載元件1161D處的傾斜的軋制元件1183。軋制元件軸線1182A的傾斜借助于調(diào)整裝置1164可被調(diào)整并且為了優(yōu)化滾軋操作被與不同的倒角相匹配。為了軋制元件1183在徑向上的進(jìn)給，承載元件1161D具有傾斜的面1163D，其用于將這里未示出的楔在加工工具的縱向上的移動(dòng)轉(zhuǎn)化成帶有軋制元件1183的承載元件的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
[0097]圖1lC顯示了軋制元件1180，其可圍繞軋制元件軸線旋轉(zhuǎn)地支承在承載元件1161C處，承載元件1161C同樣具有傾斜的面1163C，以便通過(guò)由可在工具縱向上移動(dòng)的楔的移動(dòng)使徑向的軋制元件進(jìn)給成為可能。
[0098]在圖1lD中以透視性的圖示示出了帶有它的兩個(gè)軋制元件部段的軋制元件1181，軋制元件部段相應(yīng)同軸地相疊地彼此有間距地布置并且同樣可圍繞其軋制元件軸線旋轉(zhuǎn)地布置在承載元件1161B處。該承載元件1161B在其內(nèi)側(cè)處還具有用于徑向的軋制元件進(jìn)給的傾斜的面1163B。圖1lE附加地以側(cè)視圖顯示了圖1lD中的軋制元件1181。
[0099]圖12以斜透視圖顯示了現(xiàn)有技術(shù)中的四軸加工中心1200，利用其可沿著幾乎任意的、預(yù)定的軌道在軸線1204X、1204Y、1204Z以及1204Β的區(qū)域內(nèi)來(lái)引導(dǎo)或移動(dòng)這里未示出的加工工具。對(duì)此，加工工具可在主軸1202處固定在工具容納部1205中。為了容納待加工的工件1201，設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的圓桌1203。
[0100]圖13顯示了帶有加工工具1307的實(shí)施例的圖12中的加工中心以及待加工的工件1301。圖13B顯示了對(duì)加工工具1307以及對(duì)帶有柱形的孔的斜角1303和待加工的內(nèi)表面1308的工件1301的上部區(qū)域的放大的截段。加工工具1307具有帶有柱面形的外表面1304的唯一的軋制元件1380以及兩個(gè)向上或向下直接鄰接到外表面1304處的錐形的外表面1305和1306。唯一的軋制元件1380的軋制元件軸線同心于工具軸線布置。
[0101]加工工具1307借助于合適的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)到加工中心1300的主軸1302處。主軸在加工時(shí)不旋轉(zhuǎn)。加工工具1307的外直徑明顯小于待加工的孔的內(nèi)直徑，例如小至少10%或至少20%。為了加工內(nèi)表面1308，通過(guò)操控加工中心的軸驅(qū)動(dòng)器在預(yù)定的軌道上來(lái)引導(dǎo)加工工具1307，使得軋制元件1380的外表面1304、1305、1306以其粗糙的表面結(jié)構(gòu)在待加工的工件表面(柱形的內(nèi)表面和斜角)上滾動(dòng)并且產(chǎn)生期望的滾軋結(jié)構(gòu)。經(jīng)由軌道走向可來(lái)控制或調(diào)節(jié)軋制元件1380的擠壓力。柱形的外表面1304設(shè)置用于加工豎直地伸延的內(nèi)表面1308，而下部的、布置在外表面1304的背向主軸的側(cè)面處的錐形的外表面1305設(shè)置用于加工上部的斜角1303。借助于上部的錐形的外表面1306可來(lái)加工存在于工件1301的未示出的下側(cè)處的斜角。所有面可在夾緊部中在不更換工具的情況下相繼被加工。
