VERFAHREN UND WERKZEUG ZUM MECHANISCHEN AUFRAUEN EINER ZYLINDRISCHEN OBERFLÄCHE

申请号 EP15722200.1 申请日 2015-05-13 公开(公告)号 EP2958695A1 公开(公告)日 2015-12-30
申请人 Gühring KG; 发明人 HECKEL, Gerd;
摘要 The invention relates to a method for mechanically roughening a cylindrical surface (12) of an in particular metallic workpiece (11), e.g. the piston bearing surface of a cylinder sleeve in a cylinder crankcase, by producing a defined microstructure of mutually crossing grooves (14, 15), and by a groove forming tool (20), operating with or without material removal, for carrying out the method. A method according to the invention is characterized in that a) in a first operation, the groove forming tool (20) is moved axially along the workpiece surface (12) in such a way that at least one axial groove (14) is machined into the workpiece surface (12); b) in a second operation, following the first operation, the groove forming tool (20) is rotated about the cylinder axis (13) by a predefined rotational angle in the axial position reached in the first operation, as a result of which at least one circumferential groove (15) crossing the axial groove (14) is machined into the workpiece surface (12); and c) in a third operation following the second operation, the groove forming tool (20) is drawn back axially along the workpiece surface (12).
权利要求 Ansprüche
1 . Verfahren zum mechanischen Aufrauen einer zylindrischen Oberfläche eines insbesondere metallischen Werkstücks, zB der Kolbenlauffläche einer Zylinderlaufbuchse in einem Zylinderkurbelgehäuse, durch Erzeugen einer definierten Mikrostruktur aus sich kreuzenden Rillen mit Hilfe eines spanlos oder spanend arbeitenden Rillenformwerkzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass
a) in einem ersten Arbeitsgang das Rillenformwerkzeug in der Weise axial entlang der Werkstückoberfläche bewegt wird, dass in der Werkstückoberfläche wenigstens eine Axialrille eingearbeitet wird,
b) in einem an den ersten Arbeitsgang anschließenden zweiten Arbeitsgang das Rillenformwerkzeug in der im ersten Arbeitsgang erreichten axialen Position um einen vorgegebenen Drehwinkel um die Zylinderachse gedreht wird, wodurch in die Werkstückoberfläche wenigstens eine die Axialrille kreuzende Umfangsrille eingearbeitet wird, und
c) in einem an den zweiten Arbeitsgang anschließenden dritten Arbeitsgang das Rillenformwerkzeug axial entlang der Werkstückoberfläche zurück gezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugvorhub im ersten Arbeitsgang größer ist als die axiale Erstreckung der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Drehwinkel ein ganzzahliges Vielfaches eines Winkel beträgt, der sich aus der Division von 360° als Dividend und der Zahl der wenigstens einen Axialrille als Divisor ergibt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle mehrerer Axialrillen diese in Umfangsrichtung um die Zylinderachse vorzugsweise äquidistant verteilt sind.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Arbeitsgang in die Werkstückoberfläche wenigstens ein Paar diametral gegenüberliegender Axialrillen geformt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Drehwinkel 180° oder 360° beträgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Axial- und/oder Umfangsrillen sukzessive auf ein definiertes Endmaß oder einen definierten Endquerschnitt hin geformt werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Axial- und/oder Umfangsrillen schwalbenschwanzförmig hinterschnitten werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
d) in einem vierten Arbeitsgang das Rillenformwerkzeug relativ zum Werkstück erneut um einen vorgegebenen, vom Drehwinkel des zweiten Arbeitsgangs verschiedenen Drehwinkel um die Zylinderachse der Werkstückoberfläche gedreht wird, und
e) anschließend der erste bis dritte Arbeitsgang erneut ausgeführt werden.
10. Rillenformwerkzeug zum mechanischen Aufrauen einer zylindrischen Oberfläche eines insbesondere metallischen Werkstücks, zB der Kolbenlauffläche einer Zylinderlaufbuchse, durch Erzeugen einer definierten Mikrostruktur aus sich kreuzenden Rillen, im Besonderen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einem Trägerkörper, der wenigstens eine achsparallel angeordnete Zahnreihe trägt, dadurch gekennzeichnet, dass: die wenigstens eine Zahnreihe in axialer Richtung nacheinander wenigstens einen Axialzähne zur Formung einer Axialrille und wenigstens einen Umfangszahn zur Formung einer oder mehrerer Umfangsrillen umfasst,
wobei der Querschnitt jedes Umfangszahns, in einer axialer Projektion in Werkzeugvorhubrichtung gesehen, innerhalb des Querschnitts des wenigstens einen Axialzahns liegt.
1 1 . Rillenformwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Axialzahn, in einer axialer Projektion in Werkzeugvorhubrichtung gesehen, einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt hat.
12. Rillenformwerkzeug nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Axialzähne, die axial gestaffelt angeordnet sind und deren Querschnitte sich, in einer axialen Projektion in Werkzeugvorhubrichtung gesehen, zu einem definierten, vorzugsweise hinterschnittenen, beispielsweise schwalbenschwanzförmigen, Überlagerungsquerschnitt überlagern.
13. Rillenformwerkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die in ein und derselben Zahnreihe angeordneten Zähne an einem oder mehreren axial nacheinander angeordneten Zahnelementen ausgebildet sind, die am Trägerkörper auswechselbar oder dauerhaft fest angebracht sind.
14. Rillenformwerkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Axialzahn und der wenigstens eine Umfangszahn an verschiedenen Zahnelementen ausgebildet sind.
15. Rillenformwerkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 14, gekennzeichnet durch mehrere Zahnreihen, die in Umfangsrichtung des Rillenformwerkzeugs vorzugsweise äquidistant verteilt sind.
16. Rillenformwerkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Umfangszahn, in Umfangsrichtung gesehen, einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt hat.
17. Rillenformwerkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 16, gekennzeichnet durch wenigstens ein Paar diametral gegenüberliegender Zahnreihen.
18. Rillenformwerkzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt wenigstens eines Umfangszahns einer Zahnreihe und der Querschnitt wenigstens eines Umfangszahns der diametral gegenüberliegenden anderen Zahnreihe, in Umfangsrichtung gesehen, zu einem definierten, vorzugsweise schwalbenschwanzförmigen, Gesamtquerschnitt überlagern.
19. Rillenformwerkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 18, gekennzeichnet durch einen Spannschaft zum Spannen des Rillenwerkzeugs an eine Trenn- oder Schnittstelle eines Werkzeugmaschinensystems.
说明书全文

Verfahren und Werkzeug zum mechanischen Aufrauen einer zylindrischen Oberfläche

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Werkzeug zum mechanischen Aufrauen einer zylindrischen Oberfläche eines insbesondere metallischen Werkstücks, im Besonderen der Kolbenlauffläche einer Zylinderlaufbuchse in einem Zylinderkurbelgehäuse, durch Erzeugen einer definierten ikrostruktur aus sich kreuzenden Rillen als Haftgrundlage für eine später zB durch thermisches Spritzen aufzutragende Oberflächenschicht.

Es ist hinlänglich bekannt, dass tribologisch hoch beanspruchte Oberflächen metallischer Werkstücke, zB der Kolbenlaufflächen von Zylinderlaufbuchsen, mit Hilfe spanlos oder spanabhebender Werkzeuge mechanisch aufgeraut werden, um eine gute Haftgrundlage für eine zB durch thermisches Spritzen aufzutragende Oberflächenschicht zu erhalten. Als Aufrauwerkzeuge kommen im Besonderen Hon-, Schneid- und/oder Formwerkzeuge zum Einsatz.

Ein derartiges Verfahren und Werkzeug ist beispielsweise in der WO 2010/015229 A1 angegeben. In dieser ist vorgeschlagen, mittels eines drehend angetriebenen und mit einem axialen Vorschub bewegten Folgewerkzeugs in eine zylindrische Substratoberfläche eine wendeiförmig verlaufende Rillenstruktur mit einer Wendelsteigung von ca. 0,7 mm, einer geringen Tiefe von zB 0,14 mm und einer Breite von zB bis zu 0,18 mm einzubringen, wobei der Rillenquerschnitt mittels des Folgewerkzeugs sukzessive auf ein Endmaß, bearbeitet wird. Die Rillenstruktur soll im Besonderen in der Weise erzeugt werden, dass zunächst eine Basisrille mit einer Rillengrundbreite, welche geringer ist als die Rillengrundbreite der fertigen Rille, in die Substratoberfläche eingearbeitet bzw. eingeschnitten oder eingeformt wird. Anschließend wird die Basisrille weiter in der Weise spanabhebend oder spanlos bearbeitet, dass sich zumindest auf einer Seite bzw. einer Flanke der in das Substrat eingearbeiteten Rille eine Kontur ergibt, die für den späteren Verfahrensschritts des thermischen Spritzens optimal vorbereitet ist. Die bei- den Flanken der Rille können in der Weise bearbeitet werden, dass sich eine schwalbenschwanzartige Hinterschneidung bzw. eine schwalbenschwanzartig hinterschnittene Verengung ergibt. Aufgrund dieser Verengungen der Rillen soll es gelingen, zwischen- dem Substrat und der Beschichtung eine außergewöhnliche feste Verklammerung bereitzustellen. Die schrittweise Einarbeitung der Rillenstruktur soll dafür sorgen, dass an den nachfolgend in Eingriff kommenden Zähnen bzw. Schneiden des Folgewerkzeugs gleichbleibende Kräfte auftreten. Das in der WO 2010/015229 A1 vorgeschlagene Folgewerkzeug zeichnet sich durch eine beispielsweise quaderförmige Form- und

Schneidplatte mit zumindest drei kammartig hintereinander liegenden Zähnen aus, die in der Substratoberfläche eine gewünschte Rillenstruktur schrittweise einarbeiten. Das Werkzeug kann als reines Form-, Schneid- oder Honwerkzeug ausgebildet sein oder aber auch als Werkzeug, das die verschiedenen Bearbeitungsformen - zB Schneiden und Formen oder Honen und Formen oder Schneiden und Honen - kombiniert. Die Rillenstruktur wird mittels des Folgewerkzeugs in einem Werkzeugvorhub, dh in einer Vorwärtsbewegung des Werkzeugs in die Substratoberfläche eingebracht. Der anschließende Werkzeugrückhub, dh die Rückwärtsbewegung des Werkzeugs, ist dagegen ein Leerhub, weil keine weitere Bearbeitung der Rillenstruktur mehr stattfindet.

Ein weiteres Verfahren und Werkzeug zur Erzeugung einer Wendelrillenstruktur in einem Grundkörper ist aus der WO 2010/015229 A1 bekannt. Im Unterschied zur WO 201 0/015229 A1 schlägt die WO 2008/034419 A1 vor, die Oberfläche eines Grundkörpers mit einem zwei zueinander versetzt angeordnete Schneiden aufweisenden Werkzeug spanabhebend unter Ausbildung eines ersten bzw. zweiten Hinterschnittes zu bearbeiten, wobei die in die Oberfläche eingebrachten Hinterschnitte zueinander entgegengesetzt orientiert ausgerichtet sein sollen. Die Hinterschnitte können durch geometrisch bestimmte Schneiden erzeugt werden, beispielsweise mit Wendeschneidplatten, die an einem gemeinsamen oder verschiedenen Werkzeugträgern mit unterschiedlichen Einstellwinkeln zueinander orientiert sind. Durch den ersten Hinterschnitt kann ein sä- gezahnartiger Querschnitt ausgebildet werden, beispielsweise indem eine Schneide einer Wendeschneidplatte eine hinterschnittene, im Wesentlichen dreieckige Kontur einer Einkerbung oder eines Schnittkanals in den Grundkörper einbringt. Aus Symmetriegründen und zur Verringerung des logistischen Aufwandes hinsichtlich der Werkzeu- ge soll der zweite Hinterschnitt ebenfalls einen sägezahnartigen Querschnitt ausbilden, wodurch letztlich eine entsprechende Kontur in die Oberfläche des Grundkörpers eingebracht wird. Wenn die beiden Hinterschnitte die gleiche Kontur aufweisen, was angestrebt ist, ergibt die Überdeckung der beiden Konturen der beiden nacheinander ausgeführten, spanabhebenden Schnitte die gewünschte Kontur mit zwei gegensinnig ausgerichteten Hinterschnitten. Die beiden spanabhebenden Schneiden können auf einem gemeinsamen Werkzeugträger angeordnet sein, wobei dann die Vorschubgeschwindigkeit so gewählt wird, dass die zweite Schneide eine Schneidbahn mit einem festen Abstand und in einem festen Winkel zu der Schneidbahn der ersten Schneide erzeugt und lediglich denjenigen Materialanteil aus dem Grundkörper entfernt, der bei dem ersten Schneidvorgang, beispielsweise beim Ausbohren, Drehen oder Stossen bzw. Hobeln, noch nicht entfernt wurde. Wenn die Hinterschnitte in einem Ausbohr- oder Drehverfahren in eine zylindrische Oberfläche eingebracht werden, werden die Schneidvorgänge ähnlich einem Gewindeschnitt ausgeführt, indem die Schneiden eine wendelartige Bewegung ausführen. Um die Produktivität und Prozesssicherheit zu steigern, ist ferner vorgesehen, dass mehrere Schneiden gleicher Orientierung auf einem Werkzeugträger angeordnet sind und mehrere zueinander beabstandete Schneidbahnen gleicher Orientierung während eines Schneidvorganges eingebracht werden. Ähnlich einem mehrgängigen Gewinde werden so mehrere Hinterschnitte oder Schneidbahnen gleichzeitig in den Grundkörper eingebracht, wenn sämtliche Schneiden in Eingriff mit dem Grundkörper stehen. Der Vorschub ist dabei so bemessen, dass die Schneiden nicht in die Schneidbahn der vorlaufenden Schneide oder Schneiden eingreifen, sondern versetzt dazu verlaufen. Dadurch soll die Bearbeitungszeit pro Aufspannung wesentlich verkürzt werden können. Alternativ dazu wird in der WO 2008/034419 A1 vorgeschlagen, dass der erste Hinterschnitt mit einer Schneide mit einer ersten Orientierung in den Grundkörper eingebracht wird. Anschließend soll die Orientierung dieser Schneide verändert werden, beispielsweise indem eine Wendeschneidplatte um einen festgelegten Winkel verdreht wird. Abschließend soll in einem zweiten Schneidvorgang der zweite Hinterschnitt mit entgegengesetzter Orientierung in den Grundkörper eingebracht werden, wobei bei einer ebenen Oberfläche der Orientierungswechsel zwischen dem Vorwärtshub und dem Rückhub erfolgen kann, so dass kein Leerhub erfolgt. Ein Orientierungswechsel kann dabei automatisch erfolgen. Bei einer Oberflächenbehandlung zylindri- scher Oberflächen soll die Einbringung des zweiten Hinterschnittes ebenfalls während des Rückhubs beispielsweise des Ausbohrwerkzeuges erfolgen können, ggf. mit einer Änderung der Rotationsrichtung. Auch dabei sollen der erste und zweite Hinterschnitt einander überlagern können, so dass am Ende der Oberflächenbehandlung ein gemeinsames Profil mit zwei Hinterschnitten entsteht.

Die DE 10314249 B3 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zur Vorbereitung einer Oberfläche, welche zum späteren Beschichten mit einer thermisch gespritzten Schicht vorgesehen wird. Bei dem beschriebenen Verfahren wird aus der Oberfläche Material spanend entfernt. Durch die Materialentfernung wird die Oberfläche mit einem Relief aus sich kreuzenden Riefen versehen. Die Riefen werden mit Hilfe einer Fräsleiste erzeug, die beim Einbringen in eine Zylinderbohrung eingedreht und gleichzeitig entlang der Zylinder- oder Bohrungsachse abwärts bewegt wird. Ist die gewünschte Tiefe in der Bohrung erreicht, wird die Fräsleiste entlang der Bohrungsachse herausgezogen, wobei sie mit gleichbleibender Drehrichtung weiter gedreht wird, wodurch in die Oberfläche- Kreuzriefen eingebracht werden.

Weitere Verfahren und/oder Werkzeuge zum Aufrauen zylindrischer Oberflächen metallischer Werkstücke sind aus der DE 202009014180 U1 , WO 2007/087989 A1 , DE 19802842 A1 , DE 10348419B3, DE 19713519 A1 , EP 1759133 B1 , WO 02/40850 A1 , US 5,622,753 oder DE 102006004769 A1 bekannt.

Allen bekannten Verfahren und Werkzeugen ist gemeinsam, dass zum Aufrauen der zu beschichtenden zylindrischen Oberfläche eine definierte, im Besonderen schwalbenschwanzartig hinterschnittene Nut- oder Rillenstruktur erzeugt wird, indem ein drehend angetriebenes Form- und/oder Schneidwerkzeug mit einem axialen Vorschub relativ zu der aufzurauenden Werkstückoberfläche bewegt wird. Die Dreh- und Axialbewegung des Werkzeugs relativ zur Werkstückoberfläche resultiert in einer wendelartigen oder kreuzartig ausgebildeten Nut- oder Rillenstruktur an der Werkstückoberfläche. Die hierfür erforderliche Abstimmung der Vorhub- und Rückhubbewegungen des Werkzeugs erfordert jedoch sowohl in steuerungstechnischer als auch zeitlicher Hin- sieht einen hohen Aufwand, um eine zu erzeugende Mikrostruktur mit gleichbleibender Qualität und Genauigkeit herstellen zu können.

Vor dem Hintergrund des diskutierten Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Werkzeug zum mechanischen Aufrauen einer zylindrischen Oberfläche eines insbesondere metallischen Werkstücks, im Besonderen der Kolbenlauffläche einer Zylinderlaufbuchse in einem Zylinderkurbelgehäuse zB aus Aluminiumguss, bereitzustellen, mit dem sich eine definierte Mikrostruktur aus sich kreuzenden Rillen als Haftgrundlage für eine später zB durch thermisches Spritzen aufzutragende Oberflächenschicht wirtschaftlich und mit geringster Streuung reproduzierbar herstellen lässt.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder ein Rillenformwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren weist gemäß Anspruch 1 folgende Arbeitsgänge auf:

a) einen ersten Arbeitsgang, in dem das Rillenformwerkzeug in der Weise axial entlang der Werkstückoberfläche bewegt wird, dass in der Werkstückoberfläche wenigstens eine Axialrille eingearbeitet wird,

b) einen an den ersten Arbeitsgang anschließenden zweiten Arbeitsgang, in dem das Rillenformwerkzeug in der im ersten Arbeitsgang erreichten axialen Position um einen vorgegebenen Drehwinkel um die Zylinderachse gedreht wird, wodurch in die Werkstückoberfläche wenigstens eine die Axialrille kreuzende Umfangsrille eingearbeitet wird, und

c) einen an den zweiten Arbeitsgang anschließenden dritten Arbeitsgang, in dem das Rillenformwerkzeug axial entlang der Werkstückoberfläche zurück gezogen wird.

Erfindungsgemäß wird das Rillenformwerkzeug im ersten Arbeitsgang, dh während des Werkzeugvorhubs, rein axial vorwärts bewegt, in dem an den ersten Arbeitsgang anschließenden zweiten Arbeitsgang rein gedreht, und in dem an den zweiten Arbeitsgang anschließenden dritten Arbeitsgang, dh während des Werkzeugrückhubs, rein axial zurück bewegt. Der Werkzeugvorhub im ersten Arbeitsgang ist vorzugsweise größer als die axiale Erstreckung der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche, so dass die wenigstens eine im ersten Arbeitsgang in die Werkstückoberfläche eingearbeitete Axialrille sich über die gesamte Länge der zylindrischen Werkstückoberfläche erstreckt, dh axial durchgängig ist. Der Werkzeugrückhub, dh die Wegstrecke des Rillenformwerkzeugs im dritten Arbeitsgang, entspricht vorteilhaft dem Werkzeugvorhub, dh der Wegstrecke des Rillenformwerkzeugs im ersten Arbeitsgang, so dass das Rillenformwerkzeug nach Durchlauf des ersten bis dritten Arbeitsgangs zumindest in einer axialer Projektion in Werkzeugvorhubrichtung gesehen wieder an seinem Ausgangspunkt angelangt ist. Der dritte Arbeitsgang kann leer erfolgen, dh ohne eine weitere Bearbeitung der Werkstückoberfläche. Alternativ dazu kann im dritten Arbeitsgang eine im ersten Arbeitsgang ausgebildete Axialrille weiter, dh auf ein Endmaß oder einen Endquerschnitt hin, bearbeitet werden.

In jedem Fall bestehen die drei Arbeitsgänge des erfindungsgemäßen Verfahrens aus reinen Axial- oder Drehbewegungen des Rillenformwerkzeugs relativ zur Werkstückoberfläche. Diese Bewegungen sind steuerungstechnisch einfach und mit geringstem Zeitaufwand zu realisieren. Im Ergebnis wird durch das erfindungsgemäße Verfahren an der Werkstückoberfläche eine Mikrorillenstruktur erhalten, die durch wenigstens eine Axialrille und wenigstens eine Umfangsrille definiert ist, die quer zu der wenigstens einen Axialrille verläuft. Die die Mikrostruktur bildenden Rillen haben eine sehr kleine Tiefe, zB im Bereich von 0,05 bis 0,15 mm, etwa von 0,05 bis 0,07 mm, im Besonderen etwa 0,06 mm, und Breite, zB im Bereich von 0,10 bis 0,20, etwa 0,13 bis 0,17 mm Im Unterschied zu der zB aus der DE 10314249 B3 bekannten kreuzreliefartigen Mikrostruktur schneiden sich die wenigstens eine Axialrille und die wenigstens eine Umfangsrille jedoch stets rechtwinklig.

Das im einfachsten Fall aus genau dem ersten bis dritten Arbeitsgang bestehende Aufrauverfahren lässt sich besonders wirtschaftlich und mit geringstem Zeitaufwand ausführen, weil sich die Bewegungen (Vorhub, Drehung, Rückhub) des Rillenformwerkzeugs auf steuerungstechnisch einfach zu beherrschende Axial- oder Drehbewegungen des Rillenformwerkzeugs reduzieren. Sofern im dritten Arbeitsgang keine weitere Bearbeitung mehr erfolgt, kann der Werkzeugrückhub kann mit einer höheren Geschwindigkeit ausgeführt werden als der Werkzeugvorhub, wodurch der zeitliche Aufwand für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gering gehalten werden kann. Erfindungsgemäß lässt sich also eine definierte Mikrorillenstruktur mit geringster Streuung reproduzierbar und wirtschaftlich herstellen, die durch die resultierende Gitterstruktur sowohl in Axialrichtung als auch in Umfangsrichtung eine optimale Haftung oder Verzahnung für eine zB durch thermisches Spritzen aufzutragende Oberflächenschicht ermöglicht.

Die Mikrorillenstruktur lässt sich spanlos und/oder spanend formen. Das zu diesem Zweck verwendete Rillenformwerkzeug kann daher als ein reines Umform- oder Schneidwerkzeug ausgebildet sein oder als ein Werkzeug, das die vorgenannten Bearbeitungsformen Schneiden (zB durch Räumen, Stoßen, Stechen, Fräsen, Honen, etc.), und Umformen (durch Prägen, Eindrücken) kombiniert. Diese Bearbeitungsformen lassen sich ohne weiteres durch Vorsehen entsprechender Zahnkonturen am Rillenwerkzeug realisieren, die den gewünschten Querschnittsabmessungen der Axial- und Um- fangsrillen entsprechend filigran ausgebildet sind.

Das Rillenformwerkzeug kann beispielsweise so ausgeführt sein, dass an einem Trägerkörper in Übereinstimmung mit der Anzahl der im ersten Arbeitsgang zu erzeugenden Axialrillen sowie deren radialer Lage und Verteilung um Zylinderachse wenigstens eine achsparallel verlaufende Zahnreihe aus in axialer Richtung nacheinander angeordneten Zähnen zur Formung der Axial- und Umfangsrillen angeordnet sind. Die Bezeichnung„Zahn" bezieht sich allgemein auf eine zahnförmige Kontur zur Formung einer Axial- oder Umfangsrille und gilt daher für jede der oben genannten spanlosen und spanenden Bearbeitungen. Ein„Zahn" hat daher eine geometrisch bestimmte oder geometrische unbestimmte Schneide für eine spanende Rillenbearbeitung, zB in der Art eines Stoßzahns eines Nutenstoßwerkzeugs, eines Schneidzahns, einer Räumnadel oder eines Honsteins eines Honwerkzeugs, etc., oder eine Kontur für eine spanlose, umformende Rillenbearbeitung des Werkstückmaterials. Die in ein und derselben axialen Reihe angeordneten Zähne können an einem oder mehreren axial nacheinander angeordneten Elementen, zB Einsätzen, Platten, Leisten oder dergleichen ausgebildet sein, die durch Verschraubung, Klemmung, Kleben, Löten, etc. am Trägerkörper auswechselbar oder dauerhaft fest angebracht sind. Diese Elemente sind vorzugsweise in außenumfangsseitig offenen Aufnahmetaschen am Außenumfang des Trägerkörpers angeordnet und mit dem Trägerkörper verschraubt oder gegen den Trägerkörper geklemmt. Vorteilhaft sind der oder die Axialzähne, die zur Erzeugung einer Axialrille dienen, und der oder die Umfangszähne, die zur Erzeugung einer Umfangsrille dienen, an verschiedenen Elementen ausgebildet.

Das Rillenformwerkzeug kann also eine oder mehrere axiale Zahnreihen aufweisen, die jeweils in achsparalleler Anordnung einen oder mehrere Zähne zur Erzeugung einer Axialrille (Axialzähne) sowie einen oder mehrere Zähne zur Erzeugung einer oder mehrerer Umfangsrillen (Umfangszähne) umfasst. Für den Fall, dass in ein und derselben Zahnreihe mehrerer Axialzähne vorgesehen sind, sind diese wie bei einem Folgewerkzeug axial gestaffelt in der Weise angeordnet, dass sie eine Axialrille sukzessive auf ein vorgegebenes Endmaß und/oder einen vorgegebenen Endquerschnitt ausbilden. Durch die sukzessive Ausbildung des Axialrillenquerschnitts kann dafür gesorgt werden, dass die aufeinanderfolgend mit dem Werkstück in Eingriff kommenden Axialzähne nicht allzu stark belastet werden. Im Unterschied zu den Axialzähnen bildet jeder Um- fangszahn einer Zahnreihe eine andere Umfangsrille aus. Für den Fall, dass in ein und derselben Zahnreihe mehrere Umfangszähne vorgesehen sind, sind diese kammartig angeordnet. Jeder Umfangszahn ist jedoch so ausgebildet, dass er, in einer axialer Projektion in Werkzeugvorhubrichtung gesehen gesehen, innerhalb des Querschnitts der Axialrille liegt, die der oder die in Werkzeugvorhubrichtung vorauslaufenden Axialzähne formen, oder anders ausgedrückt, dass der Querschnitt jedes Umfangszahns, in einer axialer Projektion in Werkzeugvorhubrichtung gesehen gesehen, innerhalb des Querschnitts liegt, den der oder die Axialzähne bilden.

Die oben diskutierten Bewegungen des Rillenformwerkzeugs lassen sich mit Hilfe einer herkömmlichen NC- oder CNC-gesteuerten Werkzeugmaschine relativ einfach ausführen und steuern. Zu diesem Zweck kann der Trägerkörper des Rillenformwerkzeugs einen Spannschaft, zB einen an sich bekannten HSK-, SK- oder Zylinderschaft, aufweisen, über das Rillenwerkzeug in an sich bekannter Weise an eine Trenn- oder Schnittstelle eines zB modularen Werkzeugmaschinensystems angeschlossen werden kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann gemäß Anspruch 2 der Werkzeugvorhub im ersten Arbeitsgang größer sein als die axiale Erstreckung der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche. Wenn der Werkzeugvorhub im ersten Arbeitsgang größer ist als die axiale Erstreckung der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche, erstreckt sich die dabei erzeugte wenigstens eine Axialrille stets über die gesamte Länge der Werkstückoberfläche. Gleichzeitig wird ermöglicht, dass der oder die Axialzähne des Rillenformwerkzeugs am Ende des ersten Arbeitsgangs axial außerhalb des Werkstücks und damit außer Eingriff mit dem Werkstück sind. Die Umfangsrillen lassen sich dann allein über den oder die axial hinter dem oder den Axialzähnen liegenden Umfangszähne formen. Es lässt sich dadurch erreichen, dass der oder die Axialzähne bei der Drehung des Rillenformwerkzeugs im zweiten Arbeitsgang komplett außerhalb der zylindrischen Oberfläche sind und dadurch nicht mehr beansprucht werden.

Des Weiteren kann gemäß Anspruch 3 der oben erwähnte vorgegebene Drehwinkel ein ganzzahliges Vielfaches eines Winkel betragen, der sich aus der Division von 360° als Dividend und der Zahl der wenigstens einen Axialrille als Divisor ergibt. Bei einer Drehung des Rillenformwerkzeugs um zB 360° wird jede im ersten Arbeitsgang geformte Axialrille erneut durchlaufen. Unabhängig von der Anzahl der Axialrillen wird durch eine 360° Drehung sichergestellt, dass die wenigstens eine Umfangsrille stets einen geschlossenen Kreisring bildet.

Gemäß Anspruch 4 können im Falle mehrerer Axialrillen diese in Umfangsrichtung um die Zylinderachse vorzugsweise äquidistant verteilt sein.

Gemäß Anspruch 5 kann im ersten Arbeitsgang in die Werkstückoberfläche wenigstens ein Paar diametral gegenüberliegender Axialrillen geformt wird. Das Rillenformwerkzeug hat in diesem Fall also wenigstens ein Paar, vorzugsweise zwei oder drei Paare, diametral gegenüberliegender Zahnreihen am Trägerkörper, die in Umfangsrich- tung um die Zylinderachse vorzugsweise äquidistant verteilt angeordnet sind. In der Summe können im ersten Arbeitsgang also gleichzeitig zwei, vier, sechs, etc. Axialrillen erzeugt werden. Dabei können verschiedene, im Besonderen zwei diametral gegenüberliegende, Zahnreihen axial so angeordnet und ausgebildet sein, dass die Umfangs- zähne der verschiedenen, im Besonderen der beiden diametral gegenüberliegenden, Zahnreihen dieselbe bzw. dieselben Umfangsrillen formen.

Gemäß Anspruch 6 kann der vorgegebene Drehwinkel vorzugsweise 180° oder 360° betragen.

Durch eine 180°-Drehung des Rillenformwerkzeugs wird erreicht, dass im dritten Arbeitsgang jede der beiden im ersten Arbeitsgang geformten diametral gegenüberliegenden Axialrillen erneut, allerdings von einer anderen Zahnreihe des Rillenformwerkzeugs durchlaufen wird. Daher können die diametral gegenüberliegenden Axialrillen im ersten und dritten Arbeitsgang durch zwei verschiedene Zahnreihen sukzessive auf ein vorgegebenes Endmaß bzw. einen vorgegebenen Endquerschnitt, beispielsweise einen schwaibenschwanzförmigen Querschnitt, geformt werden. Beispielsweise kann die eine der beiden Zahnreihen die eine Flanke jeder Axialrille und die andere der beiden Zahnreihen die andere Flanke jeder Axialrille formen.

Alternativ dazu können die beiden Axialrillen bereits im ersten Arbeitsgang auf dasselbe vorgegebene Endmaß oder denselben vorgegebenen Endquerschnitt hin geformt werden. In diesem Fall kann das Rillenformwerkzeug im zweiten Arbeitsgang um 180° oder 360° gedreht werden.

Durch eine 360°-Drehung hat das Rillenformwerkzeug am Ende des zweiten Arbeitsgangs stets dieselbe Drehlage wie am Ende des ersten Arbeitsgangs bzw. vor dem zweiten Arbeitsgang. Da aber jede Umfangszahn eine 360° Drehung ausführt, ist es möglich, ein und dieselbe Umfangsrille durch die Umfangszähne zweier diametral gegenüberliegenden Zahnreihen sukzessive auf ein vorgegebenes Endmaß oder einen vorgegebenen Endquerschnitt hin zu formen. Beispielsweise kann ein Umfangszahn der einen Zahnreihe die eine der beiden Flanken einer Umfangsrille und ein Umfangs- zahn der anderen Zahnreihe die andere der beiden Flanken derselben Umfangsrille bearbeiten.

Gemäß Anspruch 7 können die Axial- und/oder Umfangsrillen sukzessive auf ein definiertes Endmaß oder einen definierten Endquerschnitt hin geformt werden.

Gemäß Anspruch 8 können die die Axial- und/oder Umfangsrillen dabei schwal- benschwanzförmig hinterschnitten werden.

Gemäß Anspruch 9 kann das erfindungsgemäße Verfahren einen vierten Arbeitsgang d) aufweisen, in dem das Rillenformwerkzeug relativ zum Werkstück erneut um einen vorgegebenen, vom Drehwinkel des zweiten Arbeitsgangs verschiedenen Drehwinkel um die Zylinderachse der Werkstückoberfläche gedreht wird. Anschließend können der erste bis dritte Arbeitsgang erneut ausgeführt werden. Es lassen sich daher weitere Axialrillenpaare erzeugen.

Ein erfindungsgemäßes Rillenformwerkzeug hat gemäß Anspruch 10 einen Trägerkörper, der wenigstens eine achsparallel angeordnete Zahnreihe trägt, wobei die wenigstens eine Zahnreihe in axialer Richtung nacheinander wenigstens einen Axialzähne zur Formung einer Axialrille und wenigstens einen Umfangszahn zur Formung einer oder mehrerer Umfangsrillen umfasst, und der Querschnitt jedes Umfangszahns, in einer axialer Projektion in Werkzeugvorhubrichtung gesehen gesehen, innerhalb des Querschnitts des wenigstens einen Axialzahns liegt.

Gemäß Anspruch 1 1 hat der wenigstens eine Axialzahn, in einer axialer Projektion in Werkzeugvorhubrichtung gesehen gesehen, einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt.

Gemäß Anspruch 12 sind wenigstens zwei Axialzähne vorgesehen, die axial gestaffelt angeordnet sind und deren Querschnitte sich, in einer axialer Projektion in Werkzeugvorhubrichtung gesehen gesehen, zu einem definierten, vorzugsweise schwalbenschwanzförmigen, Gesamtquerschnitt überlagern. Beispielsweise formen die beiden Axialzähne je eine Flanke der Axialrille. Alternativ dazu können die wenigstens zwei Axialzähne die Axialrille sukzessive auf ein vorgegebenes Endmaß (Tiefe, Breite) und/oder einen vorgegebenen Endquerschnitt hin formen.

Gemäß Anspruch 13 sind die in ein und derselben Zahnreihe angeordneten Zähne vorzugsweise an einem oder mehreren axial nacheinander angeordneten Zahnelementen ausgebildet, die am Trägerkörper auswechselbar oder dauerhaft fest angebracht sind.

Gemäß Anspruch 14 sind vorzugsweise der wenigstens eine Axialzahn und der wenigstens eine Umfangszahn an verschiedenen Zahnelementen ausgebildet. Die verschiedenen Zahnkonturen lassen sich dadurch einfacher fertigen.

Gemäß Anspruch 15 kann das Rillenformwerkzeug mehrere Zahnreihen haben, die in Umfangsrichtung des Rillenformwerkzeugs vorzugsweise äquidistant verteilt sind.

Gemäß Anspruch 16 kann der wenigstens eine Umfangszahn, in Umfangsrichtung gesehen, einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt haben.

Gemäß Anspruch 17 kann das Rillenformwerkzeug wenigstens ein Paar diametral gegenüberliegender Zahnreihen aufweisen.

Gemäß Anspruch 18 können sich dabei der Querschnitt wenigstens eines Um- fangszahns einer der beiden Zahnreihen und der Querschnitt wenigstens eines Um- fangszahns der diametral gegenüberliegenden anderen der beiden Zahnreihen, in Umfangsrichtung gesehen, zu einem definierten, vorzugsweise schwalbenschwanzförmigen, Gesamtquerschnitt überlagern. Analog der obigen Beschreibung der gestaffelt angeordneten Axialzähne können zwei Umfangszähne diametral gegenüberliegender Zahnreihen je eine Flanke ein und derselben Umfangsrille formen.

Ein erfindungsgemäßes Rillenformwerkzeug kann gemäß Anspruch 19 des Weiteren einen Spannschaft, zB einen HSK-, SK- oder Zylinderschaft, zum Anschließen des Rillenwerkzeugs an eine Trenn- oder Schnittstelle eines zB NC-oder CNC gesteuerten Werkzeugmaschinensystems aufweisen.

Nachfolgend werden ein erfindungsgemäßes Verfahren und ein erfindungsgemäßes Rillenformwerkzeug mithilfe der beigefügten Zeichnungen vorgestellt, in denen: die Figur 1 stark vereinfacht einen Ausgangszustand skizziert; die Figur 2 stark vereinfacht einen ersten Arbeitsgang des erfindungsgemäßen Verfahrens skizziert; die Figur 3 stark vereinfacht einen zweiten Arbeitsgang des erfindungsgemäßen Verfahrens skizziert; die Figur 4 stark vereinfacht einen dritten Arbeitsgang des erfindungsgemäßen Verfahrens skizziert; die Figur 5 in vereinfachter, perspektivischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rillenformwerkzeugs zur Durchführung des in Figur 1 bis 4 skizzierten Verfahrens zeigt; die Figur 6 in vergrößerter Darstellung einen in Figur 5 gestrichelt angegebenen Bereich eines Axialzahlängenabschnitts zeigt; die Figur 7 in vergrößerter Darstellung einen in Figur 6 strichpunktiert angegbenen Umfangszahnlängenabschnitt zeigt; die Figur 8 ähnlich zur Figur 7 einen anderen Umfangszahnlängenabschnitt zeigt; die Figur 9 eine Stirnansicht des Rillenformwerkzeugs aus Figur 5 zeigt; und die Figur 10 in vergrößerter Darstellung einen in Figur 9 strichpunktiert angegebenen Stirnabschnitt zeigt.

Im Folgenden werden zunächst mithilfe der Figuren 1 bis 4 die wesentlichen Arbeitsgänge eines erfindungsgemäßen Verfahrens skizziert sowie ein grundlegender Aufbau eines erfindungsgemäßen Rillenformwerkzeugs vorgestellt.

Figur 1 zeigt einen Ausgangszustand. Links unten ist stark vereinfacht eine Draufsicht auf eine Zylinderlaufbuchse 10 eines Zylinderkurbelgehäuses 1 (Werkstück) zu sehen. Die Innenoberfläche 12 der Zylinderlaufbuchse 10 bildet die aufzurauende Oberfläche. Figur 1 zeigt des Weiteren rechts unten eine Abwicklung der Innenoberfläche 12 der Zylinderlaufbuchse 10 sowie rechts oben schematisiert ein Rillenformwerkzeug 20. In dem in Figur 1 skizzierten Ausgangszustand ist das Rillenformwerkzeug 20 axial oberhalb der Zylinderlaufbuchse 10 positioniert und zwar so, dass eine Längsmittelachse 21 des Rillenformwerkzeugs 20 mit der Zylinderachse 13 der Zylinderlaufbuchse 10 übereinstimmt oder, anders ausgedrückt, das Rillenformwerkzeug 20 koaxial zur Zylinderlaufbuchse 10 ausgerichtet ist.

In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel hat das Rillenformwerkzeug 20 sechs Zahnreihen 23, von denen in Figur 1 drei zu sehen sind. Die Zahnreihen 23 sind an einem zentralen Trägerkörper 22 parallel zur Längsmittelachse 21 angeordnet. Die Anzahl, radiale Lage und Umfangsverteilung der Zahnreihen 23 in Bezug auf die Längsmittelachse 21 stimmt mit der in die Innenoberfläche 12 einzuarbeitenden Axialrillen überein. Jede der Zahnreihen 23 lässt sich in funktionaler Hinsicht in zwei Längenabschnitte 24 und 25 unterteilen. Der in Werkzeugvorhubrichtung (siehe den Pfeil in Figur 1 ) vordere Längenabschnitt 24 umfasst wenigstens einen Zahn zur Formung einer Axialrille (im Folgenden: Axialzahn bzw. Axialzähne), während in Werkzeugvorhubrichtung hinter dem Längenabschnitt 24 liegende Längenabschnitt 25 jeder Zahnreihe 23 wenigstens einen, normalerweise aber eine Vielzahl von Zähnen zur Formung einer entsprechenden Vielzahl von Umfangsrille (im Folgenden: Umfangszahn bzw. Um- fangszähne) umfasst. Die Bezugszeichen 24 und 25 in Figur 1 geben also wenigstens einen Axialzahn bzw. wenigstens einen Umfangszahn an. Für den Fall, dass in ein und derselben Zahnreihe mehrere, beispielsweise zwei, Axialzähne vorgesehen sind, sind diese wie bei einem Folgewerkzeug axial gestaffelt in der Weise nacheinander angeordnet, dass sie ein und dieselbe Axialrille sukzessive auf ein vorgegebenes Endmaß und/oder einen vorgegebenen Endquerschnitt ausbilden. Die mehreren Axialzähne können beispielsweise so ausgebildet sein, dass sie eine Axialrille sukzessive auf eine vorgegebene radiale Tiefe und/oder Umfangsbreite hin formen. Gleichzeitig oder alternativ dazu können die mehreren Axialzähne so ausgebildet sein, dass sie die Rillenflanken der Axialrille sukzessive auf einen vorgegeben Endquerschnitt hin formen. Der Endquerschnitt kann, wie in den Figuren 2 bis 4 skizziert, einfach rechteckförmig ausgebildet oder aber beispielsweise schwalbenschwanzförmig hinterschnitten sein. Ein hinterschnittener Querschnitt kann zu einer besseren Verzahnung einer später auf die aufgeraute Innenoberfläche 12 aufzutragenden Oberflächen- beschichtung mit der Zylinderlaufbuchse 10 beitragen.

Im Unterschied zu den Axialzähnen bildet jeder Umfangszahn einer Zahnreihe eine andere Umfangsrille aus, wie es mithilfe der Figuren 3 und 4 noch erläutert wird. Für den Fall, dass in ein und derselben Zahnreihe 23 mehrere Umfangszähne vorgesehen sind, sind diese kammartig nacheinander angeordnet. Jeder Umfangszahn ist, in einer axialen Projektion in Werkzeugvorhubrichtung gesehen, jedoch so ausgebildet, dass sein Querschnitt innerhalb eines Querschnitts des wenigstens einen Axialzahns liegt. Für den Fall, dass eine Zahnreihe 23 genau einen Axialzahn hat, liegt der Querschnitt jedes nachfolgenden Umfangszahns, in der axialen Projektion gesehen, also innerhalb des Querschnitts des einen Axialzahns. Für den Fall, dass eine Zahnreihe 23 mehrere Axialzähne hat, liegt der Querschnitt jedes nachfolgenden Umfangszahns innerhalb eines als Überlagerungsquerschnitt bezeichneten Querschnitts, der sich, in der axialen Projektion gesehen, durch eine Überlagerung der Querschnitte jedes der mehreren Axialzähne ergibt. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, dass der oder die Umfangszähne bei der im ersten Arbeitsgang ausgeführten reinen Axialbewegung des Rillenformwerkzeugs 20 nicht mit der Zylinderlaufbuchse 10, also dem Werkstück, kollidieren, sondern innerhalb der Axialrille laufen, die der wenigstens eine, in Werkzeugvorhubrichtung vorauslaufende Axialzahn bereits geformt hat. Unabhängig davon können die Umfangszähne einer Zahnreihe grundsätzlich denselben oder aber verschiedene Querschnitte haben. Im Sinne einer guten Verzahnung mit einer später auf die Innenoberfläche 12 aufzutragenden Oberflächenbeschichtung kann es von Vorteil sein, wenn die Umfangszähne einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt haben. Schwalbenschwanzförmig hinterschnittene Umfangsrillen lassen sich aber auch dadurch erzeugen, dass die Umfangszähne zweier diametral gegenüberliegender Zahnreihen gegensinnig orientiert sind und dadurch bei einer 360°- Drehung jeweils eine der beiden Flanken einer jeweiligen Umfangsrille formen.

Zu beachten gilt in diesem Zusammenhang, dass sich die Bezeichnung„Zahn" allgemein auf eine zahnförmige Kontur am Rillenwerkzeug, zur Formung einer Axial- oder Umfangsrille bezieht unabhängig davon, ob der betreffende Zahn für eine spanlose und spanende Bearbeitung ausgelegt ist. Ein„Zahn" hat daher eine geometrisch bestimmte oder geometrische unbestimmte Schneide für eine spanende Rillenbearbeitung, zB in der Art eines Stoßzahns eines Nutenstoßwerkzeugs, eines Schneidzahns, einer Räumnadel oder eines Honsteins eines Honwerkzeugs, etc., oder eine Kontur für eine spanlose, umformende Bearbeitung. Die durch das erfindungsgemäße Verfahren zu erzeugende Mikrorillenstruktur an der Innenoberfläche 12 der Zylinderlaufbuchse 1 1 lässt sich daher grundsätzlich spanlos und/oder spanend formen. Das Rillenformwerkzeug 20 kann daher als ein reines Umform- oder Schneidwerkzeug ausgebildet sein oder als ein Werkzeug, das die vorgenannten Bearbeitungsformen Schneiden (zB durch Räumen, Stoßen, Stechen, Fräsen, Honen, etc.), und Umformen (durch Prägen, Eindrücken) kombiniert.

Die in ein und derselben axialen Reihe angeordneten Zähne können an einem oder mehreren axial nacheinander angeordneten Elementen, zB Einsätzen, Platten, Leisten oder dergleichen ausgebildet sein, die durch Verschraubung, Klemmung, Kleben, Löten, etc. am Trägerkörper 22 des Rillenwerkzeugs 20 auswechselbar oder dauerhaft fest angebracht sind. Diese Elemente sind vorzugsweise in außenumfangsseitig offenen Aufnahmetaschen am Trägerkörper 22 angeordnet und mit dem Trägerkörper 22 verschraubt oder gegen den Trägerkörper 22 geklemmt. Vorteilhaft sind der wenigs- tens eine Axialzahn und der wenigstens eine Umfangszahn an verschiedenen, getrennten Elementen ausgebildet.

In dem in Figur 1 gezeigten Ausgangszustand ist die Innenoberfläche 12 der Zylinderlaufbuchse 10 noch unbearbeitet.

In dem in Figur 2 skizzierten ersten Arbeitsgang des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Rillenformwerkzeug 20 in der mit dem Pfeil angegeben Werkzeugvorhubrichtung axial entlang der Innenoberfläche 12 der Zylinderlaufbuchse 10 bewegt, wodurch der wenigstens eine Axialzahn jeder Zahnreihe 23 an der Innenoberfläche 12 eine Axialrille 14 formt. Das Rillenformwerkzeug 20 wird erfindungsgemäß soweit nach unten gefahren, dass am Ende der Bewegung bzw. des ersten Arbeitsgangs zumindest der wenigstens eine Axialzahn Figur 1 b axial außerhalb der Zylinderlaufbuchse 10 positioniert ist, wie es in Figur 2 zu erkennen ist. Der Werkzeugvorhub ist also größer als die axiale Erstreckung der Zylinderlaufbuchse 10 bzw. der zu bearbeitenden Innenoberfläche 2. Die Axialrillen 14 sind also durchgängig. Sie erstrecken sich über die gesamte Länge der Zylinderlaufbuchse 10 bzw. der Innenoberfläche 12. Figur 2 zeigt das Ergebnis des ersten Arbeitsgangs. Zu sehen sind entsprechend der Zahl der Zahnreihen 23 sechs Axialrillen mit - der zeichnerischen Darstellung - jeweils einem rechteckigen Querschnitt.

Figur 3 skizziert den an den ersten Arbeitsgang anschließenden zweiten Arbeitsgang, in dem das Rillenformwerkzeug 20 in der im ersten Arbeitsgang erreichten axialen Position um einen vorgegebenen Drehwinkel, in dem skizzierten Beispiel von 360°, um die Zylinderachse 13 bzw. Längsmittelachse 21 gedreht wird, wodurch in die Innenoberfläche 12 des Weiteren eine der Anzahl der Umfangszähne 25 entsprechende Anzahl von Umfangsrillen 15 eingearbeitet werden, die die Axialrillen 14 rechtwinklig kreuzen. Figur 3 lässt eine Vielzahl von stark vereinfacht dargstellten Umfangsrillen 15 erkennen, die aufgrund der 360°-Drehung kreisringförmig sind. Weil die Axialzähne 24 jeder Zahnreihe 23 des Rillenformwerkzeugs 20 sich während des zweiten Arbeitsgangs axial außerhalb und damit außer Eingriff mit der Zylinderlaufbuchse 10 befinden, erfahren sie keinerlei Beanspruchung. Die Umfangsrillen 15 werden allein über den oder die axial Umfangszähne 25 geformt. Wie oben erwähnt, können dann, wenn die Umfangszähne zweier diametral gegenüberliegender Zahnreihen 23 gegensinnig orientiert sind, durch die 360°-Drehung die Umfangszähne der diametral gegenüberliegenden Zahnreihen 23 jeweils eine der beiden Flanken einer jeweiligen Umfangsrille zB mit einer schwalbenschwanzförmigen Hinterschneidung formen.

Figur 4 skizziert den an zweiten Arbeitsgang anschließenden dritten Arbeitsgang, in dem das Rillenformwerkzeug 20 in der im zweiten Arbeitsgang erreichten Drehposition axial entlang der Innenoberfläche 12 der Zylinderlaufbuchse 10 in der durch den Pfeil angegebenen Werkzeugrückhubrichtung wieder in seine dem Ausgangszustand entsprechende Ausgangsposition zurück gezogen wird.

Zusammengefasst wird das Rillenformwerkzeug 20 erfindungsgemäß im ersten Arbeitsgang, dh während des Werkzeugvorhubs, also rein axial vorwärts bewegt, in dem an den ersten Arbeitsgang anschließenden zweiten Arbeitsgang in der im ersten Arbeitsgang erreichten axialen Position rein gedreht, und in dem an den zweiten Arbeitsgang anschließenden dritten Arbeitsgang, dh während des Werkzeugrückhubs, in der im zweiten Arbeitsgang erreichten Drehposition rein axial zurück bewegt. Der Werkzeugvorhub im ersten Arbeitsgang ist vorzugsweise größer als die axiale Erstreckung der zu bearbeitenden Innenoberfläche 2, so dass die wenigstens eine im ersten Arbeitsgang in die Innenoberfläche 12 eingearbeitete Axialrille 14 sich über die gesamte Länge der zylindrischen Innenoberfläche 12 erstreckt, dh axial durchgängig ist. Der Werkzeugrückhub, dh die Wegstrecke des Rillenformwerkzeugs 20 im dritten Arbeitsgang, entspricht vorteilhaft dem Werkzeugvorhub, dh der Wegstrecke des Rillenformwerkzeugs 20 im ersten Arbeitsgang, so dass das Rillenformwerkzeug nach Durchlauf des ersten bis dritten Arbeitsgangs wieder in seiner Ausgangsposition angelangt ist. Der dritte Arbeitsgang erfolgt in dem skizzierten Verfahren leer, dh ohne eine weitere Bearbeitung der Innenoberfläche 12.

Die drei Arbeitsgänge des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnen sich daher durch reine Axial- oder Drehbewegungen des Rillenformwerkzeugs 20 relativ zur Innenoberfläche 12 aus. Diese Bewegungen sind steuerungstechnisch einfach und mit geringstem Zeitaufwand zu realisieren. Im Ergebnis wird durch das erfind ungsgemäße Verfahren an der Werkstückoberfläche eine Mikrorillenstruktur erhalten, die durch wenigstens eine Axialrille und wenigstens eine Umfangsrille definiert ist, die quer zu der wenigstens einen Axialrille verläuft. Die die Mikrostruktur bildenden Rillen haben eine sehr kleine Tiefe, zB im Bereich von 0,05 bis 0,15 mm, etwa von 0,05 bis 0,07 mm, im Besonderen etwa 0,06 mm, und Breite, zB im Bereich von 0,10 bis 0,20, etwa 0,13 bis 0,17 mm.

Die oben diskutierten Bewegungen des Rillenformwerkzeugs 20 lassen sich mit Hilfe einer herkömmlichen NC- oder CNC-gesteuerten Werkzeugmaschine relativ einfach ausführen und steuern. Zu diesem Zweck hat der Trägerkörper 22 des Rillenformwerkzeugs 21 des Weiteren einen in den Figuren 1 bis 4 nicht gezeigten Spannschaft, zB einen an sich bekannten HSK-, SK- oder Zylinderschaft, über den das Rillenwerkzeug 20 in an sich bekannter Weise an eine Trenn- oder Schnittstelle eines zB modu- laren Werkzeugmaschinensystems angeschlossen werden kann.

Die Figuren 5 bis 10 zeigen schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rillenformwerkzeugs zur Durchführung des in Figur 1 bis 4 skizzierten Verfahrens.

Gemäß Figur 6 hat das Rillenformwerkzeug 20 je Zahnreihe 23 zwei Axialzähne 24', 24", die wie bei einem Folgewerkzeug axial gestaffelt in der Weise angeordnet, dass sie ein und dieselbe Axialrille sukzessive auf ein vorgegebenes Endmaß und/oder einen vorgegebenen Endquerschnitt ausbilden. Die Axialzähne 24', 24" sind des Weiteren an einem leistenförmigen Zahnelement 24a ausgebildet, das durch Klemmung mithile einer Klemmpratze 24b lösbar am Trägerkörper 22 angebracht ist. Die Figur 6 lässt des Weiteren erkennen, dass das leistenförmige Zahnelement 24a in einer au- ßenumfangsseitig offenen Aufnahmetasche 22a am Trägerkörper 22 angeordnet ist und mit dem Trägerkörper 22 verschraubt oder gegen den Trägerkörper 22 geklemmt. Des Weiteren sind bei dem Rillenformwerkzeug 20 je Zahnreihe 23 eine Vielzahl von Um- fangszähnen 25', 25" usw. kammartig an einem von dem Zahnelement 24a verschiedenen leistenförmigen Zahnelement 25a ausgebildet, das analog dem Zahnelement 24a in einer nicht näher angegebenen außenumfangsseitig offenen Aufnahmetasche am Trägerkörper 22 angeordnet ist. In Figur 5 sieht man, dass das Rillenwerkzeug 20 je Zahnreihe 23 eine Vielzahl derartiger Zahnelement 25a jeweils mit einer Vielzahl von Um- fangszähnen aufweist, die in axialer Reihe mit dem Zahnelement 24a angeordnet sind.

Figur 6 lässt erkennen, dass die Axial- und Umfangszähne 24, 25 jeder Zahnreihe 23 des gezeigten Rillenformwerkzeugs als Schneidzähne ausgebildet sind. Die Axialzähne 24 sind beispielsweise in der Art einer Räumnadel eines Räumwerkzeugs ausgebildet. Das in Figur 5 und 6 gezeigte Rillenformwerkzeug 20 stellt also ein rein spanendes Werkzeug mit geomtrisch bestimmten Schneidkonturen dar.

Die Figuren 7 bis 10 zeigen weitere Ansichten und Abschnitte des Rillenformwerkzeugs.

Wie eingangs ausgeführt, können die Axial- und/oder Umfangszähne alternativ zu dem in Figur 5 bis 10 gezeigten Rillenformwerkzeug aber auch für eine spanlose Bearbeitung, etc.ausgelegt sein. Des Weiteren können die in ein und derselben axialen Reihe angeordneten Zähne an einem oder mehreren axial nacheinander angeordneten Elementen, zB Einsätzen, Platten, Leisten oder dergleichen ausgebildet sein, die statt durch Klemmung durch Verschraubung, Kleben, Löten, etc. am Trägerkörper auswechselbar oder dauerhaft fest angebracht sind.

Des Weiteren können statt der gezeigten sechs Zahnreihen 23 weniger oder mehr Zahnreihen vorgesehen sein, die grundsätzlich äquidistanter oder auch in ungleicher Umfangsverteilung um die Längsmittelachse des Rillenformwerkzeugs angeordnet sein können. Je nach der Anzahl und Verteilung der Zahnreihen kann auch der Drehwinkel im zweiten Arbeitsschritt von 360° verschieden sein. Gemäß Anspruch 4 können im Falle mehrerer Axialrillen diese in Umfangsrichtung um die Zylinderachse vorzugsweise äquidistant verteilt sein, wie dies eingangs bereits ausgeführt ist.

Weitere Abwandlungen und Modifikation des erfindungsgemäßen Verfahrens und Rillenformwerkzeugs ergeben sich für den Fachmann aus den eingangs diskutierten Merkmalskombination und/oder den Merkmalskombination der Ansprüche. Derartige Abwandlungen und Modifikation sind Gegenstände der Erfindung und können die Grundlage für spätere Anspruchsformulierungen sein.

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