用于产生具有预定粗糙度的表面的方法和刀具技术

本发明专利技术涉及一种用于产生例如圆柱形的表面（图１０）的方法，该表面具有适合于通过热喷射涂覆材料的、带有预定几何形状的表面结构。通过将沟槽横截面逐次地加工到最终尺寸，借助一优选构成为连续刀具（１２，图１）的刀具在待涂覆的基材的优选预加工到一定尺寸的例如圆柱形的表面中加工出较小深度和宽度的几何形状确定的沟槽结构（图１０）。为了能大批量地以保持不变的质量加工表面，方法构成为，这样加工沟槽结构，即首先加工出槽底宽度比完成的沟槽（５２）的槽底宽度小的基本沟槽（５２Ｂ，图１０）。接着以非切削或切削的方式加工沟槽、例如基本沟槽的至少一个侧面（５２－１＆５２－２），以产生底切的沟槽横截面，其中通过加工产生的沟槽结构优选以这样的方式变形，即，通过材料镦锻使沟槽开口变窄。

【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按权利要求1的前序部分所述的、用于产生具有预定粗糙度的 表面、尤其是例如圆柱形的表面的方法，该表面具有适合于通过热喷射涂覆材料的、带 有预定几何形状的表面结构。本专利技术还涉及一种用于实施这种方法的刀具以及一种用于实施该制造方法的装 置。此外，适当的组合刀具包括珩磨机、设计成用于操纵该刀具的操纵装置以及用于有 针对性且可再现地制造预定表面质量和表面几何形状的机械加工方法都是本专利技术的组成 部分。
技术介绍
为解决规定的技术问题，尤其是摩擦学的问题，常常希望用具有完全确定的、 与相应使用条件最佳匹配的特性的材料来涂覆载体材料的表面。与要么机械地、要么通 过粘结连接或者钎焊连接将多个组分连接到一起的解决方案相比，这种涂层具有极其紧 凑的结构方式的优点，与相邻材料的较大接触面相结合，由此这种连接技术尤其适合于 热学要求高的部件。通过涂覆获得了非常好的材料接合，因此能够特别良好地排出热 能。在金属材料领域中，这种涂层通常通过所谓的“热喷涂”施加，其中，在此除 了较早时期的所谓火焰喷涂外，常常使用所谓的等离子喷涂或电弧喷涂。在此，将具有 高热能和动能的粉末颗粒和/或金属丝颗粒抛到或喷涂到待涂覆的基材的表面上，并在 温度降低后在那里形成希望的涂覆层。除了精确地保持工艺参数以避免所谓的形成孔隙，亦即避免嵌入不再能填充 的空腔或者所谓的“喷涂过量”，在该喷涂过量中一部分未熔化的微粒不是粘附在基 材上而是弹回，对于可靠地利用该制造方法决定性地取决于涂层和基材之间的机械夹 紧，以便实现层粘附足够高的水平。在这种情况下存在这样的需求，即，构造具有预 定几何形状的表面结构的基材表面，使得涂层在整个待涂覆的表面上均勻地机械接合 (Verzahnung)。在此已经证明，例如通过喷砂或喷水来打毛和/或激活基材表面是不够 的。例如当圆柱曲轴箱配设适当的、通过热喷射施加的涂层时，产生耐磨并且摩擦 小的工作面。被施加的基体材、例如钢基体材在使用中经受并非不显著的机械应力，从而对 于提供足够的寿命重要的是，涂层与例如形式为铝铸件的基材固定连接。尤其重要的 是，这样加工待涂覆的材料的表面，使得形成具有精确限定的几何参数的、特别好地适 于热喷射的表面，其中必须注意，制造过程设计成使得能够以最小的偏差可再现地制造 希望的表面结构，以便保证足够的连接。在这方面已经考虑，借助于一 连续刀具以切削方式这样加工基材表面、例如是 铝铸件的表面，即，将沟槽横截面逐次地用依次嵌接的切削齿加工到最终尺寸。尽管通过迄今为止设计的这种类型的刀具追求在例如铝铸件的、预加工的圆柱形表面中加工出 结构。然而实践表明有这样的问题，即，这些结构不能以保持相同的质量和形状精度加 工到基材中。接着通过热喷射施加的涂层的粘附在过宽的区域中发生变化。迄今为止， 这种方法不能应用于大批量生产。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是，以这样的方式进一步扩展按权利要求1的前序部分所 述的、用于产生具有预定表面结构的、例如圆柱形的表面的方法，即，该方法能用于大 批量生产对于热喷射优化准备的基材表面。另一目的在于，提供一种用于实施该方法的 刀具，利用该刀具能够特别经济地、高精度地并且以小的形状波动制造基材表面，该基 材表面以优化的方式为通过热喷射涂覆材料而准备。最后，本专利技术的目的还在于，提供一种用于在使用按本专利技术的刀具的情况下实 施所述方法的装置。所述目的就方法而言通过权利要求1所述的方法步骤实现，就刀具而言通过权 利要求12所述的特征实现，以及就装置而言通过权利要求25的特征实现。按照本专利技术，以这样的方式制造基材表面中的沟槽结构，即，首先在例如圆柱 形的基材表面中加工或切出或成型槽底宽度比制成的沟槽的槽底宽度小的基本沟槽。接 着将该基本沟槽以切削或非切削的方式按这种方式继续加工，即，至少在加工到基材中 的沟槽的一侧或一个侧面上获得这样的轮廓，该轮廓对于热喷射的后续方法步骤优化地 准备。优选以这样的方式加工沟槽的至少一个侧面，即，使得获得加工到表面中的沟槽 的底切或底切状的变窄部。由于沟槽的该变窄部实现，在基材和涂层之间提供特别牢固 的夹紧。通过该分步地加工沟槽结构能保证，在后续嵌接的齿或刀刃上出现保持不变的 力。按照一种有利的构造，刀具可以构成为连续刀具。其它有利的构造是各从属权 利要求的内容。尤其有利的是，使以非切削或切削方式加工出的沟槽以这样的方式变形，艮口， 通过材料镦锻使加工出的沟槽开口变窄。该材料镦锻可以有利地与制造沟槽轮廓同时地 并且优选以相同的刀具产生。通过这种方式获得特别有效的底切，以牢固地夹紧待涂覆 的喷射层和圆柱形表面。在实验中表明，这种类型的沟槽侧面加工可靠地保证在刀具的各侧面不出现所 谓的“粘涂(Aufschmierang) ”，这尤其是在加工较软的材料例如铝时对于待产生的沟槽 结构的成型精度是负有责任的。通过这种方式可以例如在圆柱形的内表面中制造槽底宽 度达0.18mm、深度为约0.14mm、沟槽斜度(沟槽螺旋导程)为约0.7mm、槽几何形状保 持不变的底切的沟槽，在此甚至实现将沟槽的朝向待涂覆的材料的开口限制在0.12mm的 宽度。因此，为通过热喷射涂覆材料例如为等离子喷射和电弧喷射创造特别有利的前提 条件。所述方法的一种特别有利的扩展方案是权利要求7的内容。在此，例如可以借 助于一连续刀具以最简单的运动学并因此迅速且经济地产生希望的表面结构。按本专利技术的分阶段的加工 以形成最终的沟槽轮廓使得在宽的界限内优化沟槽结构的表面、即沟槽的沟槽侧面和/或基底，以便优化基材和待涂覆的材料之间的接合。 这例如由此实现，即，加工的表面按权利要求8设有微结构。按本专利技术的、用于实施所述方法的刀具的特征在于，在例如长方体形的成型刀 片和切削刀片的加工沟槽结构的各齿之前连接一预加工和安全齿，该预加工和安全齿具 有比后续的槽加工齿或成型齿小的超出尺寸。因此，预加工和安全齿可以用于在插入圆 柱形的基材表面时引导并稳定成型和切削刀片。连续刀具的各齿以这种方式以较大的精 度与待加工的基材嵌接。通过分步加工沟槽结构还可以保证在后续嵌接的齿或刀刃上出 现保持不变的力。因此，不仅改善了待制造的沟槽结构的精度，而且也可以更好地控制 刀具的极其小的齿的应力。这样构造的刀具因此尤其是与最小量润滑(MMS)结合地不 再倾向于在精细的齿部区域内出现前述的“粘涂”，使得首次实现大批量制造具有小公 差的几何形状的希望的微_沟槽结构。所述方法和刀具的有利的进一步扩展是各从属要求的内容。 原则上，按本专利技术的方法可应用于待涂覆的基材的任意表面结构。然而当待涂 覆的表面由圆柱形的基材表面形成时，便获得该方法的一种特别高效的实施形式。在这 种情况下，可以这样制造沟槽结构，即，通过使用一个刀具来在圆柱形的基材表面中加 工至少一个螺旋形的沟槽，该刀具类似于螺纹切割刀具那样带有梳状且冗余地依次布置 的、不同横截面的齿，这些齿逐次地加工同一个沟槽。在此有利的可以是，在圆柱形的 基材表面中成型或排挤出基本沟槽(按权利要求4)。然而，同样可以以切削方式制造该 基本沟槽。前述的沟槽结构为准备热喷射这样地构造，使得沟槽具有非常小的深度和宽 度。相应地，用于制造沟槽结构的刀具也须构造为精细的。如果据此按权利要求5扩展 该方本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于产生例如圆柱形的表面的方法，该表面具有适合于通过热喷射涂覆材料的、带有预定几何形状的表面结构，其中，通过将沟槽横截面逐次地加工到最终尺寸，借助一优选构成为连续刀具的刀具在优选预加工到一定尺寸的基材表面（６０）中加工出较小深度（Ｔ）和宽度（Ｂ）的、几何形状确定的沟槽结构（５２），其特征在于，在例如圆柱形的基材表面（６０）中这样加工沟槽结构，即，首先在基材表面（６０）中加工出槽底宽度（Ｂ５４－２）比完成的沟槽的槽底宽度（Ｂ）小的基本沟槽（５２Ｂ），接着以非切削或切削的方式加工沟槽、例如基本沟槽（５２Ｂ）的至少一个侧面（５２－１，５２－２），以产生沟槽横截面、尤其是底切的沟槽横截面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H阿斯特，L博兹库尔特，P佐默费尔特，B甘德，H赖曼，F奥尔拉明德，
申请(专利权)人：汉塞尔股份公司，居林无限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE