CN108290255A - 粗糙化待涂覆汽缸孔壁的方法和工具及引导汽缸活塞的部件 - Google Patents

粗糙化待涂覆汽缸孔壁的方法和工具及引导汽缸活塞的部件 Download PDF

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Abstract

在用于粗糙化部件(1)的待涂覆汽缸孔壁(5)的方法中，产生围绕中心纵向轴线(4)延伸的至少一个凹槽(6)和至少一个相关联的凹槽脊部(7)，使得至少一个凹槽脊部(7)在朝向中心纵向轴线的径向上形成用于待涂覆涂层的第一底切部(11)。此外，产生横向于所述至少一个凹槽(6)在所述汽缸孔壁(5)中延伸的轴向凹槽(12)，使得所述至少一个凹槽脊部(7)在围绕所述中心纵向轴线的周向(Φ)上形成用于待涂覆涂层的相应的第二底切部(15)。由于轴向凹槽(12)，待涂覆的涂层在周向(Φ)上的附着力以简单的方式得到改进，使得避免了由于部件(1)和待涂覆涂层的不同热膨胀而引起的应力裂纹或剥离。

Description

粗糙化待涂覆汽缸孔壁的方法和工具及引导汽缸活塞的部件
相关申请的交叉引用
本专利申请要求德国专利申请DE 10 2015 226 062.3的优先权，其内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于粗糙化待涂覆汽缸孔壁的方法和工具。本发明还涉及用于引导汽缸活塞的部件。
背景技术
从文献EP 2267178A2(对应于文献US 2010/0326270A1)已知一种用于使汽缸体的待涂覆金属表面粗糙化的方法。金属表面限定汽缸孔。通过车刀在金属表面上产生沿周向延伸的螺旋槽。由于螺旋构造，凹槽横向地由凹槽脊部界定。凹槽脊部是塑性变形的，因此它在径向上朝向汽缸孔的中心纵向轴线形成底切部。在横截面中，凹槽因此由于底切部而在径向上渐缩。结果，随后涂覆到粗糙金属表面的涂层表现出改进的附着力。
从文献DE 10 2014 209 054 A1已知一种用于粗糙化汽缸套的活塞运行表面机械的方法。在第一操作中，凹槽成形工具沿着该表面轴向移动，使得可以在该表面中形成轴向凹槽。在接下来的第二操作中，凹槽成形工具在第一操作中达到的轴向位置处围绕圆柱轴线旋转预定旋转角度，由此在表面中形成周向凹槽，该周向凹槽与轴向凹槽相交。轴向凹槽和周向凹槽以燕尾形被底切。
发明内容
本发明的目的是提供一种粗糙化待涂覆的汽缸孔壁的方法，该方法能够以简单的方式改进待施加到汽缸孔壁上的涂层的附着力。
该目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。在汽缸孔壁中，产生至少一个周向凹槽和至少一个相关联的凹槽脊部。所述至少一个凹槽由所述至少一个凹槽脊部横向地界定。所述至少一个凹槽和所述至少一个相关联的凹槽脊部特别是螺旋形构造。至少一个凹槽的产生优选地包括利用金属切削加工工具的加工和/或借助成形加工工具的塑性变形加工。加工工具相对于部件围绕中心纵向轴线旋转，并且另外特别是沿着中心纵向轴线直线地移位。所述至少一个凹槽脊部以如下方式成形地构造，使得其在径向上朝向中心纵向轴线形成用于待涂覆的涂层的第一底切部。在产生至少一个凹槽时，凹槽脊部被构造成使得其成形和/或通过塑性变形成形。例如，所述至少一个凹槽由具有成形切削刃的金属切削加工工具产生，使得所述至少一个凹槽从凹槽底部开始沿径向渐缩，并且所述至少一个相关联的凹槽脊部被形成用于第一底切部的形成。此外，所述至少一个凹槽例如通过矩形横截面的金属切削加工工具产生，并且所述至少一个相关联的凹槽脊部随后发生塑性变形，使得其在径向上形成第一底切部。由于所述至少一个凹槽和至少一个相关联的凹槽脊部，待涂覆的涂层在径向上以及平行于中心纵向轴线的轴向上具有良好的附着力。
通过产生横向于汽缸孔壁中的所述至少一个凹槽延伸的轴向凹槽，所述至少一个凹槽脊部围绕中心纵向轴线在周向上附加地形成用于待涂覆涂层的相应的第二底切部。横向延伸的轴向凹槽特别地与所述至少一个凹槽垂直地或成偏离90°的角度延伸，使得轴向凹槽与所述至少一个凹槽相交。所述轴向凹槽至少部分地中断所述至少一个凹槽脊部，其中，在中断的区域中形成相应的第二底切部。由于轴向凹槽，因此在周向上产生底切部或中断部，这改进了涂层在周向上的附着力。如果部件由例如铝等轻金属制成，并且部件和要涂覆的涂层材料具有显著不同的热膨胀系数，则这是特别有利的。例如，如果部件由轻金属制成并且涂层材料含有铁，则是这种情况。由于部件在热涂覆过程中强烈受热，因此在涂覆和随后的冷却过程中会产生机械应力。由于第二底切部和涂层在周向上对汽缸孔壁的附着力提高，这些应力不会在涂层中导致平行于中心纵向轴线延伸的应力裂纹或涂层从部件剥离。该部件特别是汽缸曲轴箱或汽缸套。由于质量低，汽缸套和汽缸曲轴箱在热涂覆过程中会强烈受热。特别是，强烈受热还涉及汽缸曲轴箱，因为汽缸曲轴箱由于所谓的微型化以及由于所寻求的减重而具有相对较低的质量。
因为在至少一个轴向凹槽旁边，优选在多个轴向凹槽旁边的至少一个凹槽脊部形成至少一个材料突起部，因此位被涂覆的涂层提供了扩大的附着区域。特别地，在所有轴向凹槽旁边的至少一个凹槽脊部形成相应的材料突起部。如果轴向凹槽由至少一个凹槽脊部的塑性变形而产生，则相关的材料突起部通过与轴向凹槽一起的材料移位而形成。各个材料突起部为要涂覆的涂层形成附加的底切部，从而额外地改进了附着力。
首先，产生在汽缸孔壁中延伸的至少一个凹槽，从而随后必须仅在至少一个凹槽脊部中产生轴向凹槽。轴向凹槽例如通过塑性变形，通过例如铣削、开槽、拉削或珩磨等机加工，和/或通过能量照射例如通过激光照射而产生。优选地产生轴向凹槽使得这些轴向凹槽分布在汽缸孔壁的整个周边上。
在产生底切部之后，汽缸孔壁被热涂覆。在热涂层中涂覆涂层材料，其在冷却后形成涂层。由于底切部，涂层在三个方向上，即朝向中心纵向轴线的径向上、平行于中心纵向轴线的轴向上以及围绕中心纵向轴线的周向上表现出改进的附着力。在涂覆之中和之后，特别是在电机驱动的操作中，因此避免了涂层中的应力裂纹和涂层的剥落。此外，在至少一个进入和离开的凹槽的区域中，涂层与汽缸孔壁的顶部倒角和/或底部倒角的附着力得到改进。
根据权利要求2的方法以简单的方式确保待涂覆涂层的改进的附着力。凹槽深度TN从至少一个凹槽的凹槽底部开始直到汽缸孔壁来限定。相应地，凹槽深度TA从相应的轴向凹槽的凹槽底部开始直到汽缸孔壁来限定。由于比率TA/TN，一方面确保涂层在周向上足够高的附着力，另一方面确保简单地产生轴向凹槽。
根据权利要求3的方法以简单的方式确保了改进的附着力。因为轴向凹槽分别在整个凹槽脊部宽度上延伸，所以第二底切部具有尽可能大的程度并且因此为待涂覆的涂层提供大的附着力区域。此外，轴向凹槽的产生是容易的。
根据权利要求4的方法以简单的方式确保了改进的附着力。该至少一个凹槽限定最大凹槽宽度BN。相应地，轴向凹槽限定最大凹槽宽度BA。通过比率BA/BN，一方面确保待涂覆的涂层在轴向凹槽的区域中具有足够的材料厚度并且因此具有足够的强度，从而在周向可以获得改进的附着力。另一方面，通过比率BA/BN，确保了简单地产生轴向凹槽。
根据权利要求5的方法以简单的方式确保了改进的附着力。一方面确保轴向凹槽基本上垂直于周向延伸。另一方面，角度α确保轴向凹槽的快速和简单的生成，例如通过轴向移动和必要时工具相对于部件的叠加旋转运动。
根据权利要求6的方法确保了所述至少一个凹槽和所述至少一个相关联的凹槽脊部的简单生成。所述至少一个凹槽通过金属切削加工工具的组合直线和旋转运动产生。第一底切部的形成通过金属切削加工工具的成形切削刃和/或通过成形加工工具的塑性变形来实现。
根据权利要求7的方法以简单的方式确保了改进的附着力。角间距对应于轴向凹槽的数量。角间距越小，轴向凹槽的数量越大。角间距被选择成使得一方面足够多的轴向凹槽分布在汽缸孔壁的整个周边上。另一方面，角间距被选择成使得两个相邻轴向凹槽之间的至少一个凹槽脊部具有足够的材料厚度，并因此具有足够的强度。由于角间距，在周向上确保待涂覆的涂层的改进的附着力。
根据权利要求8的方法以简单的方式确保了改进的附着力。轴向凹槽具有从至少一个凹槽脊部开始在相应轴向凹槽的凹槽底部的方向上渐缩的横截面。由此确保待涂覆的涂层材料可以穿入相应的轴向沟槽直至沟槽底部。此外，例如通过所述至少一个凹槽脊部的塑性变形可以容易地产生具有渐缩横截面的轴向凹槽。
根据权利要求9的方法以简单的方式确保了改进的附着力。所述至少一个凹槽脊部具有螺旋形或周向的构造并且具有沿周向延伸经过360°的多个凹槽脊部环绕体。通过工具沿着中心纵向轴线的直线运动以简单的方式产生在凹槽脊部环绕体中沿着直线定向的轴向凹槽。
根据权利要求10的方法以简单的方式确保产生轴向凹槽。轴向凹槽通过至少一个凹槽脊部的塑性变形而产生，其中具有至少一个变形辊的工具沿着中央纵向轴线相对于部件移动。由于工具的直线运动，所述至少一个变形辊抵靠在汽缸孔壁上并且由于接触压力而绕着与中心纵向轴线横向地，特别是垂直地延伸的旋转轴线旋转，从而由于接触压力，汽缸孔壁，特别是至少一个凹槽脊部的塑性变形被实现。
根据权利要求11的方法以简单的方式确保了改进的附着力。通过可相对于工具主体径向移位的至少一个变形辊，以简单的方式调整至少一个变形辊抵靠在缸壁壁上的抵靠压力。结果，可以以可调整的凹槽深度产生轴向凹槽。
根据权利要求12的方法确保了轴向凹槽的快速和简单的生成以改进附着力。由于工具相对于部件的第一直线运动，首先通过汽缸孔壁，特别是至少一个凹槽脊部的塑性变形产生轴向凹槽的第一部分。如果至少一个变形辊与汽缸孔壁脱离接合，则工具通过枢转角度枢转。在此之后，通过第二直线运动产生轴向凹槽的第二部分。重复进行枢转和随后轴向凹槽的产生，特别是直到已经沿着汽缸孔壁的整个周边产生了轴向凹槽。直线运动可以与旋转运动叠加，使得轴向凹槽与中心纵向轴线形成角度α。连续的直线运动特别具有相反的方向。
本发明的另一个目的是提供一种用于引导汽缸活塞的部件，该部件能够以简单的方式改进待涂覆到汽缸孔壁上的涂层的附着力。
该目的通过具有权利要求13的特征的部件来实现。根据本发明的部件的优点对应于根据本发明的方法的已经描述的优点。根据本发明的部件特别地也可以用权利要求1至12中至少一项的特征进行改进。该部件例如是汽缸曲轴箱或汽缸套。
本发明的另一个目的是提供一种用于使待涂覆的汽缸孔壁粗糙化的工具，该工具能够以简单的方式改进待涂覆到汽缸孔壁上的涂层的附着力。
该目的通过具有权利要求14的特征的工具来实现。通过根据本发明的工具，可以在汽缸孔壁中以简单的方式产生轴向凹槽。所产生的轴向凹槽使得待围绕汽缸孔的中心纵向轴线沿周向涂覆到汽缸孔壁的涂层的附着力得到改进。优选将工具插入汽缸孔中，使得主体的中心纵向轴线与汽缸孔的中心纵向轴线平行，特别是同心地延伸。在插入状态下，至少一个变形辊抵靠在汽缸孔壁上。由于工具在中心纵向轴线方向上的直线运动，借助于至少一个变形辊，通过汽缸孔壁的塑性变形而产生轴向凹槽。其中，所述至少一个变形辊以接触压力抵靠在汽缸孔壁上并且由于直线运动而围绕与主体的中心纵向轴线横向延伸的相关旋转轴线旋转。由于所述至少一个变形辊优选相对于所述主体的中心纵向轴线径向地可移位，所以所述接触压力是可调节的，使得相应轴向凹槽的凹槽深度是可调节的。优选地，所述工具具有多个变形辊，所述变形辊在工具主体的周边上可旋转地分布地布置。根据本发明的工具能够通过塑性变形简单地在汽缸孔壁中产生轴向凹槽。
附图说明
本发明的其他特征、优点和细节从以下对多个说明性实施例的描述中显现，其中：
图1示出了根据第一说明性实施例的部件的局部俯视图，该部件用于引导汽缸活塞并且具有界定汽缸孔的汽缸孔壁，
图2示出了汽缸孔壁的透视图，其具有螺旋槽和相关联的凹槽脊部并且具有横向延伸的轴向凹槽，其中为了更好的说明而将汽缸孔壁表示在一个平面中，
图3示出了根据图2的汽缸孔壁的俯视图，
图4示出了沿着图3中的剖切线IV-IV穿过汽缸孔壁的截面，
图5示出了沿着图3中的剖切线V-V穿过汽缸孔壁的截面，
图6示出了根据第二说明性实施例的汽缸孔壁的透视图，其中汽缸孔壁根据图2表示在一个平面中，
图7示出了用于使汽缸孔壁粗糙化并且用于产生轴向凹槽的工具的侧视图，
图8示出了沿着图7中的剖切线VIII-VIII穿过工具的截面。
具体实施方式
下面参考图1至5描述本发明的第一说明性实施例。用于引导汽缸活塞的部件1具有主体2，在主体2中构造有至少一个汽缸孔3。汽缸孔3具有中心纵向轴线4。汽缸孔3由围绕中心纵向轴线4延伸的汽缸孔壁5界定。部件1例如是内燃机的汽缸曲轴箱或汽缸套。部件1或主体2优选由轻金属，特别是铝形成。
在汽缸孔壁5中构造有凹槽6，该凹槽6围绕中心纵向轴线4螺旋地延伸并且由相关联的螺旋延伸的凹槽脊部7限定。汽缸孔壁5限定了周向Φ，该周向Φ在平面E内延伸，该平面E则垂直于中心纵向轴线4。沿周向Φ的位置由角度表征。凹槽6与周向Φ形成螺旋角β，其中，对于螺旋角β：0°<β≤4°，特别是0.1°≤β≤3°，并且特别是0.2°≤β≤2°。
凹槽6具有凹槽底部8和布置在其侧面的凹槽侧面9、10。凹槽底部8相对于汽缸孔壁5限定凹槽深度TN。凹槽侧面9、10在它们之间限定凹槽宽度BN。凹槽宽度BN在凹槽底部8的方向上增大，使得凹槽侧面9、10在径向R上朝向中心纵向轴线4形成用于待涂覆涂层S的第一底切部11。这在图4中示出。同时，凹槽侧面9、10形成凹槽脊部侧壁。图1、图4和图5中示出了待涂覆涂层S。
在汽缸孔壁5中进一步构造有轴向凹槽12。轴向凹槽12横向于凹槽6延伸并因此构造在凹槽脊部7中。轴向凹槽12特别地相互平行和/或与凹槽6垂直地延伸。轴向凹槽12与中心纵向轴线4形成角度α，其中：-60°≤α≤60°，特别是-20°≤α≤20°，并且特别是-10°≤α≤10°。轴向凹槽12与至少一个凹槽6形成角度γ，其中优选地：30°≤γ≤150°，特别是70°≤γ≤110°，并且特别是80°≤γ≤100°。
轴向凹槽12具有朝相应凹槽底部13的方向渐缩并且是楔形构造的横截面。轴向凹槽12具有从相应凹槽底部13开始直到汽缸孔壁5的凹槽深度TA。对于凹槽深度TA/TN的比率：0.05≤TA/TN≤2，特别是0.1≤TA/TN≤1，特别是0.2≤TA/TN≤0.9。此外，轴向凹槽12具有相应的凹槽侧面14。在相应的凹槽侧面14之间，轴向凹槽12具有相应的凹槽宽度BA。对于最大沟凹槽宽度BA/BN的比率：0.05≤BA/BN≤2，特别是0.2≤BA/BN≤1.5，特别是0.4≤BA/BN≤1。
凹槽脊部7在周向Φ上具有分别延伸经过360°的多个凹槽脊部部环绕体W。轴向凹槽12沿凹槽脊部环绕体W中的直线G构造。凹槽脊部7具有凹槽脊部宽度BS。轴向凹槽12因此在整个凹槽脊部宽度BS上延伸。轴向凹槽12沿周向Φ以一定间隔设置。轴向凹槽12特别在周向Φ上分布在汽缸孔壁5的整个周长上。轴向凹槽12具有角间距其中：特别是特别是优选地，轴向凹槽12沿着直线G和/或在周向Φ上延伸，相邻的轴向凹槽12彼此平行延伸。
相应的轴向凹槽12的凹槽侧面14在周向Φ上形成用于待涂覆的涂层S的相应第二底切部15。同时，凹槽侧面14形成凹槽脊部壁，其用于使得要涂覆的涂层S能够在周向Φ上附着。这在图5中示出。
在平行于中心纵向轴线4延伸的轴向A上，凹槽6还形成第三底切部。第三底切部16特别地由凹槽侧面9、10形成，凹槽侧面9、10同时也是凹槽脊部侧壁。这在图5中示出。
下面参考图6描述本发明的第二说明性实施例。与根据第一说明性实施例的部件1不同，在轴向凹槽12旁边的凹槽脊部7形成延伸到凹槽6中的相应的材料突起部17。材料突起部17在周向Φ上形成用于待涂覆涂层S的相应的第四底切部18。关于根据本发明的部件1的进一步的结构和进一步的工作方法，参考前面的说明性实施例。
下面描述一种粗糙化待涂覆汽缸孔壁5的方法：
在汽缸孔壁5中产生螺旋形延伸的槽6和相关的凹槽脊部7。为此，将加工工具插入汽缸孔3中，该工具相对于部件1围绕中心纵向轴线4旋转，并且同时沿中心纵向轴线4直线地移动。加工工具构造为金属切削加工工具和/或成形加工工具。凹槽6因此通过汽缸孔壁5的机加工和/或塑性变形而产生。凹槽6例如仅通过借助于具有成型切削刃的金属切削加工工具进行加工而产生。第一底切部11特别地由金属切削加工工具的成型切削刃和/或通过成型加工工具产生。螺旋角β由转速与加工工具的线速度的比率来设定。
此外，产生轴向凹槽12。为此，在下文中也称为粗糙化工具的工具19被插入到汽缸孔3中并且为了产生轴向凹槽12而沿着中心纵向轴线4相对于部件1运动。此外，粗糙化工具19可围绕中心纵向轴线4旋转，使得轴向凹槽12与中心纵向轴线4形成角度α。
可以在凹槽6的产生之前或之后实现轴向凹槽12的产生。优选地，在凹槽6的产生之后实现轴向凹槽12的产生。轴向凹槽12的产生可以通过机加工和/或通过能量照射和/或通过塑性变形来实现。优选地，通过凹槽脊部7的塑性变形来实现轴向凹槽12的产生。
下面描述用于通过汽缸孔壁5的塑性变形产生轴向凹槽12的粗糙化工具19以及相应的粗糙化汽缸孔壁5的方法。粗糙化工具19具有大致圆柱形的工具主体20，该工具主体在机器侧端部以常规方式构造成用于夹紧到机床的工具主轴中。工具主体20具有主体中心纵向轴线21，致动杆22沿着该主体中心纵向轴线21可轴向移动地安装在工具主体20内。在工具主体20上的工件侧端部上，多个变形辊23围绕分别相关联的旋转轴线24可旋转地安装在周边上。粗糙化工具19具有例如四个变形辊23。旋转轴线24垂直于主体中心纵向轴线21延伸。变形辊23可借助致动杆22径向移动至主体中心纵向轴线21。为此，致动杆22例如呈圆锥形构造，使得致动杆22沿着主体中心纵向轴线21的直线移动导致变形辊23的径向移动。替代致动杆22，粗糙化工具19的替代实施例具有弹簧安装在工具主体20上的变形辊23，从而它们可相对于主体中心轴线21径向移动。通过变形辊23的径向位移，变形辊23相对于汽缸孔壁5的接触压力是可设定的。
相应的变形辊23具有辊主体25，在所述辊主体上构造有围绕旋转轴线24延伸的至少一个变形突起部26。在图8中，多个变形突起部26以示例的方式表示。变形突起部26用于汽缸孔壁5或凹槽脊部7的塑性变形。因此，变形突起部26根据轴向凹槽12的期望横截面构造。
下面描述借助于粗糙化工具19产生轴向凹槽12：
粗糙化工具19被插入到汽缸孔3中。变形辊23通过致动杆22或弹簧装置径向移位，使得它们以期望的接触压力抵靠汽缸孔壁5。粗糙化工具19相对于部件1在中心纵向轴线4的方向上直线移位。此外，粗糙化工具相对于部件1的旋转运动可以叠加在该直线运动上。通过变形辊23的变形突起部26，汽缸孔壁5或凹槽脊部7发生塑性变形，从而产生轴向凹槽12的第一部分。通过接触压力，设定楔形轴向凹槽12的凹槽深度TA和凹槽宽度BA。如果已经产生了轴向凹槽12的第一部分，则粗糙化工具19从汽缸孔壁5脱离接合。这例如通过以下方式实现，即粗糙化工具19位于汽缸孔的外部，或变形辊23通过致动杆22的移位不再以塑性变形的方式抵靠在汽缸孔壁5上。此后，粗糙化工具19围绕主体中心纵向轴线21枢转，使得变形辊23布置在汽缸孔壁5的尚未产生轴向凹槽12的区域中。
接下来，产生轴向凹槽12的第二部分。为此，变形辊23借助于致动杆22或弹簧装置径向向外移位，从而它们以期望的接触压力抵靠汽缸孔壁5。此后，粗糙化工具19再次沿着中心纵向轴线4直线地移位，使得变形突起部26使汽缸孔壁5塑性变形并且产生轴向凹槽12的第二部分。粗糙化工具19的直线运动可以再次与旋转运动叠加。优选地，轴向凹槽12的第一部分通过沿第一方向移位而产生，而轴向凹槽12的第二部分通过沿相反的第二方向移位而产生。通过凹槽脊部7的塑性变形，主体2的材料移位到凹槽6中，从而获得材料突起部17。通过粗糙化工具19，可以以简单的方式产生轴向凹槽12和材料突起部17。
对于随后涂覆的涂层S(该涂层作为示例在图1、4和5中示出)，凹槽6和相关联的凹槽脊部7以及轴向凹槽12形成底切部11、15、16和18，使得涂层S在径向R上，在轴向A上，特别是还在周向Φ上具有良好的附着力。通过轴向凹槽12和材料突起部17，特别是周向Φ上的附着力得到显著提高，从而有效地避免了热致应力裂纹或剥离。由于热涂层和/或电机驱动的操作，部件1经受大的温度波动。因此，温度波动特别明显，因为部件1具有低的质量。此外，部件1由轻金属制成并且因此与含铁涂层S相比具有明显更大的热膨胀系数。根据本发明的部件1以及根据本发明的用于粗糙化的方法因此能够显著提高待涂覆到汽缸孔壁5上的涂层S的附着力。

Claims (14)

1.一种用于粗糙化待涂覆的汽缸孔壁的方法，包括以下步骤：
-提供具有汽缸孔(3)和围绕中心纵向轴线(4)延伸的汽缸孔壁(5)的部件(1)，
-产生在所述汽缸孔壁(5)中围绕所述中心纵向轴线(4)延伸的至少一个凹槽(6)以及至少一个相关联的凹槽脊部(7)，使得所述至少一个凹槽脊部(7)在径向(R)上朝向所述中心纵向轴线(4)形成用于待涂覆的涂层(S)的第一底切部(11)，并且
-产生横向于所述汽缸孔壁(5)中的所述至少一个凹槽(6)延伸的轴向凹槽(12)，使得所述至少一个凹槽脊部(7)在围绕中央纵向轴线(4)的周向(Φ)上形成用于待涂覆的涂层(S)的相应第二底切部(15)，并且在至少一个所述轴向凹槽(12)旁边的所述至少一个凹槽脊部(7)形成至少一个材料突起部(17)，所述材料突起部延伸到所述至少一个凹槽(6)中并且在所述周向(Φ)上形成用于待涂覆的涂层(S)的相应附加底切部(18)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个凹槽(6)具有凹槽深度TN并且所述轴向凹槽(12)具有凹槽深度TA，其中：0.05≤TA/TN≤2，特别是0.1≤TA/TN≤1，特别是0.2≤TA/TN≤0.9。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述至少一个凹槽脊部(7)具有凹槽脊部宽度(BS)并且所述轴向凹槽(12)在整个凹槽脊部宽度(BS)上延伸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个凹槽(6)具有凹槽宽度BN并且所述轴向凹槽(12)具有凹槽宽度BA，其中：0.05≤BA/BN≤2，特别是0.2≤BA/BN≤1.5，特别是0.4≤BA/BN≤1。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述轴向凹槽(12)与所述中心纵向轴线(4)形成角度α，其中：-60°≤α≤60°，特别是-20°≤α≤20°，特别是-10°≤α≤10°。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，产生所述至少一个凹槽(6)包括机加工，和/或所述至少一个凹槽(6)具有螺旋角β，其中：0°<β≤4°，特别是0.1°≤β≤3°，特别是0.2°≤β≤2°。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在所述周向(Φ)上，相邻的轴向凹槽(12)具有角间距其中：特别是特别是
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述轴向凹槽(12)具有锥形横截面，所述锥形横截面特别地是楔形构造。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个凹槽脊部(7)具有沿所述周向(Φ)延伸经过360°的多个凹槽脊部环绕体(W)，并且所述凹槽脊部环绕体(W)中的所述轴向凹槽(12)构造成沿着直线(G)定向。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，为了产生所述轴向凹槽(12)，具有至少一个变形辊(23)的工具(19)沿着所述中心纵向轴线(4)移动，并且所述至少一个变形辊(23)围绕横向于所述中心纵向轴线(4)延伸的旋转轴线(24)如此在所述汽缸孔壁(5)上旋转，使得所述至少一个变形辊(23)使所述汽缸孔壁(5)、特别是所述至少一个凹槽脊部(7)塑性变形，以形成所述轴向凹槽(12)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少一个变形辊(23)可旋转地安装在工具主体(20)上并且能够相对于所述工具主体(20)径向移位。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，
产生所述轴向凹槽(12)包括以下步骤：
-沿所述中心纵向轴线(4)移动具有至少一个变形辊(23)的工具(19)，使得所述至少一个变形辊(23)使所述汽缸孔壁(5)、特别是所述至少一个凹槽脊部(7)塑性变形，以形成所述轴向凹槽(12)的第一部分，
-如果所述至少一个变形辊(23)与所述汽缸孔壁(5)脱离接合，则使所述工具(19)枢转；以及
-使所述工具(19)沿所述中心纵向轴线(4)移动，使得所述至少一个变形辊(23)使所述汽缸孔壁(5)、特别是所述至少一个凹槽脊部(7)塑性变形，以形成所述轴向凹槽(12)的第二部分。
13.一种用于引导特别是内燃机的汽缸活塞的部件，具有
-主体(2)，
-构造在所述主体(2)中的至少一个汽缸孔(3)，
-围绕所述至少一个汽缸孔(3)的中心纵向轴线(4)延伸的汽缸孔壁(5)，以及
-在所述汽缸孔壁(5)中围绕所述中心纵向轴线(4)延伸的至少一个凹槽(6)和至少一个相关联的凹槽脊部(7)，所述凹槽脊部在径向(R)上朝向所述中心纵向轴线(4)形成用于待涂覆的涂层(S)的第一底切部(11)，其中，
在所述至少一个凹槽脊部(7)中构造有横向于所述至少一个凹槽(6)延伸的多个轴向凹槽(12)，且
所述至少一个凹槽脊部(7)由于所述轴向凹槽(12)而在围绕所述中心纵向轴线(4)的周向(Φ)上形成用于所述待涂覆的涂层(S)的相应的第二底切部(15)，
其特征在于：
在至少一个所述轴向凹槽(12)旁边的所述至少一个凹槽脊部(7)形成至少一个材料突起部(17)，所述材料突起部延伸到所述至少一个凹槽(6)中并且在所述周向(Φ)上形成用于所述待涂覆的涂层(S)的相应附加底切部(18)。
14.一种用于粗糙化待涂覆的汽缸孔壁的工具，具有
-用于夹紧在工具主轴中的工具主体(20)，
-可旋转地安装在所述工具主体(20)上的至少一个变形辊(23)，其中，
-所述至少一个变形辊(23)沿周向布置在所述工具主体(20)上，
-所述至少一个变形辊(23)的旋转轴线(24)垂直于主体中心纵向轴线(21)延伸，且
-所述至少一个变形辊(23)特别地能够相对于所述主体中心纵向轴线(21)径向移位。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017213045B4 (de) 2017-07-28 2023-02-23 Gühring KG Rollierwerkzeug
DE102019130063B4 (de) * 2019-11-07 2021-07-22 Audi Ag Rotations-Werkzeug zur Erzeugung einer Oberflächen-Rauigkeit
DE102022125066A1 (de) * 2022-09-29 2024-04-04 Hegenscheidt-Mfd Gmbh Verfahren zum Glattwalzen von Werkstückoberflächen

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3133344A (en) * 1962-06-11 1964-05-19 Ben C Keasler Internal knurling of bushing bosses
JP2006181608A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Nissan Motor Co Ltd 円筒状内面の微細加工装置および微細加工方法
CN1878972A (zh) * 2004-12-10 2006-12-13 日产自动车株式会社 切削工具及使用表面粗糙化方法的粗糙化工件
CN101928908A (zh) * 2009-06-25 2010-12-29 福特全球技术公司 金属表面粗化方法、具凹入的表面的工件及内燃机汽缸体
CN103132000A (zh) * 2011-12-01 2013-06-05 福特全球技术公司 以摩擦层涂层的合成组件的制造方法
US20140010977A1 (en) * 2011-08-29 2014-01-09 Ford Global Technologies, Llc Method of making a barbed surface for receiving a thermal spray coating and the surface made by the method

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB842386A (en) 1956-06-02 1960-07-27 Universal Steel Tube Co Ltd An improved means for producing surface finish on the bores of metallic tubes or cylinders
US5622753A (en) * 1996-04-08 1997-04-22 Ford Motor Company Method of preparing and coating aluminum bore surfaces
DE10314249B3 (de) 2003-03-29 2004-10-21 Daimlerchrysler Ag Verfahren zur Vorbereitung einer Oberfläche
JP4103876B2 (ja) * 2004-09-17 2008-06-18 日産自動車株式会社 溶射前処理方法およびエンジンのシリンダブロックならびに溶射前処理装置
JP4617806B2 (ja) 2004-09-28 2011-01-26 日産自動車株式会社 溶射前処理方法
JP4107282B2 (ja) * 2004-10-15 2008-06-25 日産自動車株式会社 溶射前処理方法およびエンジンのシリンダブロックならびに溶射前処理装置
DE102012211074A1 (de) * 2012-06-27 2014-01-02 Gehring Technologies Gmbh Werkzeuge und Verfahren zum mechanischen Aufrauen
US9382868B2 (en) * 2014-04-14 2016-07-05 Ford Global Technologies, Llc Cylinder bore surface profile and process
DE102014006845B4 (de) * 2014-05-13 2016-12-08 Audi Ag Werkzeug zum Aufrauen einer metallischen Oberfläche
DE102014209054A1 (de) * 2014-05-13 2015-11-19 Audi Ag Verfahren und Werkzeug zum mechanischen Aufrauhen einer zylindrischen Oberfläche
US10526996B2 (en) * 2016-08-10 2020-01-07 GM Global Technology Operations LLC Adhesion of thermal spray using compression technique

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3133344A (en) * 1962-06-11 1964-05-19 Ben C Keasler Internal knurling of bushing bosses
CN1878972A (zh) * 2004-12-10 2006-12-13 日产自动车株式会社 切削工具及使用表面粗糙化方法的粗糙化工件
JP2006181608A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Nissan Motor Co Ltd 円筒状内面の微細加工装置および微細加工方法
CN101928908A (zh) * 2009-06-25 2010-12-29 福特全球技术公司 金属表面粗化方法、具凹入的表面的工件及内燃机汽缸体
US20140010977A1 (en) * 2011-08-29 2014-01-09 Ford Global Technologies, Llc Method of making a barbed surface for receiving a thermal spray coating and the surface made by the method
CN103132000A (zh) * 2011-12-01 2013-06-05 福特全球技术公司 以摩擦层涂层的合成组件的制造方法

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