[0102]圖14以剖示圖示例性地示出了作為在圖13中示出的加工工具1307的實(shí)施例的加工工具1400。唯一的軋制元件1480借助于至少一個(gè)軸承1409可圍繞同心于工具軸線1412布置的軋制元件軸線1482旋轉(zhuǎn)地來(lái)支承。軸承借助于螺栓1411固定在柱形的聯(lián)結(jié)元件1410處。聯(lián)結(jié)元件1410設(shè)置用于與加工中心或珩磨工具等的主軸相連接并且在那里被固定地夾緊。加工工具1400的軋制元件具有中間的柱面形的外表面1404以及兩個(gè)向上或向下(或在軸向上)直接鄰接在其處的錐形的外表面1406和1405。隨著與外表面1404的間距增大，錐形的外表面1405和1406以在40°與50°之間的錐角逐漸尖細(xì)，其中，其在至位于其之間的柱形的外表面1404的過(guò)渡區(qū)域中具有與它相同的外直徑。但是也可考慮從外表面1404偏移的錐形的外表面。
[0103]圖15顯示了加工工具1500的類似的實(shí)施形式。然而，該加工工具具有僅僅一個(gè)在外表面1504的背向主軸的側(cè)面處的錐形的外表面1505。因此利用該加工工具1500對(duì)于豎直伸延的孔在工具夾緊部中在柱形的孔內(nèi)表面旁邊僅可來(lái)加工上側(cè)的斜角。
[0104]圖16同樣以剖示圖顯示出加工工具的另一實(shí)施形式，其具有多個(gè)同軸地相疊布置的軋制元件1680，其軋制元件軸線1682全部同心于工具軸線1612伸延。所有軋制元件1680分別借助于軸承1609可圍繞軋制元件軸線1682旋轉(zhuǎn)地來(lái)支承。模塊化地構(gòu)造的工具可簡(jiǎn)單地匹配于不同的孔長(zhǎng)度。
[0105]圖17在圖17A中以側(cè)視圖顯示了偏心的加工工具1700的實(shí)施形式，其帶有L形的工具體1711，它的一邊腿形成工具軸線1712。在另一邊腿的背向彎角的端部處布置有軋制元件1780，其可圍繞軋制元件軸線1782旋轉(zhuǎn)地來(lái)支承。借助于彈簧1765在軋制元件1780與工具體1784之間實(shí)現(xiàn)彈性的連結(jié)，其使能夠補(bǔ)償公差。從圖17B中可見(jiàn)，工具體1784不是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。
[0106]以加工在氣缸孔的區(qū)域中彎曲的工件表面為例來(lái)闡述利用滾軋操作的加工方法的實(shí)施例，以獲得在摩擦學(xué)上可有高要求的氣缸工作面。然而該方法也可被用于其它工件。例如也可能在應(yīng)用滾軋操作的情況下在小的或大的連桿孔眼中內(nèi)加工孔。例如，首先可通過(guò)滾軋來(lái)加工小的連桿孔眼并且接下來(lái)使設(shè)有滾軋結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面覆有由軸承材料構(gòu)成的覆層。備選地，粗糙的滾軋結(jié)構(gòu)可用作用于所插入的軸瓦的扭轉(zhuǎn)止動(dòng)部，必要時(shí)同樣可借助于滾軋使其外表面粗糙化。
[0107]借助于示例性地闡述的軌道引導(dǎo)的加工方法也可通過(guò)滾軋來(lái)加工非柱形的凹口、例如Wankel發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的活塞工作面。此外，必要時(shí)也可以以該方式使工件表面的不僅彎曲的而且平的或平坦的區(qū)域經(jīng)受滾軋操作。
【權(quán)利要求】
1.一種用于加工工件的彎曲的工件表面、尤其用于加工工件中的孔的內(nèi)表面的加工方法，其特征在于滾軋操作，在其中使加工工具的至少一個(gè)軋制元件在擠壓力下在彎曲的所述工件表面的待加工的部段處滾動(dòng)，其中，所述軋制元件的外表面在確定用于與所述工件表面滾動(dòng)接觸的至少一個(gè)工作部段中具有粗糙的表面結(jié)構(gòu)，并且其中，所述擠壓力被調(diào)整成使得在滾動(dòng)時(shí)通過(guò)工件材料的局部變形在所述工件表面的區(qū)域中產(chǎn)生粗糙的滾軋結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其中，通過(guò)所述滾軋操作在所述工件表面處產(chǎn)生帶有大于IOym的平均粗糙高度氏的滾軋結(jié)構(gòu)，其中，所產(chǎn)生的所述平均粗糙高度尤其處在艮=3 111與Rz=IOOym之間的范圍中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加工方法，其中，在所述滾軋操作之后優(yōu)選地通過(guò)熱噴射將覆層施加到所述工件表面上，其中，將所述覆層直接施加到通過(guò)所述滾軋操作所產(chǎn)生的粗糙的所述滾軋結(jié)構(gòu)上，或者其中，在滾軋操作之后借助于用于產(chǎn)生修改的滾軋結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)再加工方法來(lái)再加工所述滾軋結(jié)構(gòu)并且之后將所述覆層施加到修改的所述滾軋結(jié)構(gòu)上。