用于粗糙化金属表面的刀具制造技术

本发明专利技术涉及一个用于粗糙预钻孔的工件孔内壁的金属表面的糙化刀具，在其夹紧柄与其刀头(11)之间构成成型轮廓(20)，通过它在刀具旋转(R)时在切屑或无屑地金属表面变形的情况下产生粗糙结构。按照本发明专利技术，所述糙化刀具具有至少一沿着刀具轴线(L)延伸的、从刀具基体突出来的型肋(13)，在其外部肋背面上构成成型轮廓(20)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于粗糙化预钻孔的工件芯孔内壁的金属表面的糙化刀具以及一种用于如权利要求13所述的用于粗糙化这种表面的方法。
技术介绍
在汽车结构中、例如在加工由铝或镁合金制成的轻金属-内燃机的缸头孔时使用这种糙化刀具。为了提高这种内燃机的Al/Mg-缸体运动表面的耐磨损性，可以在热喷涂工艺中在缸体运动表面上涂覆耐磨层。为了改善粘附强度可以在涂覆耐磨层之前在形成具有显微小侧凹部的粗糙结构的情况下粗糙化金属表面。例如可以化学地或通过激光加工实现粗糙。替代地也可以实现机械粗糙，如同例如由DE102009006694A1或者由DE102008024313A1已知的那样。在这种机械粗糙时，使用糙化刀具，它在外周上具有成型轮廓，通过刀具旋转在金属表面的有切屑或无切屑变形的情况下可以产生预定义的粗糙结构。在DE102008024313A1中在两个工作步骤中制备粗糙结构，并且首先在第一步骤中，将切屑和/或冲压地将侧凹部加入到金属表面中，并且在第二方法步骤中例如通过镦锻在无切屑的方法步骤中继续改变预变形。由现有技术已知的糙化刀具以及由此执行的粗糙方法在加工技术上是费事的以及在粗糙时伴随高的刀具成本和高的加工持续时间。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种用于粗糙/打毛预钻孔的工件芯孔内壁的金属表面的糙化刀具/打毛刀具，使得以较低的能耗和/或时间耗费在工件芯孔的内壁上产生高质量的粗糙结构。这个目的通过权利要求1或权利要求13的特征得以实现。本专利技术的优选改进方案在从属权利要求中公开。本专利技术基于这个问题，通过由现有技术已知的糙化刀具在芯孔-内壁上产生粗糙结构是费时且耗能的。在这个背景下，按照权利要求1的特征部分，所述糙化刀具配有至少一型肋，它沿着刀具轴线延伸并且从刀具基体径向向外突出。用于产生粗糙结构的成型轮廓构造在型肋外周侧的肋背面上。此外，所述型肋在糙化刀具的刀头上具有切槽刃/开槽刃。该切槽刃横向于刀具轴线定向并且直接布置在刀头上。通过这种糙化刀具可以在两个加工步骤中产生粗糙结构：在第一预加工步骤中首先利用型肋的切槽刃在芯孔-内壁中切出沿芯孔轴线延伸的型槽。在芯孔-内壁中构成的型槽例如通过钻孔刀具进入到芯孔中的轴向行程运动/直线运动实现。对此替代地也可以螺旋形地构成型槽。在这种情况下，所述糙化刀具以“螺纹钻孔模式”低转速地移入到芯孔中。在这种情况下，型肋不是直线地沿着刀具轴线延伸，而是更多地以螺旋角螺旋形地围绕刀具轴线延伸。在此，转速适配于型肋的螺旋角。在完成第一预加工步骤以后，即在移入到芯孔中的状态所述型肋与型槽处于槽接合，即，在整个加工长度(构型长度)上布置在型槽中。然后，在接着的第二成型布置中所述糙化刀具的成型轮廓在刀具旋转的情况下粗糙化/打毛芯孔内壁的金属表面。对于最终加工步骤，无需高转速，而是由于没有或者说至少明显减小的轴向进给只需低的转速。在例如两个关于刀具轴线在直径上对置的点对称地构成的型肋中只需糙化刀具旋转至少一半圈。接着，所述糙化刀具可以从表面加工的芯孔中移出。通过这种方式非常能量高效地以及通过明显减少的耗时完成粗糙过程。要强调的是，不仅预加工步骤而且成型步骤中都可以不更换刀具、即通过唯一的糙化刀具完成。至少一型肋以及以后描述的、至少一扩孔段可以材料一致地和/或一体地成型在刀具基体中。对此替代地也可以在独立的变形板上构成型肋和扩孔段，这些变形板可拆卸地固定在刀具基体上。如上所述，在预加工模式中在芯孔-内壁中以“螺纹钻孔模式”产生至少一螺旋形的型槽。即，在产生螺旋形型槽时所述糙化刀具不仅以轴向进给速度而且在围绕其刀具轴线缓慢旋转的情况下(即取决于槽导程地)运动到圆柱形芯孔中，而且这样，使得得到连续的槽道并且所述型肋与产生的型槽处于啮合。下面描述所述糙化刀具的刀具几何形状。所述型肋的切槽刃可以具有槽底-切削棱，该槽底-切削棱在第一刀尖上与主切削棱汇合。此外，所述型肋在刀头部位中可以具有外周侧的自由面，自由面在槽底-切削棱上与槽-切削面汇合。所述槽-切削面挤压在预加工步骤中产生的槽屑到沿着刀具轴线延伸的槽形的切屑腔中并且从那里继续在离开芯孔的方向上导引。上述的槽-切削面不仅通过槽-切削棱而且通过第一和第二槽侧面-切削棱限定。第一和第二槽侧面-切削棱分别在第一刀尖上和第二刀尖上过渡到槽底-切削棱。因此在第一刀尖上总共汇合有成型-切削棱、第一槽侧面-切削棱以及槽底-切削棱。如上所述，在减小钻孔刀具的机械负荷方面优选的是，型槽在预加工步骤中不是直线的、而是螺旋形地引入到芯孔-内壁中。相应地，型肋以螺旋角螺旋形地围绕刀具轴线延伸。在这种情况下，型槽不仅以平动的行程运动、而且以适配于螺旋角的糙化刀具的旋转运动螺旋形地切入到芯孔-内壁中(即以螺纹钻孔模式)。为了完好地去除槽屑优选的是，槽-切削棱关于与刀具轴线成直角的平面以给定的迎角倾斜。所述迎角优选这样确定大小，在旋转方向上观察，最前面的第一刀尖以轴向错位与刀头间隔。上述的第二刀尖可以优选基本与必要时平面的刀头平齐地结束。与完好地运行有关的是，使在预加工步骤期间落下的槽屑可靠地从芯孔中排出。对于这种可靠地排出槽屑，切槽刃的槽-切削面径向向内以导屑面延长。通过导屑面可以使在开槽时产生的槽屑容易地挤压到沿着刀具轴线延伸的切屑腔中。在一结构示例中，使槽屑面径向向内延长的导屑面可以通过在刀头与切屑腔之间的过渡部上的拐角空隙/角凹处(Eckausnehmung)构成。优选所述型肋在切槽刃区域在刀头上具有肋深度，该深度大于成型轮廓的肋深度/外形高度。即，在切槽刃上的刀具直径大于在成型轮廓上的刀具直径。通过这种方式保证，在预加工步骤中在进给方向上在切槽刃后面的成型轮廓无负荷地移入到型槽中。首先可以利用独立的钻孔刀具有误差地预钻孔工件芯孔。接着，在执行粗糙工艺之前，使芯孔扩孔到最终直径。在特殊的结构变体中，不在单独的工艺步骤中执行扩孔过程，而是与粗糙过程同时进行。为此，除了至少一型肋提供至少一扩孔刃，它沿着刀具轴线延伸并且从刀具基体径向向外突出。所述扩孔刃可以具有扩孔段，该扩孔段具有面对槽形切屑腔的切削面和外周侧的自由面，它们在沿着刀具轴线延伸的钻孔-切削棱上汇合。在这种情况下，在成型步骤中不仅粗糙内壁，而且同时扩孔直到最终直径。优选所述扩孔段的段高度小于成型轮廓高度，但是还足以保证在工件预钻孔中去除材料直到钻孔-最终直径。即，在扩孔段上的刀具直径小于在成型轮廓上的刀具直径。因此在上述的预加工步骤中(即在轴向上移入时)不仅利用型肋产生型槽，而且附加地也利用扩孔段在芯孔-内壁中产生扩孔槽。在此，扩孔槽的槽深小于型槽的槽深。在下面的最终加工步骤中，在刀具旋转的情况下扩孔芯孔直到最终直径。在预加工步骤中构造到芯孔-内壁中的扩孔槽具有对应于在紧接着的最终加工步骤中要去除的材料厚度的槽深度。而在预加工步骤时构造到型槽的槽底位于比在扩孔时要去除的材料厚度更大的直径上。在这种情况下，在加工状态中仅仅在芯孔-内壁上保留型槽和粗糙结构，而扩孔槽消失。