DE102006045275B3

DE102006045275B3 - Verfahren zur Herstellung eines Produktes, Produkt sowie Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102006045275B3
Application number: DE102006045275A
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl.-Ing. Schnell; Hans-Werner Dr. Hoffmeister
Original assignee: Technische Universitaet Braunschweig
Current assignee: Guehring KG
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2026-09-23
Also published as: DE102006045275C5; WO2008034419A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Produktes (20) mit einem Grundkörper, dessen Oberfläche mit einem Schneidwerkzeug (11, 12) spanabhebend unter Ausbildung eines Hinterschnittes bearbeitet und anschließend beschichtet wird, wobei mit einem zweiten, spanabhebenden Schneidwerkzeug ein zweiter Hinterschnitt (22) in die Oberfläche eingebracht wird, der zu dem ersten Hinterschnitt (21) entgegengesetzt orientiert ausgerichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Produktes, ein Produkt als solches sowie ein Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens.
An tribologisch hoch beanspruchten Oberflächen, beispielsweise Laufflächen für Lager oder Kolben in Verbrennungskraftmaschinen oder auch ebenen Gleitflächen werden zur Verringerung des Verschleißes Beschichtungen aufgebracht, um die Oberfläche mit gewünschten Eigenschaften z.B. bezüglich des tribologischen Verhaltens oder des Verschleißes zu versehen, die der Grundwerkstoff nicht aufweist. Neben beispielsweise elektrochemischen Beschichtungsverfahren ist es bekannt, dass eine thermische Spritzschicht auf eine Oberfläche eines Grundkörpers oder Substrates aufgebracht wird. Dabei wird ein Ausgangsmaterial, das in Draht oder Pulverform vorliegen kann, beim Beschichtungsvorgang verflüssigt und über einen Gasstrom auf die Oberfläche des Grundkörpers oder Substrates beschleunigt, auf der dann eine Verklammerung der einzelnen Partikel erfolgt. Das Beschichtungsmaterial kann in Draht- oder Pulverform vorliegen. Es handelt sich dabei um so genannte thermische Spritzverfahren.
Um ein Anhaften des Beschichtungsmateriales auf dem Grundkörper zu ermöglichen bzw. zu verbessern, werden die Bauteiloberfläche, insbesondere Zylinderlaufflächen in Motorgehäusen oder Pleuellagerflächen vorbehandelt. Für die Funktionalität des beschichteten Produktes bzw. Bauteiles ist es eine unabdingbare Vorraussetzung, dass die Beschichtung oder Spritzschicht eine feste Verbindung mit dem Grundkörper eingeht, da nur so gewährleistet werden kann, dass sich die Beschichtung während des Betriebs nicht löst, wodurch schwerwiegende Folgeschäden vermieden werden.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zum Aufrauen von Zylinderlaufflächen in Leichtmetallmotorengehäusen bekannt, beispielsweise das Aufrauen durch einen Strahlprozess, wie Korund- und Wasserstrahlen, oder durch eine chemische Behandlung der Laufflächen. Diese Verfahren haben den Nachteil, dass hohe Anlage- und Nachbereitungskosten anfallen und im Falle einer chemischen Vorbelastung umweltschädliche Rückstände entstehen, die aufwendig recycelt oder entsorgt werden müssen.
Als weiteres Oberflächenvorbehandlungsverfahren ist ein mechanisches Verfahren bekannt, bei dem die Oberfläche zerspant wird. Die DE 102 56 460 A1 beschreibt ein Herstellungsverfahren für ein Produkt mit einem aufgespritzten Beschichtungsfilm, bei dem zur Vorbereitung der Oberflächen ein Gewinde in eine zylindrische Oberfläche geschnitten wird, bei dem die Späne nicht nur, wie bei einem herkömmlichen Gewindeschneiden, in dem Vertiefungsteil gebildet werden, sondern eine gleichmäßige Spanbildung erfolgt, wobei ein Gratteil geschabt wird, so dass eine aufgebrochene Oberfläche an dem verbleibenden Bereich des gebrochenen Gratteils erzeugt wird. Das Gewinde wird dabei mit einem herkömmlichen Drehmeißel erzeugt. Die WO 02/40850 A1 beschreibt ein ähnliches Verfahren.
Aus der WO 2006/061710 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer aufgerauten Oberfläche bekannt, bei der über ein Ausbohrwerkzeug eine zylindrische Innenoberfläche aufgeraut wird. Das Ausbohrwerkzeug ist mit einer Wendeschneidplatte mit einer spitz zulaufenden Hauptschneide ausgestattet, auf deren Ober- und Unterseite Vorsprünge ausgebildet sind, die eine Kontur in dem Grundkörper bzw. Werkstück erzeugen, die einen Hinterschnitt aufweist. Auch hier werden Gratspitzen abgerissen, so dass neben einer durch das Schneidwerkzeug definiert erzeugten Oberfläche ungleichmäßige Oberflächenstrukturen im Bereich der abgebrochenen Spitzen erzeugt werden.
Durch das Abreißen einzelner Oberflächenflankenpartikel entsteht eine stochastisch zerklüftete Oberfläche, deren Hafteigenschaften Schwankungen unterworfen sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren, ein Produkt sowie ein Werkzeug bereitzustellen, mit denen eine verbesserte und definierte Haftzugfestigkeit einer Beschichtung bereitgestellt werden kann. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Produkt mit den Merkmalen des Anspruchs 14 sowie ein Werkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Unteransprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Produktes mit einem Grundkörper, dessen Oberfläche mit einem Schneidwerkzeug spanabhebend unter Ausbildung eines Hinterschnittes bearbeitet und anschließend beschichtet wird, sieht vor, dass mit einem zweiten, spanabhebenden Schneidwerkzeug ein zweiter Hinterschnitt in die Oberfläche eingebracht wird, der zu dem ersten Hinterschnitt entgegengesetzt orientiert ausgerichtet ist. Durch dieses Verfahren ist es möglich, eine Oberfläche mit einer mechanischen Hafttopograhie zur Vorbereitung eines Beschichtungsprozesses, insbesondere eines thermischen Spritzens, zu erzeugen, bei dem eine definierte Oberflächentopographie in der zu beschichtenden Bauteiloberfläche erzeugt wird. Diese Oberflächentopographie sorgt dafür, dass sich die Spritzschicht mechanisch mit der Oberfläche des Grundkörpers verklammert und somit die Schichthaftung, die zur Gewährleistung der Schichtfunktionalität im Betrieb des Produktes benötigt wird, garantiert. Mit dem dargestellten Verfahren ist es möglich, eine eindeutig beschreibbare und reproduzierbare Oberflächenstrukturierung zu erzielen, da durch die beiden spanabhebenden Schneidwerkzeuge eine definierte Kontur bzw. Oberflächenstrukturierung erzeugt wird. Unter einem zweiten Schneidwerkzeug wird dabei eine zweite Schneide verstanden, die getrennt von der ersten Schneide in den Grundkörper eindringt und den zweiten Hinterschnitt erzeugt. Es ist vorgesehen, dass die Hinterschnitte durch Schneidwerkzeuge mit geometrisch bestimmten Schneiden erzeugt werden, beispielsweise mit Wendeschneidplatten, die mit unterschiedlichen Einstellwinkeln zueinander orientiert sind.
Durch den ersten Hinterschnitt kann ein sägezahnartiger 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 Werkzeuge ist es vorgesehen, dass der zweite Hinterschnitt ebenfalls einen sägezahnartigen Querschnitt ausbildet und eine entsprechende Kontur in die Oberfläche des Grundkörpers eingebracht wird. Wenn die beiden Hinterschnitte die gleiche Kontur aufweisen, was angestrebt wird, ergibt die Überdeckung der beiden Konturen der beiden nacheinander ausgeführten, spanabhebenden Schnitte die gewünschte Kontur mit zwei gegensinnig ausgerichteten Hinterschnitten, die eine verbesserte Haftzugfestigkeit der nach der Vorbereitung aufgebrachten Beschichtung an dem Grundkörper gewährleisten.
Die beiden spanabhebenden Schneidwerkzeuge können auf einem gemeinsamen Werkzeugträger angeordnet sein, wobei die Vorschubgeschwindigkeit so gewählt wird, dass das zweite Schneidwerkzeug eine Schneidbahn mit einem festen Abstand und in einem festen Winkel zu der Schneidbahn des ersten Schneidwerkzeuges 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. Werden die Hinterschnitte in einem Ausbohr- oder Drehverfahren in eine zylindrische Oberfläche eingebracht, werden die Schneidvorgänge ähnlich einem Gewindeschnitt ausgeführt, indem die Schneidwerkzeuge eine wendelartige Bewegung ausführen.
Alternativ dazu ist vorgesehen, dass der erste Hinterschnitt mit einem Schneidwerkzeug mit einer ersten Orientierung in den Grundkörper eingebracht wird. Anschließend wird die Orientierung dieses Schneidwerkzeuges verändert, beispielsweise indem eine Wendeschneidplatte um einen festgelegten Winkel verdreht wird. Abschließend wird in einem zweiten Schneidvorgang der zweite Hinterschnitt mit entgegengesetzter Orientierung in den Grundkörper eingebracht, 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 zylindrischer Oberflächen kann die Einbringung des zweiten Hinterschnittes ebenfalls während der rückziehenden Bewegung beispielsweise des Ausbohrwerkzeuges erfolgen, ggf. kann die Rotationsrichtung geändert werden. Auch hier können der erste und zweite Hinterschnitt einander überlagern, so dass am Ende der Oberflächenbehandlung ein gemeinsames Profil mit zwei Hinterschnitten entsteht.
Ebenfalls ist es vorgesehen, dass die Hinterschnitte mit Schneidwerkzeugen oder Schneiden in den Grundkörper eingebracht werden, die an unterschiedlichen Werkzeugträgern befestigt sind. Die Hinterschnitte werden dann separat voneinander eingebracht, was jedoch einen erhöhten Steuerungsaufwand und eine hohe Fertigungsgenauigkeit erfordert.
Statt der Verwendung zweier Werkzeugträger ist es vorgesehen, dass der zweite Hinterschnitt in einem zweiten Schneidvorgang in unterschiedlicher Schnittrichtung und/oder in einem unterschiedlichen Vorschub zu dem ersten Hinterschnitt mit verschiedenen Schneidwerkzeugen an einem Werkzeugträger eingebracht wird. Ähnlich dem Verfahren, bei dem die Orientierung der Schneidwerkzeuge geändert wurde, wird in dieser Variante die Orientierung der Schneiden voreingestellt, jedoch nur jeweils eine Schneide in Eingriff gebracht. So wird beispielsweise beim Rückhub die zweite Schneide in Eingriff gebracht und die erste Schneide außer Eingriff gebracht oder exakt entlang der ersten Schneidbahn geführt, so dass kein weiteres Material von dem Grundkörper durch die erste Schneide entfernt wird. Beim Vorhub ist dann nur die erste Schneide im Eingriff und führt die spanabhebende Bearbeitung des Grundkörpers durch.
Um die Produktivität und Prozesssicherheit zu steigern ist 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 Scheidbahn der vorlaufenden Schneide oder Schneiden eingreifen, sondern versetzt dazu verlaufen. Dadurch kann die Bearbeitungszeit pro Aufspannung wesentlich verkürzt werden.
Nach der Aufbereitung der Oberfläche kann die Beschichtung des Grundkörpers in einem thermischen Spritzverfahren aufgebracht werden, um verschleißfeste Werkstoffe an dem Grundkörper zu befestigen. Diese Beschichtung kann anschließend endbearbeitet werden, um an die Erfordernisse des jeweiligen Produktes angepasst werden zu können. Sollen beispielsweise Zylinderlaufbahnen oder Lager hergestellt werden, können die Beschichtungen auf das gewünschte Maß und Oberflächenbeschaffenheit gebracht werden, beispielsweise durch Abdrehen und Polieren oder Honen.
Das erfindungsgemäße Produkt mit einem Grundkörper, insbesondere einem zylindrischen Hohlkörper, sieht vor, dass die Oberfläche mit einem spanabhebenden Verfahren behandelt wurde und einen Hinterschnitt aufweist. Die Oberfläche ist beschichtet und weist unterhalb der Beschichtung in dem Grundkörper eine Struktur mit zwei Hinterschnitten auf, die entgegengesetzt zueinander orientiert sind, wobei die Hinterschnitte bevorzugt symmetrisch zueinander ausgebildet sind und ein schwalbenschwanzähnliches Profil ausbilden.
Die Breite der Hinterschnitte kann der Tiefe der Hinterschnitte im Wesentlichen entsprechen, wobei ein bevorzugter Bereich sowohl der Breite als auch der Tiefe zwischen 15 μm und 150 μm ist.
Die Hinterschnitte können mit einem Werkzeug eingebracht werden, das einen Werkzeugträger aufweist, wobei dieser Werkzeugträger zwei oder mehr zueinander versetzt angeordnete Schneiden hält, die Werkzeugschneidflächen aufweisen, die in entgegengesetzt zueinander orientierten Winkeln zu der Werkstoffoberfläche ausgerichtet sind und jeweils in der Werkstückoberfläche einen Hinterschnitt ausbilden. Die Schneiden der Schneidwerkzeuge, die bevorzugt als Wendeschneidplatten ausgebildet sind, können in Schnittrichtung und/oder in Vorschubrichtung zueinander versetzt angeordnet sein.
Bei einer in Vorschubrichtung zueinander versetzten Anordnung der Schneiden sind diese in einem genau definierten Abstand zueinander mit unterschiedlichen Einstellwinkeln an dem Werkzeugträger gehalten, so dass das zweite Schneidwerkzeug eine Schneidbahn mit festem Abstand und Winkel zur ersten Schneidbahn erzeugt. Das Werkzeug kann neben einer Ausbildung als Drehmeißel auch als Bohrstange, Feinbohrwerkzeug oder Ausbohrwerkzeug ausgebildet sein. Bei einem in Schnittrichtung vorgesehenen Versatz der Schneiden werden nahezu unmittelbar hintereinander die beiden Schneidwerkzeuge an dem Werkzeugträger gehalten, wobei bei der Ausrichtung der Schneidwerkzeuge auf die unterschiedlichen Einstellwinkel geachtet werden muss.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mehrere Schneiden in einer gemeinsamen Orientierung an dem Werkzeugträger angeordnet sind, so dass mehrere Hinterschnitte gleichzeitig in den Grundkörper eingebracht werden können.
Um Schneiden selektiv und individuell einsetzen zu können, damit die verschiedenen Verfahren und Bearbeitungsprozesse durchgeführt werden können ist vorgesehen, dass die Schneiden aus der Schnittebene verlagerbar an dem Werkzeugträger gelagert sind. Ebenfalls ist es vorgesehen, dass zumindest eine Schneide am Werkzeugträger zur Veränderung der Orientierung ggf. automatisch drehbar gelagert ist.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 – einen Werkzeugträger mit darauf befestigten Schneidwerkzeugen;
2a und 2b – einen alternativen Werkzeugträger;
3a und 3b – einen Werkzeugträger mit einem Schneidwerkzeug
4 – eine Oberflächentopographie nach dem ersten Schnitt;
5 – eine Oberflächentopographie nach dem Eingriff beider Schneidwerkzeuge; sowie
6 – eine Querschnittsdarstellung eines beschichteten Grundkörpers.
1 zeigt schematisch ein Teil eines Werkzeuges 1 zum Aufrauen von Zylinderkurbelgehäusen oder Zylinderlaufflächen mit einem Werkzeugträger 10, auf dem zwei Schneidwerkzeuge 11, 12 in Gestalt von Wendeschneidplatten angeordnet sind. Diese Wendeschneidplatten 11, 12 sind zueinander in unterschiedlichen Einstellwinkeln ausgerichtet, so dass sie in der Lage sind, entgegengesetzt zueinander ausgerichtete Hinterschnitte in dem Grundkörper des Werkstückes, z.B. dem Motorblock zu erzeugen. Dazu ist es vorgesehen, dass zu Beginn der Bearbeitung zuerst die erste Schneide 11 in Eingriff mit dem Werkstoff tritt. Dabei wird, resultierend aus der Kombination der Werkzeuggeometrie mit den Prozessparametern Vorschub, Einstellwinkel, Schnittgeschwindigkeit und Zustelltiefe wendelförmig eine definierte Struktur in die Oberfläche des Werkstückes geschnitten. Bei fortschreitendem Vorschub, der durch den Pfeil angedeutet ist, kommt die zweite Schneide 12 in Eingriff mit dem Werkstoff, wobei ein zweiter Gewindegang in die Werkstückoberfläche geschnitten wird. Die zweite Schneide 12 weist einen anderen Einstellwinkel als die erste Schneide 11 auf und bildet einen zweiten Schneidkanal aus, der in einem festen Abstand und Winkel zu dem ersten Schneidkanal ausgerichtet ist und an einer Wandung des Schneidkanals der ersten Wendeschneidplatte 11 ansetzt. Der Vorschub ist dabei so gewählt, dass die zweite Wendeschneidplatte 12 den Scheidkanal der ersten Wendeschneidplatte 11 teilweise überdeckt, so dass die zweite Schneide 12 ein geringeres Zerspanvolumen hat. Alternativ können die beiden ausgebildeten Hinterschnitte separat voneinander Schneidbahnen ohne Überschneidungen ausbilden.
Während gemäß 1 ab einer bestimmten Vorschubtiefe beide Schneidwerkzeuge 11, 12 in Eingriff mit dem nicht dargestellten Grundkörper befindlich sind und diese Schneidwerkzeuge 11, 12 fest an dem Werkzeugträger 10 befestigt sind, ist in den 2a und 2b eine Variante der Erfindung dargestellt, bei der die Schneidwerkzeuge 11, 12 verschieblich oder verstellbar an dem Werkzeugträger 10 gelagert sind. Die 2a zeigt das Werkzeug 1 während eines ersten Bearbeitungsvorganges, bei dem die erste Schneideplatte 11 über den Werkzeugträger 10 hinausragt und somit in Eingriff mit dem Grundkörper 20 treten kann. Beispielsweise bei einem Ausbohrvorgang wird bei einem Einführen des Ausbohrwerkzeuges ein erster Hinterschnitt durch die im Wesentlichen dreieckig ausgebildete Schneide 11 in den Grundkörper eingebracht. Nach Beendigung der einführenden Bewegung wird die erste Schneideplatte 11 verschoben oder außer Eingriff gebracht, was durch den nach oben gerichteten Pfeil angedeutet ist. Gleichzeitig oder anschließend wird die zweite Schneide 12 in eine Arbeitsstellung gebracht, in der ein Eingriff mit dem Werkstoff des Grundkörpers 20 möglich ist. Eine entsprechende Verlagerung ist durch den nach unten gerichteten Pfeil angedeutet. Nach Beendigung des Verstellvorganges wird, wie in der 2 angedeutet, die rückziehende Bewegung eingeleitet, also eine Umkehrung der Vorschubrichtung, gegebenenfalls bei Beibehaltung der Drehrichtung des Ausbohrwerkzeuges. Durch das Zurückziehen bzw. Umkehrung der Vorschubbewegung wird der zweite Hinterschnitt in den Grundkörper eingebracht, vorzugsweise in einem festen Abstand und einem festen Winkel zu dem ersten Hinterschnitt, wobei das zweite Schneidwerkzeug 12 zumindest in Teilen der Schneidbahn des ersten Schneidwerkzeuges 11 geführt werden kann.
Eine Variante des Werkzeuges und des Bearbeitungsverfahrens ist in 3a und 3b dargestellt, bei der nur ein Schneidwerkzeug 11 an dem Werkzeugträger 10 befestigt ist. Nach Beendigung des ersten Bearbeitungsvorganges, beispielsweise eines Dreh- oder Ausbohrvorganges, wird die Schneide 11 verschwenkt, was durch den Pfeil angedeutet ist, und anschließend in umgekehrter Vorschubrichtung in Eingriff mit dem Grundkörper 20 gebracht. Auch hierbei treten zwei Schneiden in Eingriff mit dem Grundkörper, die durch ein und dasselbe Schneidwerkzeug realisiert werden, allerdings ist ein Einstellen des Werkzeuges auf die unterschiedliche Orientierung der Schneiden notwendig.
Statt des relativ aufwendigen Verstellens können auch zwei Werkzeugträger 10 mit einander entgegengesetztem Vorschub und gegebenenfalls entgegengesetzten Schnittrichtungen eingesetzt werden, sofern die technologischen Gegebenheiten es zulassen. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Bearbeitung der Oberfläche durch zwei separate Werkträger erfolgt, die nacheinander die zu bearbeitende Oberfläche mit entgegengesetzter Schneidenorientierung bearbeiten.
Bei einer Bearbeitung ebener Gleitflächen kann das in Eingriff bringen bzw. außer Eingriff bringen der jeweiligen Schneiden durch ein einfaches Verkippen oder Verschwenken des Werkzeugträgers beim Vorhub und Rückhub realisiert werden. Neben einer Bearbeitung innenzylindrischer Flächen können auch außenzylindrische Oberflächen mit dem Verfahren bearbeitet werden.
In der 4 ist eine Topographie einer behandelten Oberfläche nach dem Eingriff der ersten Wendeschneidplatte 11 gezeigt. Die gewindeartig mit einer Steigung versehenen Schnitte, die durch die erste spanabhebende Bearbeitung erzeugt wurden, weisen einen Hinterschnitt 21 auf, der in einem Winkel kleiner 90° zur Werkstückoberfläche ausgebildet ist. In der 4 ist ein nahezu dreieckiges Profil für den ersten Schneidvorgang dargestellt. Die Vorschubrichtung des Werkzeuges 1 ist durch den Pfeil angedeutet.
In der 5 ist die Topographie nach dem Eingriff beider Schneidewerkzeuge 11, 12 gezeigt, durch den ein schwalbenschanzförmiges Profil mit zwei Hinterschnitten, 21, 22 erzeugt wurde, die jeweils in entgegengesetzter Orientierung in einem Winkel kleiner 90° zu der Werkstückoberfläche orientiert sind. Durch die Steuerung des Vorschubes ist es möglich, den Grad des Versatzes der beiden Schneidkanäle zueinander zu bestimmen, dadurch können auch die Abmessungen der fasenartigen Kanten 31, 32 bestimmt werden.
Die Tiefe und die Breite des schwalbenschwanzartigen Profils entsprechen einander im Wesentlichen und betragen beispielsweise zwischen 15 μm und 150 μm.
Neben den gezeigten Profilformen können auch alternative Geometrien der Schneidwerkzeuge eingesetzt werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 1 liegen die Wendeschneidplatten 11, 12 auf einem gemeinsamen Werkzeugträger 10 in einer gemeinsamen Schnittebene und sind nur in Vorschubrichtung zueinander versetzt. Ergänzend oder alternativ kann auch ein Versatz der Schneidwerkzeuge 11, 12 zueinander in Schnittrichtung erfolgen.
In der 6 ist ein Schnittbild eines beschichteten Produktes 20 dargestellt, in der zu erkennen ist, dass die Beschichtung 30, die beispielsweise in einem thermischen Spritzverfahren wie Lichtbogenspritzverfahren, Plasmaspritzverfahren oder Hochgeschwindigkeitsflammspritzen auf den Grundkörper 20 aufgebracht wurde, in die Hinterschnitte 21, 22 eingedrungen ist und eine mechanische, formschlüssige Verbindung zwischen der Beschichtung 30 und dem Grundkörper 20 herstellt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine erhöhte Haftzugfestigkeit für die Beschichtung 30 bereitgestellt, die größer als diejenige ist, die bei einer Oberflächenbehandlung mittels eines Wasserstrahls erzielt wird. Ebenfalls sind sehr einfache und haltbare Werkzeuge einsetzbar, so dass das Aufrauen sehr schnell in einem einzigen Bearbeitungsvorgang ausgeführt werden kann, was die Nebenzeiten verringert. Die Werkzeugkosten sind im Vergleich zum Stand der Technik geringer, da nur einfache Geometrien an Schneidwerkzeugen eingesetzt werden müssen, die hohe Standzeiten aufweisen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Produktes mit einem Grundkörper (20), dessen zu beschichtende Oberfläche mit einem Schneidwerkzeug spanabhebend unter Ausbildung eines Hinterschnittes (21) bearbeitet und anschließend beschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Beschichtung des Produktes mit einem zweiten, spanabhebenden Schneidwerkzeug ein zweiter Hinterschnitt (22) in die Oberfläche eingebracht wird, der zu dem ersten Hinterschnitt (21) entgegengesetzt orientiert ausgerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterschnitte (21, 22) durch Schneidwerkzeuge mit geometrisch bestimmten Schneiden (11, 12) erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hinterschnitt (21) einen sägezahnartigen Querschnitt aufweist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hinterschnitt (21) einen sägezahnartigen Querschnitt aufweist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterschnitte (21, 22) die gleiche Kontur aufweisen.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden spanabhebenden Schneidwerkzeuge (11, 12) auf einem gemeinsamen Werkzeugträger (10) angeordnet und die Vorschubgeschwindigkeit so gewählt wird, dass das zweite Schneidwerkzeug (12) eine zweite Schneidbahn mit festem Abstand und Winkel zur Schneidbahn des ersten Schneidwerkzeuges (11) erzeugt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hinterschnitt (21) mit einem Schneidwerkzeug (11) mit einer ersten Orientierung in den Grundkörper (20) eingebracht wird, dass die Orientierung dieses Schneidwerkzeuges (11) verändert und in einem zweiten Schneidvorgang der zweite Hinterschnitt (22) mit entgegengesetzter Orientierung in den Grundkörper (20) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterschnitte (21, 22) mit Schneidwerkzeugen an unterschiedlichen Werkzeugträgern in den Grundkörper (20) eingebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hinterschnitt (22) in einem zweiten Schneidvorgang in unterschiedlicher Schnittrichtung oder in einem unterschiedlichen Vorschub zu dem ersten Hinterschnitt (21) mit verschiedenen Schneidwerkzeugen an einem Werkzeugträger eingebracht wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schneiden gleicher Orientierung auf einem Werkzeugträger angeordnet sind und mehrere zueinander beabstandete Schneidbahnen gleicher Orientierung während eines Schneidvorganges eingebracht werden.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (30) in einem thermischen Spritzverfahren aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterschnitte (21, 22) in einem Ausbohr-, Dreh-, Stoß- oder Hobelverfahren in die Oberfläche eingebracht werden.
Produkt mit einem Grundkörper, insbesondere einem zylindrischen Hohlkörper, dessen Oberfläche, die mit einem spanabhebenden Verfahren behandelt wurde und einen Hinterschnitt (21) aufweist, mit einer Beschichtung (30) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Grundkörpers (20) einen zweiten Hinterschnitt (22) aufweist, der zu dem ersten Hinterschnitt (21) entgegengesetzt orientiert ist.
Produkt nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterschnitte (21, 22) symmetrisch zueinander ausgebildet sind.
Produkt nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterschnitte (21, 22) gemeinsam ein Schwalbenschwanzprofil ausbilden.
Produkt nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Hinterschnitte (21, 22) der Tiefe der Hinterschnitte (21, 22) im Wesentlichen entspricht.
Produkt nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Hinterschnitte (21, 22) zwischen 15 und 150 μm beträgt.
Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit einem Werkzeugträger, gekennzeichnet durch zwei zueinander ver setzt angeordnete Schneiden (11, 12), die Werkzeugschneidflächen aufweisen, die in entgegengesetzt zueinander orientierten Winkeln zu der Werkstückoberfläche ausgerichtet sind und in einer Oberfläche eines Grundkörpers eines Produktes jeweils einen Hinterschnitt (21, 22) bilden.
Werkzeug nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden (11, 12) in Schnittrichtung und/oder in Vorschubrichtung zueinander versetzt angeordnet sind.
Werkzeug nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden (11, 12) als Wendeschneidplatten ausgebildet sind.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (1) als Bohrstange, Aufbohrwerkzeug, Drehmeißel oder Hobelmeißel ausgebildet ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schneiden (11, 12) in einer gemeinsamen Orientierung an dem Werkzeugträger (10) angeordnet sind.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden (11, 12) aus der Schnittebene verlagerbar an dem Werkzeugträger (10) gelagert sind.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Schneide (11, 12) am Werkzeugträger (10) zur Veränderung der Orientierung drehbar gelagert ist.