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的加工方法，其中，在所述滾軋操作期間和/或之后來(lái)執(zhí)行所述工件表面的優(yōu)選地不改變所述滾軋結(jié)構(gòu)的形狀的清潔，尤其用于清除由所述滾軋操作所產(chǎn)生的、不或僅弱地結(jié)合在所述工件表面處的材料顆粒，其中，在所述清潔中優(yōu)選地干式地來(lái)清潔、尤其借助于相對(duì)軟的非研磨的刷子來(lái)刷擦并且/或者氣動(dòng)地吹凈所述滾軋結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的加工方法，其中，在所述滾軋操作期間和/或之后實(shí)現(xiàn)所述滾軋操作的加工殘余物的吸出，其中，優(yōu)選地除了吸出之外吹凈所述工件表面。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的加工方法，其特征在于后置于所述滾軋操作的、改變所述滾軋結(jié)構(gòu)的形狀的用于產(chǎn)生修改的滾軋結(jié)構(gòu)的再加工，其中，所述再加工優(yōu)選地包括清除在所述滾軋結(jié)構(gòu)的突起的區(qū)域中的尖端用于在所述工件表面處產(chǎn)生帶有削平的突起和處于其之間的凹部的平頂結(jié)構(gòu)，其中，在所述突起的區(qū)域中的尖端優(yōu)選地通過(guò)去除材料的精加工或通過(guò)變形來(lái)清除。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的加工方法，其特征在于，通過(guò)以與所述工件表面的預(yù)定的間距沿著預(yù)定的軌道來(lái)引導(dǎo)所述加工工具，使所述加工工具的至少一個(gè)軋制元件在擠壓力下在彎曲的所述工件表面的待加工的部段處滾動(dòng)，其中，所述加工工具的預(yù)定的軌道的走向優(yōu)選地取決于所述工件表面的曲率以及必需的擠壓力。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的加工方法，其特征在于，為了加工孔的、尤其柱形的孔的內(nèi)表面，通過(guò)使用優(yōu)選地基本上填滿孔的加工工具，引起至少一個(gè)所述軋制元件滾動(dòng)，所述加工工具構(gòu)造為旋轉(zhuǎn)工具且圍繞工具軸線旋轉(zhuǎn)地來(lái)驅(qū)動(dòng)。
9.一種用于加工工件的彎曲的工件表面、尤其用于加工工件中的孔的內(nèi)表面的加工工具，其帶有: 工具體(110，310)，其限定工具軸線(112，312)，和 由所述工具體承載的至少一個(gè)軋制元件(180，380)，其能夠圍繞軋制元件軸線(182)旋轉(zhuǎn)且具有外表面， 其特征在于， 所述外表面在確定用于與所述工件表面滾動(dòng)接觸的至少一個(gè)工作部段(190)中具有粗糙的表面結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的加工工具，其中，所述軋制元件具有軋制元件體(184)，其在所述工作部段中承載帶有粗糙的表面結(jié)構(gòu)的覆層(192)，其中，所述覆層(192)優(yōu)選地具有結(jié)合在結(jié)合部(196)中的大量硬質(zhì)材料粒(194)，其中，所述硬質(zhì)材料粒的平均顆粒尺寸優(yōu)選地為至少15 μ m，其中，所述平均顆粒尺寸尤其處在30 μ m至250 μ m的范圍中。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的加工工具，其特征在于，至少一個(gè)軋制元件(1480)的軋制元件軸線(1482)同心于所述工具軸線(1412)伸延。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的加工工具，其特征在于，至少一個(gè)軋制元件的軋制元件軸線(182，1182B, 1182C)處于所述工具軸線(112,312, 1112)之外。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的加工工具，其特征在于，至少一個(gè)軋制元件的軋制元件軸線平行于所述工具軸線伸延并且/或者至少一個(gè)軋制元件(1183)的軋制元件軸線(1183A)徑向向外且傾斜于所述工具軸線(1112)伸延。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中任一項(xiàng)所述的加工工具，其特征在于，至少一個(gè)軋制元件(1480)具有帶有粗糙的表面結(jié)構(gòu)的柱面形的外表面(1404)和鄰接到該外表面處的帶有粗糙的表面結(jié)構(gòu)的錐形的至少一個(gè)外表面(1405，1406)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的加工工具，其中，在所述工具體處布置有能夠相對(duì)于所述工具體徑向于所述工具軸線運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)承載元件(160,460，1161D),并且所述軋制元件支承在所述承載元件處，其中，所述軋制元件優(yōu)選地彈性屈服地支承在所述承載元件處。
16.根據(jù)權(quán)利要求9至15中任一項(xiàng)所述的加工工具，其特征在于軋制元件-進(jìn)給系統(tǒng)，其用于所述軋制元件在徑向于所述工具軸線(112，312，1112)伸延的進(jìn)給方向上的能夠可變地控制的進(jìn)給。
17.根據(jù)權(quán)利要求9至16中任一項(xiàng)所述的加工工具，其中，在所述工具體(110)處布置有圍繞周緣分布的多個(gè)、尤其三個(gè)軋制元件(180A，180B, 180C)，并且/或者其中，在所述工具體處布置有在工具縱向上分布的多個(gè)軋制元件(1180，1181，1182)。
18.根據(jù)權(quán)利要求9至17中任一項(xiàng)所述的加工工具，其中，除了圍繞所述加工工具的周緣分布的多個(gè)軋制元件(380)之外，所述加工工具(300)具有成組的圍繞所述加工工具的周緣分布的多個(gè)另外的加工元件，其能夠獨(dú)立于所述軋制元件徑向進(jìn)給，其中，另外的所述加工元件優(yōu)選地是?行磨條(390)或平整元件。
19.根據(jù)權(quán)利要求9至18中任一項(xiàng)所述的加工工具，其中，所述工具體具有用于將所述加工工具聯(lián)結(jié)到珩磨機(jī)的工作主軸(150)處的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)，或者其中，所述工具體具有用于將所述加工工具聯(lián)結(jié)到加工中心的工作主軸處的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)。
20.一種工件、尤其氣缸曲軸箱或氣缸套，其能夠在利用根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的加工方法的情況下和/或在應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求9中19中任一項(xiàng)所述的加工工具的情況下獲得。
【文檔編號(hào)】C23C4/02GK103442823SQ201180068140
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2010年12月21日
【發(fā)明者】J.施密德, T.維特, F-A.哈維爾, S.策勒 申請(qǐng)人:埃爾甘-鉆石工具有限責(zé)任兩合公司