此外，在最终加工步骤中在刀具旋转时在工件孔内部通过旋转的切槽刃产生环形环绕的环形槽。不仅环形槽而且型槽可以根据工件使用目的例如起到空气输送通道的作用。扩孔段和型肋除了成型轮廓以及不同的段高度以外可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于粗糙化预钻孔的工件孔(3)内壁(1)的金属表面的糙化刀具，在糙化刀具的夹紧柄与其刀头(11)之间形成有成型轮廓(20)，通过成型轮廓能在刀具旋转(R)时在金属表面有切屑或无切屑地变形的情况下产生粗糙结构(22)，其特征在于，所述糙化刀具包括至少一沿着刀具轴线(L)延伸的、从刀具基体(9)突出的型肋(13)，在型肋的外背面上构造有所述成型轮廓(20)，所述型肋(13)在刀头(11)处通过横向于刀具轴线(L)取向的切槽刃(25)结束，通过切槽刃能在执行通过刀具旋转(R)实现变形之前使所述糙化刀具以轴向行程运动(h)移入到芯孔(3)中，具体是在形成沿着芯孔纵轴线延伸的型槽(27)的情况下移入，所述型肋(13)与型槽能被置于槽接合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.13 DE 102014006845.51.一种用于粗糙化预钻孔的工件孔(3)内壁(1)的金属表面的糙化刀具，在糙化刀具的夹紧柄与其刀头(11)之间形成有成型轮廓(20)，通过成型轮廓能在刀具旋转(R)时在金属表面有切屑或无切屑地变形的情况下产生粗糙结构(22)，其特征在于，所述糙化刀具包括至少一沿着刀具轴线(L)延伸的、从刀具基体(9)突出的型肋(13)，在型肋的外背面上构造有所述成型轮廓(20)，所述型肋(13)在刀头(11)处通过横向于刀具轴线(L)取向的切槽刃(25)结束，通过切槽刃能在执行通过刀具旋转(R)实现变形之前使所述糙化刀具以轴向行程运动(h)移入到芯孔(3)中，具体是在形成沿着芯孔纵轴线延伸的型槽(27)的情况下移入，所述型肋(13)与型槽能被置于槽接合。2.根据权利要求1所述的糙化刀具，其特征在于，在切槽刃(25)处的刀具直径(dN)大于在成型轮廓(20)处的刀具直径(dP)或者在切槽刃(25)处的刀具直径(dN)等于在成型轮廓(20)处的刀具直径(dP)。3.根据权利要求1或2所述的糙化刀具，其特征在于，所述切槽刃(25)具有槽底-切削棱(29)，该槽底-切削棱在第一刀尖(31)处与沿着刀具轴线(L)延伸的成型-切削棱(23)汇合。4.根据权利要求1，2或3所述的糙化刀具，其特征在于，所述切槽刃(25)的第一槽侧面-切削棱(35)和第二槽侧面-切削棱(37)与槽底-切削棱(29)这样形成角度，使得在工件中形成的型槽(27)具有燕尾槽形状，在这种燕尾槽形状中，型槽(27)的槽侧壁形成侧凹部。5.根据前述权利要求中任一项所述的糙化刀具，其特征在于，所述型肋(13)至少在刀头(11)区域中具有面对槽形切屑腔(19)的切削面(17)和/或在肋背面上的自由面(21)，切削面和自由面优选在成型-切削棱(23)上汇合。6.根据权利要求5所述的糙化刀具，其特征在于，肋背面-自由面(21)和构造在刀头(11)端面的槽-切削面(33)在槽底-切削棱(29)上汇合。7.根据权利要求6所述的糙化刀具，其特征在于，构造在刀头(11)上的槽-切削面(33)通过槽底-切削棱(29)以及通过第一和第二槽侧面-切削棱(35,37)限定，第一和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·科普顿，
申请(专利权)人：奥迪股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE