CN111683789B - 用于加工曲轴箱的方法以及加工设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于加工曲轴箱的方法，其包括下述步骤：提供加工设备，该加工设备包括机械加工单元以及冷却和/或冲洗系统，该冷却和/或冲洗系统设置用于冷却和/或冲洗机械加工单元或待加工表面；借助机械加工单元在曲轴箱的气缸壁(10)中引入结构(40)；使用冷却和/或冲洗系统的流体流至少局部地使所述结构(40)变形。

Description

用于加工曲轴箱的方法以及加工设备
技术领域
本发明涉及一种用于加工曲轴箱的方法及加工设备。
背景技术
如今，内燃机的气缸工作表面通常设有涂层，该涂层例如借助热喷涂方法、如电弧丝喷涂来施加。为了使该涂层更好地得以保持，应在涂层之前“活化”气缸表面。该活化例如包括在气缸壁中引入例如以凹槽和接片形式的结构。该引入例如机械地进行。例如在WO2015/003790A1中公开了一种相应的刀具，该文献涉及一种用于加工内燃机气缸壁的方法，为此使用环形锯片。然而，在此所产生的、例如矩形的凹槽通常仍不足以可靠地附着，因此在另一加工步骤中使所产生的结构变形，从而形成侧凹，这些侧凹尤其是有利于与稍后施加的涂层形成形锁合。在上述文献中为此提出一种滚压刀具。但原则上使用多种刀具或概括来说实现多级加工在制造技术上十分复杂。此外，刀具、尤其是上述滚压刀具的磨损不可忽略。
发明内容
因此，本发明的任务是，消除上述缺点并提供一种用于加工曲轴箱的快速且低成本的方法以及相应的加工设备。
所述任务通过本发明的方法和通过本发明的加工设备来解决。
根据本发明，用于加工曲轴箱的方法包括下述步骤：
提供加工设备，该加工设备包括机械加工单元以及冷却和/或冲洗系统，该冷却和/或冲洗系统设置用于冷却和/或冲洗机械加工单元或待加工表面，所述机械加工单元包括多个沿环周分布的分离元件，沿环周在所述分离元件之间设置有至少一个流体出口，流体出口是加工设备的冷却和/或冲洗通道，所述冷却和/或冲洗系统从加工设备的冷却和/或冲洗通道通出；
借助机械加工单元向曲轴箱的气缸壁中引入结构；
使用冷却和/或冲洗系统的流体流至少局部地使所述结构变形。
根据一种实施方式，所述加工设备是用在内燃机曲轴箱气缸中或上的切削刀具，该切削刀具设计用于在气缸壁中产生(矩形)凹槽或概括来说凹部，所述凹槽或凹部优选无斜度地沿气缸壁延伸。这具有以下优点：即使在气缸的端部区域中也产生均匀的(表面)结构。如果凹槽具有斜度，则可能会在气缸的端部区域中产生较大的、没有凹槽的区域或表面(参照螺纹的末端)。但根据一种实施方式也可规定，设置有具有斜度的凹槽。另外，凹槽并非必须是矩形的。重要的是，有利地利用冷却和/或冲洗系统、尤其是优选加工设备的已有流体流来使通过机械加工单元产生的、例如以上述(矩形)凹槽形式的结构至少局部地变形、形变或塑性变形。适宜的是，尤其是这样变形，使得形成侧凹，其已证明是特别有利的，因为稍后例如借助热喷涂方法、如电弧丝喷涂所施加的层或涂层可与这种几何结构能够夹紧。适宜的是，流体流用于使通过机械加工单元引入的结构这样形变或变形、尤其是塑性变形，使得实现与涂层的宏观夹紧。适宜的是，基于流体流产生一个或多个流体射流并且使其这样对准气缸壁，使得实现希望的变形。在当前，可以说在流体流“离开”加工设备或刀具时，将其称为“流体射流”。使用冷却和/或冲洗系统的流体流尤其是具有以下优点：它完全无磨损且易于调整，例如通过控制变量(脉动频率、压力和/或在流体流或流体射流中的颗粒含量)进行调整。
相应地，该方法优选随后包括下述步骤：
借助热喷涂方法、如电弧丝喷涂来施加涂层。
在此也可使用其它喷涂方法、如冷气喷涂。
根据一种优选实施方式，该方法包括下述步骤：
产生至少一个用于变形的、脉动的流体射流。适宜的是，冷却和/或冲洗系统的流体流用于产生脉动的流体射流或其变形为脉动的流体射流。通过使流体流或流体射流的脉动可在其中实现很大的动能，由此可使结构形变或变形。
通过在流体流或流体射流中添加固体或颗粒可附加地增强此效果。相应地该方法优选包括下述步骤：
将颗粒引入流体流或(所述至少一个)流体射流中。
颗粒可以是玻璃珠或刚玉或类似物。
根据一种实施方式，该方法包括下述步骤：
借助所述至少一个流体射流使气缸壁和/或结构粗糙化。
所述结构不仅可有利地变形或形变。适宜的是，尤其是也通过添加上述颗粒或固体来附加地使所述结构粗糙化。相应地，通过流体流或流体射流不仅可有利地实现宏观夹紧，而且也可以例如以气缸壁或结构粗糙化的形式实现微观夹紧。
根据一种实施方式，该方法包括下述步骤：
产生扇形的流体射流。
根据一种实施方式，扇形的流体射流这样定向，使得其沿气缸轴线定向，由此可以说沿高度方向大表面地加工气缸壁。
根据一种实施方式，该方法包括下述步骤：
借助机械加工单元形成矩形凹槽、尤其是相对于气缸轴线没有斜度的矩形凹槽。
但除此之外也可设置其它横截面形状、如圆形或三角形或点状或狭缝形等。概括来说，所述结构尤其是以一系列凹槽和接片或凸起和凹部为特征的表面结构，即适合于如此形变或变形的结构，使得能够尽可能地产生侧凹，其已证明对于稍后的(热)涂层是特别有利的。
本发明还涉及一种用于表面活化的加工设备或刀具，其包括机械加工单元以及冷却和/或冲洗系统，机械加工单元构造用于在曲轴箱的气缸壁中产生结构，并且所述加工设备包括附加系统，该附加系统设计用于使用冷却和/或冲洗系统的流体流使所述结构变形，所述机械加工单元包括多个沿环周分布的分离元件，沿环周在所述分离元件之间设置有至少一个流体出口，流体出口是加工设备的冷却和/或冲洗通道，所述冷却和/或冲洗系统从加工设备的冷却和/或冲洗通道通出。根据一种实施方式，这涉及一种尤其是具有内部冷却的切削刀具。用于冷却和冲洗刀具或待加工构件表面的冷却或冷却系统有利地从刀具的冷却和/或冲洗通道通出并且用于使通过刀具或加工设备产生的结构变形。适宜的是，所述附加系统设计用于例如通过相应阀系统使冷却和/或冲洗介质产生脉动。适宜的是，将这种阀系统集成到现有设备方案或现有加工设备中，换言之可进行改装。技术实现在此可以以多种方式进行。重要的是，通过使用冷却和/或冲洗系统或以非常简单的方式对其进行改造或调整，加工设备可快速且有效地加工曲轴箱。
根据一种实施方式，机械加工单元包括多个沿环周分布的分离元件。根据一种实施方式，这些分离元件沿气缸轴线定向，并且根据一种实施方式，它们具有例如梳状的轮廓，以便在曲轴箱的气缸壁中产生凹槽。作为替代方案，机械加工设备也可具有一个或多个锯片，其必要时沿刀具的竖直轴线或气缸轴线设置。也可想到其它或替代的实施方式。
根据一种实施方式，在沿环周设置的分离元件之间设置有至少一个、优选多个流体出口。适宜的是，流体出口是已经提到的加工设备冷却和冲洗通道，其可能本来就已存在。但通过附加系统这样改变流体流，尤其是通过产生脉动来改变，使得流体流也适合于使通过机械加工单元产生的结构变形或形变。
根据一种实施方式，多个流体出口例如沿上述气缸轴线设置成一排。这尤其是结合上述沿环周分布的分离元件在变形性能方面已证明是特别有利的。
附图说明
结合该方法提及的优点和特征也适用于加工设备，反之亦然。其它优点和特征从下述参考附图对方法或加工设备的实施方式说明中给出。不同特征可在本发明范围内彼此组合。附图如下：
图1：加工设备的示意性细节图，其机械加工单元嵌入气缸壁中；
图2：借助流体射流的变形过程的示意图；
图3：加工设备的一种实施方式的示意图。
具体实施方式
图1示出曲轴箱、尤其是气缸壁10的局部视图，其中附图标记Z表示气缸轴线。附图标记20表示在其它方面未进一步示出的加工设备的机械加工单元的分离元件的示意性截面，所述加工设备设置用于在气缸中引入凹槽42。由此产生沿气缸轴线Z的一系列接片44和凹槽42，从而形成结构40。
图2现在示出如何通过流体射流50使所述结构或尤其是接片44变形或塑性变形，在此一方面使气缸壁10的表面粗糙化，该过程必要时也可通过将颗粒加入到流体射流50中来加强，并且另一方面使接片这样变形，以产生侧凹。
图3示意性示出加工设备或加工设备的一(刀具)段，该加工设备包括机械加工单元，该机械加工单元在在此所示的实施方式中例如具有沿环周设置的分离元件20。这些分离元件具有(在此未示出)例如梳状的轮廓(也参见图1)，用以产生如图1和2所示的凹槽或接片。附图标记52表示流体出口，这些流体出口沿加工设备的旋转轴线R或沿在此未示出的气缸轴线延伸，并且这些流体出口沿环周设置在分离元件20之间。经由流体出口52，流体射流优选以脉动的方式被施加到气缸壁上，由此可使(例如机械地)引入的结构如图2所示变形。如开头所提的，图3中可见的构件例如是加工设备的一刀具段，加工设备可沿加工设备的旋转轴线R上下叠置地具有多个这种刀具段。内部冷却和/或冲洗系统未进一步示出。适宜的是，可简单地改装现有或既有加工设备或者可简单地将附加系统集成到现有设备方案中，该附加系统设计用于使用冷却和/或冲洗系统的流体流使通过机械加工单元产生的结构变形。在此，使用冷却和/或冲洗系统的流体流尤其是具有下述优点：它完全无磨损且易于调整，例如通过控制变量(脉动频率、压力或在流体流中的颗粒含量)进行调整。
附图标记
10 气缸壁
20 分离元件
30 刀具段
40 结构
42 凹槽
44 接片
50 流体射流
52 流体出口
R 旋转轴线
Z 气缸轴线

Claims (8)

1.用于加工曲轴箱的方法，其包括下述步骤：
提供加工设备，该加工设备包括机械加工单元以及冷却和/或冲洗系统，该冷却和/或冲洗系统设置用于冷却和/或冲洗机械加工单元或待加工的表面，所述机械加工单元包括多个沿环周分布的分离元件(20)，沿环周在所述分离元件(20)之间设置有至少一个流体出口(52)，流体出口(52)是加工设备的冷却和/或冲洗通道，所述冷却和/或冲洗系统从加工设备的冷却和/或冲洗通道通出；
借助机械加工单元向曲轴箱的气缸壁(10)中引入结构(40)；
使用冷却和/或冲洗系统的流体流至少局部地使所述结构(40)变形。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法包括步骤：产生至少一个脉动的流体射流(50)以用于变形。
3.根据权利要求2所述的方法，该方法包括步骤：将颗粒引入所述至少一个流体射流(50)中。
4.根据权利要求2或3所述的方法，该方法包括步骤：借助所述至少一个流体射流(50)使气缸壁(10)和/或所述结构(40)粗糙化。
5.根据权利要求2或3所述的方法，该方法包括步骤：产生扇形的流体射流(50)。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，该方法包括步骤：借助机械加工单元来形成矩形的凹槽(42)。
7.用于表面活化的加工设备，其包括机械加工单元以及冷却和/或冲洗系统，其中，所述机械加工单元设计用于在曲轴箱的气缸壁(10)中产生结构(40)，并且加工设备包括附加系统，该附加系统设计用于使用冷却和/或冲洗系统的流体流使所述结构(40)变形，所述机械加工单元包括多个沿环周分布的分离元件(20)，沿环周在所述分离元件(20)之间设置有至少一个流体出口(52)，流体出口(52)是加工设备的冷却和/或冲洗通道，所述冷却和/或冲洗系统从加工设备的冷却和/或冲洗通道通出。
8.根据权利要求7所述的加工设备，其中，多个流体出口(52)设置成一排。
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