CN111867766A - 用于加工工件的方法和组件 - Google Patents

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Abstract

用于加工带有尤其在钻孔中的表面的工件(10)的方法，带有凹槽(14)和处在其间的桥接部(16)的凹槽结构(12)被引入到该表面中，其中，在凹槽结构(12)处可能构造有非期望的毛刺(18)，其特征在于，为了检查且确定毛刺(18)的形成设置有测量设备(20)，其将光线(24)发出到凹槽结构(12)的表面处且接收由表面所反射的光线(26)，其中，毛刺形成的程度取决于所反射的光线(26)被确定。

Description

用于加工工件的方法和组件
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于加工带有表面(尤其在钻孔中)的工件的方法，在该表面中引入有带有凹槽和处在其间的桥接部(Steg，有时称为肋状部)的凹槽结构(Rillenstruktur)，其中，在凹槽结构处可能构造有非期望的毛刺。
此外，本发明涉及一种根据权利要求9的前序部分的带有用于将带有凹槽和处在其间的桥接部的凹槽结构引入到工件表面中的材料去除装置的用于加工工件的组件。
背景技术
在金属工件的情形中，对于确定的使用目的而言可要求表面涂层。例如在由铝材料构成的发动机缸体(Motorblock，有时称为发动机组)的情形中，气缸导轨(Zylinderlaufbahn，有时称为气缸工作面)表面涂层可能是必要的，以便于与活塞环/活塞构成功能稳固的摩擦系统。为此如下是已知的，即，例如通过等离子喷射涂覆金属表面涂层。如下证实是特别适宜的，即，将涂层材料与基础材料(即铝材料)以形状配合的方式相互连接。为了该目的，待涂层的表面被激活、即被粗糙化或设有定义的凹槽结构。
这样的方法例如由申请人的EP 3 132 893 A1得悉，其中，宏观轮廓元素被引入到待涂层的表面中。
由DE 10 2013 211 324 A1已知用于激活表面的如此的宏观轮廓元素的不同轮廓形状，例如带有矩形轮廓或燕尾轮廓的凹槽结构。这些凹槽结构利用切削加工工具在涂层之前被切入到待涂层的表面中。
在该机械加工的情形中在凹槽结构处可能形成非期望的毛刺。这些毛刺可能是对于在紧接着涂层的情形中的层缺陷而言的出发点。因此，在毛刺的区域中层可能不够地或太高地构造，从而在工件处形成缺陷部位。尤其在发动机缸体处的气缸导轨的涂层的情形中，涂层经受高的热负荷和机械负荷，从而这样的涂层缺陷是不可接受的。这样的涂层缺陷可能在发动机运行中构造成更大的损伤部位，其在最差的情况中可能导致发动机整体的故障。
在生产中因此如下是必要的，即，鉴于毛刺在凹槽结构处的构造监控工件且确定构造成的毛刺高度。如下是已知的，即，要么经由显微照片(Schliffbild)、即经由破坏性检测(zerstörende Prüfung)，要么经由单独制作的印模料(Abdruckmassen)在光学显微镜下检测这些毛刺高度。这样的后置的检查是麻烦的，从而这些检查一般而言不在每个工件处、而是基于统计方法间断地在一定数量的加工之后、例如在每50个构件之后才被执行。在已知的检测的情形中因此相对较晚地获得关于一个生产批次的构件质量的反馈。生产往往被中断，直至存在对于一个生产批次而言的测量结果。此外，在这样的统计方法的情形中基本危险在于如下，即，令人意外的偏差未被或较晚才被探测。
发明内容
本发明基于如下目的，即，说明一种用于加工在构造凹槽结构的情形下的工件的方法和组件，在其中非期望的毛刺的构造可被高效且可靠地检查。
根据本发明，该目的一方面通过一种带有权利要求1的特征的方法且另一方面利用一种带有权利要求9的特征的组件来实现。本发明的优选的实施形式在相应从属的权利要求中进行说明。
根据本发明的方法的特征在于如下，即，为了检查且确定毛刺的形成设置有测量设备，其将光线发出到凹槽结构的表面处且接收由表面所反射的光线，其中，毛刺形成的程度取决于所反射的光线被确定。
根据本发明的方法可无损地且进而高效地在各个工件或甚至所有工件处被执行。在此，本发明基于如下认识，即，毛刺在待引入的凹槽结构处的构造且其高度在以光线照射的情形中具有对工件表面的反射特性的影响。根据本发明设置有一种测量设备，其将光线发出到凹槽结构的表面处且又接收由此所反射的光线，其中，所反射的光线的份额是对于在工件处的毛刺形成而言的程度。
本发明的一种优选的实施形式在于如下，即，毛刺形成借助于测量设备的确定同时或紧邻在凹槽结构的引入之后被执行。在此，测量设备可紧邻在加工装置处或紧邻在该加工装置下游。由此可优选在每个工件处迅速确定毛刺形成。这提供了如下可能性，即，反作用于开始的(einsetzend)过量的毛刺形成。因此，根据本发明的方法可有助于减少废件或总地甚至有助于零缺陷生产。
原则上，对于测量设备而言可使用任意形式的光线，尤其同样可使用单色光线。特别可靠的测量结果根据本发明的一种改进方案由此得出，即，光线是彩色的。
另外如下在原则上是可能的，即，测量设备具有至少一个单独的光源和至少一个单独的用于接收所反射的光线的传感器。根据本发明的一种实施形式如下是优选的，即，测量设备具有至少一个共焦点传感器(konfokale Punktsensor)，其发出且接收光线。优选地，在此共焦点传感器与物镜垂直地布置在待检验的表面上方。通过光源和点传感器的共焦布置可确定鉴于光线在表面处的反射且进而相对毛刺形成的特别可靠的值。
根据本发明的一种实施形式在此作如下设置，即，在所反射的光线相对所发出的光线之间的比例的减小被看作对于毛刺形成增加而言的程度。在此可由此出发，即，大致光滑的且进而无毛刺的表面将较高份额的所发出的且优选垂直入射的光线再次垂直反射回。毛刺形成越强地出现，于是毛刺越多且/或越高，光线由毛刺侧边被越多地在侧向上偏转，从而使得这些光线不再回到至测量设备。该散射效应越大，毛刺构造越高。
原则上，凹槽结构可以任意合适的方式被引入到工件的表面中，例如同样可借助于激光。按照根据本发明的方法的一种实施变体方案，一种用于加工工件的特别经济的方法在于如下，即，凹槽结构利用材料去除工具、尤其铣削头(Fräskopf)或车刀(Drehmeißel)被引入。带有铣削头或车刀(也被称作凹槽车刀(Einstechmeißel))的相应的材料去除装置是充分已知的。该切削加工是特别经济的，然而同样与毛刺形成的增加的风险相联系。
如下是本发明的认识，即，还不是每个在被引入的凹槽结构处的毛刺对于紧接着的涂层而言是不利的。而是较小的毛刺甚至可能有助于与被涂覆的涂层的更好的相互连接效应。根据本发明的一种实施变体方案如下是优选的，即，在达到预先给定的对于所反射的光线而言的值的情形中材料去除工具被重新调整且/或被更换。以该方式可在过量的毛刺形成之前及时地在材料去除的生产步骤和凹槽结构的制造中进行干预。因此在较长时间段上同样可反作用于非期望地较大毛刺的形成。
此外如下按照根据本发明的方法的一种改进方案是有利的，即，在凹槽结构的引入和检查之后涂层被涂覆到该凹槽结构上。在此，该涂层尤其是金属涂层，其通过喷射金属颗粒、尤其根据等离子喷射方法来涂覆。
鉴于用于加工工件的组件，本发明的特征在于如下，即，为了检查且确定毛刺在凹槽结构处的形成设置有测量设备，其构造用于将光线发出到凹槽结构的表面处且接收由表面所反射的光线，其中，毛刺形成的程度取决于所反射的光线可被确定。
根据本发明的组件可尤其被用于执行先前所描述的根据本发明的方法。在此，其可获得先前所描述的优点。
根据本发明所设置的测量设备自身可具有计算单元，其取决于测量值确定毛刺形成的还允许的或不再允许的程度。补充地或备选地，测量设备同样可与总组件的中央计算单元、尤其控制单元相连接，通过其评估测量设备的测量值且根据预先给定的程序结构作出用于继续该方法或用于中断、例如用于更换材料去除工具的决定。
原则上，测量设备可在材料去除装置的下游。为了高效的加工流程，根据本发明的一种改进方案作如下设置，即，测量设备布置在材料去除装置处。因此，总的来说可非常迅速地检查加工结果且尤其在下一加工过程的情形中已经或甚至还在运转的加工过程的情形中实现工具的修正、尤其重新调整或更换。
在此，如下根据本发明的一种实施变体方案是特别有利的，即，凹槽结构利用至少一个材料去除工具被引入到工件中且设置有指示件(Anzeige)，其取决于测量设备的测量结果指示什么时候更换至少一个材料去除工具。取决于指示件，然后例如操作人员可迅速更换材料去除工具。备选地，该组件同样可如此地构造，即，通过控制设备引入自动更换过程。
原则上，测量设备具有至少一个光源和至少一个光敏传感器。本发明的一种优选的实施形式在于如下，即，测量设备具有至少一个共焦点传感器，其发出且接收光线。在此，共焦点传感器优选垂直地布置在待检验的工件表面上。在此，点传感器不仅充当用于将光线优选垂直发出到工件表面上的光源且用于共焦地接收垂直由表面所反射的光线。在此，点传感器可装备有相应的用于共焦工作方式的物镜。
测量设备或至少一个点传感器可布置在支架上，该支架尤其在测量的情形中相对于工件的表面可移动。
附图说明
本发明在下面借助一个优选的实施例作进一步说明，其示意性地在附图中被示出。
具体实施方式
唯一的附图强烈示意性地显示了工件10的放大的部分截面视图，在其中带有在横截面上呈燕尾状的桥接部16和处在其间的凹槽14的凹槽结构12被材料去除地引入到表面中。凹槽结构12被强烈放大地示出，其中，真实的工件10可以是带有若干毫米或在一毫米以下的凹槽深度的宏观凹槽结构。示意性显示的工件10可尤其是带有气缸孔的发动机缸体，在其孔壁中引入有凹槽结构12。
借助于由其强烈示意性地示出的共焦点传感器22的测量设备20，光线24大致垂直地被发出到凹槽结构12的表面上、尤其到桥接部16的上侧上。光线24在凹槽结构12的表面处被反射且作为反射光线26可到达回到测量设备20的共焦点传感器22中。在此，凹槽结构12的表面越光滑，到达回到共焦点传感器22中的反射光线26的份额越高。
在将凹槽结构12材料去除地引入到工件10的表面中的情形中，尤其取决于加工工具的状态然而同样取决于相应工件10的材料可能形成非期望的毛刺18、尤其在凹槽结构12的桥接部16处，如直观地在图右侧上所示出的那样。
如果测量设备20的点传感器22被移动经过带有毛刺18的表面区域，相反于光滑的表面，所发出的光线24的部分被发射到毛刺18的侧面处作为侧向上反射的光线26b。因此，该光线由测量设备20的共焦点传感器22不再可被接收和探测。仅垂直反射的光线26a的部分到达回到点传感器22中。
测量设备20无论如何与未示出的控制设备或计算单元一起构造，取决于在所发出的光线24与所反射的光线26的到达回到点传感器22中的部分之间的比例表明了在工件10的凹槽结构12处的毛刺18的程度、尤其数量和/或尺寸。取决于测量的结果，于是例如指示在凹槽结构12的引入的先前的加工步骤中的加工工具的必要更换的信号可被发出或这样的更换被自动地引起。
紧接于测量可实现带有凹槽结构12的工件10的表面的表面涂层。这尤其可通过被熔化的金属颗粒通过充分已知的喷射方法的喷射实现。

Claims (12)

1.用于加工带有尤其在钻孔中的表面的工件(10)的方法，带有凹槽(14)和处在其间的桥接部(16)的凹槽结构(12)被引入到该表面中，其中，在所述凹槽结构(12)处可能构造有非期望的毛刺(18)，其特征在于，为了检查且确定毛刺(18)的形成设置有测量设备(20)，其将光线(24)发出到所述凹槽结构(12)的表面处且接收由所述表面所反射的光线(26)，其中，所述毛刺形成的程度取决于所反射的光线(26)被确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述毛刺形成的确定借助于所述测量设备(20)同时或紧邻在所述凹槽结构(12)的引入之后被执行。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述光线(24)是彩色的。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述测量设备(20)具有至少一个共焦点传感器(22)，其发出且接收所述光线(24,26)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在所反射的光线(26)相对所发出的光线(24)之间的比例的减小被看作对于所述毛刺形成的增加而言的程度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述凹槽结构(12)利用材料去除工具、尤其铣削头或车刀被引入。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在达到对于所反射的光线(26)而言的预先给定的值的情形中所述材料去除工具被重新调整且/或被更换。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，在引入且检查所述凹槽结构(12)之后涂层被涂覆到该凹槽结构上。
9.用于尤其按照根据权利要求1至8中任一项所述的方法加工工件的组件，带有用于将带有凹槽(14)和处在其间的桥接部(16)的凹槽结构(12)引入到所述工件(10)的表面中的材料去除装置，其特征在于，为了检查且确定毛刺(18)在所述凹槽结构(12)处的形成设置有测量设备(20)，其构造用于将光线(24)发出到所述凹槽结构(12)的表面处且接收由所述表面所反射的光线(26)，其中，所述毛刺形成的程度可取决于所反射的光线(26)被确定。
10.根据权利要求9所述的组件，其特征在于，所述测量设备(20)布置在所述材料去除装置处。
11.根据权利要求9或10所述的组件，其特征在于，所述凹槽结构(12)利用至少一个材料去除工具被引入到所述工件(10)中，且设置有指示件，其取决于所述测量设备(20)的测量结果指示什么时候更换所述至少一个材料去除工具。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的组件，其特征在于，所述测量设备(20)具有至少一个共焦点传感器(22)，其发出且接收所述光线(24,26)。
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