DE102015118341A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung einer Verkrallstruktur für Zylinderlaufflächen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung einer Verkrallstruktur für Zylinderlaufflächen Download PDF

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Abstract

Erfindungsgemäß wird an einer Zylinderbohrung (11) eine mehrgängige Verkrallstruktur (15) erzeugt, wobei die einzelnen gleichartigen Bearbeitungsschritte für die einzelnen Gänge der Verkrallstruktur (15) jeweils gruppenweise gleichzeitig ausgeführt werden. Zum Beispiel weist ein Aufrauwerkzeug (16) zur Durchführung der Bearbeitung Gruppen von Bearbeitungszähnen gleichen Typs auf, wobei jeder Typ einem bestimmten Bearbeitungsschritt zugeordnet ist. Die Zähne gleichen Typs sind benachbart in einer ersten Gruppe angeordnet. Die Zähne des Typs für die nachfolgende Bearbeitung sind in einer zweiten Gruppe angeordnet, die der ersten Gruppe benachbart ist. Dadurch haben benachbarte Windungen verschiedener Gänge der mehrgängigen Rillenstruktur während der Bearbeitung einen synchronen Arbeitsfortschritt, so dass jede zwischen zwei Rillen liegende Wand an beiden Seiten im Wesentlichen gleichmäßig freigeschnitten wird. Es kann nicht zu Zuständen kommen, in denen die Stegwand an einer Seite an eine fertig geschnittene Rille grenzt, während der Bearbeitungsprozess in der benachbarten Rille auf der anderen Seite, in einem noch nicht fortgeschrittenen Stadium liegt und sich somit eine Asymmetrie ergäbe.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Aufrauwerkzeug zur Erzeugung einer Verkrallstruktur für eine Zylinderlauffläche aus Stahl, die auf die Wandung einer Zylinderbohrung eines Leichtmetallzylinderblocks aufgespritzt und mittels der Verkrallstruktur dort verankert ist. Im Weiteren betrifft die Erfindung eine Werkzeugmaschine mit einem solchen Aufrauwerkzeugs, sowie einem mittels des Aufrauwerkzeugs bzw. der Werkzeugmaschine hergestellten Zylinderblock. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung der Verkrallstruktur und ein mittels dieses Verfahrens hergestelltes Produkt.
  • Aus Stahl bestehende Laufflächen von Zylinderbohrungen von Verbrennungsmotoren aus Leichtmetall werden, wenn sie besonders dünnwandig sein sollen, in einem Beschichtungsverfahren, z.B. im Lichtbogen-Drahtspritzverfahren, mittels eines Strahls flüssiger Stahltröpfchen aufgebracht. Diese erstarren beim Auftreffen auf die Leichtmetall-Zylinderwandung und bilden dort eine feste Schicht. Zur Verbesserung der Haftung dieser Schicht an der Zylinderwandung werden Verkrallstrukturen genutzt.
  • Die DE 102014210636 A1 beschreibt die Erzeugung einer für diesen Zweck vorgesehenen Verkrallstruktur mittels eines mehrzahnigen Aufrauwerkzeugs, das an seinem Umfang verteilt verschiedene Schneiden aufweist. Diese dienen dazu, in der Zylinderlauffläche Nuten zu erzeugen, wobei die Nuten Breiten und Tiefen von wenigen 100 Mikrometern aufweisen. Dennoch werden sie mit Rücksicht auf die sich ergebenden filigranen Schneidzähne in mehreren Schnitten geöffnet. Zur Erzeugung von Hinterschneidungen kann außerdem ein Schlagwerkzeug vorgesehen sein, das zwischen Nuten stehen bleibende Stege umformt.
  • Weiter beschreibt die DE 102008058452 A1 ein Folgewerkzeug mit mehreren Zähnen (Sicherheitszahn, Vorbearbeitungszähne, Schwalbenzähne, Aufrauzahn, Säuberungszahn, Umleger), die nacheinander mit der Zylinderwandung in Eingriff kommen, um gemeinsam eine gewindeartige Verankerungsnut gewünschter Form zu erzeugen.
  • Die DE 10314249 B3 will ein Verfahren zur Vorbereitung von Oberflächen zum späteren Beschichten möglichst preiswert gestalten und schlägt dazu ein Kreuzfräsverfahren vor, um kreuzförmige Riefen zu erzeugen.
  • Die mechanische Erzeugung von Aufraustrukturen an der Zylinderwandung ist ein aufwendiger mechanisch anspruchsvoller Prozess, bei dem die Qualität der Ausführung entscheidenden Einfluss auf die Standfestigkeit der damit hergestellten Motoren haben kann.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Aufrauwerkzeug anzugeben. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung von Aufraustrukturen an Zylinderwandungen anzugeben.
  • Diese Aufgaben werden mit Aufrauwerkzeugen nach den Ansprüchen 1 und 15 gelöst. Außerdem erbringt die Erfindung eine verbesserte Werkzeugmaschine nach Anspruch 10 sowie einen verbesserten Zylinderblock nach Anspruch 13.
  • Das erfindungsgemäße Aufrauwerkzeug weist eine Anzahl gleichartiger Schneidensätze zur Erzeugung einer mehrgängigen Rillenstruktur in der Wandung von Zylinderbohrungen auf. Damit ergibt sich für jeden Schneidensatz an jedem Zylinderblock ein verkürzter Schneidweg und somit ein verringerter Verschleiß. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der infolge von Schneidenverschleiß eingetretene Unterschied der Verkrallstruktur eines ersten Zylinders an einem Mehrzylindermotor im Vergleich zu der Verkrallstruktur am letzten Zylinder verringert ist. Insbesondere aber wird auch der Unterschied der Verkrallstruktur eines ersten Motorblocks eines Produktionsloses zu der Verkrallstruktur eines letzten Motorblocks dieses Loses, das mit dem gleichen Aufrauwerkzeug erzeugt worden ist, vermindert. Damit gelingt eine bessere Qualitätssteuerung in der Fertigung.
  • Zugleich erbringt das erfindungsgemäße Verfahren, wie auch das erfindungsgemäße Aufrauwerkzeug, eine erhöhte Produktivität. In Folge der Erzeugung einer mehrgängigen Rillenstruktur wird im Vergleich zu einer nach Art eines eingängigen Gewindes ausgebildeten Rillenstruktur eine wesentliche Verkürzung der Bearbeitungszeit, beispielsweise eine Halbierung, eine Drittelung usw. erreicht, je nach Anzahl der an dem Aufrauwerkzeugvorhandenen gleichartigen Schneiden-Sätze.
  • Es hat sich herausgestellt, dass die Haftung einer Stahlschicht auf der mehrgängigen Rillenstruktur im Vergleich zu einer eingängigen Rillenstruktur mindestens gleichwertig ist. Vorzugsweise ist dabei die Anzahl der Gänge, d.h. bei dem Aufrauwerkzeug, die Anzahl der Schneiden-Sätze so festgelegt, dass die Rillenbreite multipliziert mit der Anzahl n von Schneiden-Sätzen bzw. Gängen geringer ist als 5% des Umfangs der Zylinderbohrung, vorzugsweise geringer als 3% und im Idealfalle geringer als 1%. Die Anzahl n ist mindestens Zwei (n ≥ 2).
  • Die Rillen der mehrgängigen Rillen- oder Verkrallstruktur sind vorzugsweise untereinander gleich ausgebildet. Jede Rille wird vorzugsweise durch eine hinterschnittene Nut mit einer Breite und einer Tiefe von wenigen hundert Mikrometern gebildet. Zur Erzeugung einer Rille ist ein Schneiden-Satz vorgesehen, der mindestens eine Schneide umfasst. Diese kann an einem Schneidenzahn ausgebildet sein, der die Rille in einem Schnitt öffnet. Es ist aber auch möglich, den Schnitt auf eine erste und vorzugsweise eine zweite und besonders bevorzugt jedoch noch weitere Schneiden aufzuteilen. Damit lässt sich jede Rille in einem einstufigen, bevorzugt jedoch mehrstufigen Prozess öffnen, wobei die Zerspanungsleistung bei dem mehrstufigen Prozess auf mehrere Schneiden aufgeteilt wird, die zu mehreren voneinander beabstandeten Zähnen gehören. Somit umfasst ein Schneiden-Satz mindestens eine, vorzugsweise mehrere Schneiden.
  • Die Schneiden eines Schneiden-Satzes mit mindestens zwei Schneiden können voneinander beabstandet angeordnet sein. Insbesondere ist es möglich, zwischen den Schneiden eines Schneiden-Satzes, der zu einer Rille gehört, Schneiden eines anderen Schneiden-Satzes anzuordnen, der zu einer anderen Rille gehört. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind Schneiden gleichen Typs, jedoch verschiedener Schneiden-Sätze an einer gemeinsamen Schneidplatte einander benachbart angeordnet. Die Schneidplatte kann auch die Schneiden weiterer Typen verschiedener Schneiden-Sätze jeweils gleichen Typs gruppiert in benachbarter Anordnung enthalten. Diese Schneidenanordnung hat unabhängig davon, ob sie an mehreren Schneidplatten oder an einer einzigen Schneidplatte verwirklicht wird, den Vorzug, dass sich die filigranen Steg- oder Nutwände zwischen den Rillen über das jeweils noch nicht herausgearbeitete Material der Zylinderwand, gegenseitig stabilisieren. Dies ermöglicht eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit und erzeugt Rillen mit guter Präzision und kommt außerdem der Werkzeughaltbarkeit (Standweg) entgegen.
  • Jedoch ist es alternativ möglich, jeweils einen vollständigen Schneiden-Satz (mit jeweils einer oder mehreren Schneiden pro Schneiden-Satz) für eine Rille an einer einzigen Schneidplatte auszubilden. Vorzugsweise sind die Schneiden oder Schneiden-Sätze an dem Aufrauwerkzeug in einem Winkelabstand in Umfangsrichtung voneinander beabstandet, der kleiner oder gleich 360 Grad, geteilt durch die Anzahl der Schneiden-Sätze, ist. Im bevorzugten Fall ist der Winkelabstand kleiner als 90 Grad geteilt durch Anzahl der Schneiden-Sätze, besonders bevorzugt sind alle Schneiden aller Schneiden-Sätze an einer einzigen Schneidplatte ausgebildet womit kein Winkelabstand existiert. Dies ermöglicht die Bearbeitung der Zylinderwand mit einem Aufrauwerkzeug, dessen Drehachse mit der Mittelachse der Zylinderbohrung, übereinstimmt. Die Schneidplatten oder sonstigen Schneidenträger können dessen ungeachtet starr an dem Aufrauwerkzeug befestigt sein. Sie werden mit der Zylinderwand in und außer Eingriff gebracht, in dem die Drehachse gegen die Zylinderachse etwas zylindrisch versetzt wird. Dies ist möglich, wenn der Außendurchmesser des Werkzeugkörpers ausreichend geringer ist, als der Innendurchmesser der Zylinderwand.
  • Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine nutzt die Vorteile des beschriebenen Aufrauwerkzeugs. Die Maschinensteuerung ist dabei vorzugsweise darauf eingerichtet, die Drehbewegung der Arbeitsspindel auf dem Vorschub derselben zu synchronisieren. Damit wird sichergestellt, dass die Rillen eine einheitliche Breite und einen einheitlichen Abstand erhalten und sich nicht überschneiden. Sie bilden vorzugsweise ein mehrgängiges Gewinde.
  • Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus Ansprüchen, der Zeichnung, sowie der zugehörigen Beschreibung. Es zeigen:
  • 1 einen Zylinderblock mit mehreren Zylinderbohrungen, in vereinfachter Draufsicht,
  • 2 die Abwicklung einer Zylinderbohrung, in schematisierter Ansicht,
  • 3 die Abwicklung einer abgewandelten Ausführungsform einer Zylinderbohrung, in schematisierter Ansicht,
  • 4 ein Aufrauwerkzeug zur Bearbeitung der Zylinderwand, in schematischer Draufsicht,
  • 5 das Aufrauwerkzeug nach 4, in einer schematisierten Projektionsdarstellung,
  • 6 eine abgewandelte Ausführungsform eines Aufrauwerkzeugs zur Bearbeitung der Zylinderwand, in schematisierter Draufsicht,
  • 7 das Aufrauwerkzeug nach 6, in einer schematisierten Seitenansicht.
  • 1 veranschaulicht einen Zylinderblock 10 eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotors mit mehreren Zylinderbohrungen 11, 12, 13, 14. Der Motorblock besteht aus einer Leichtmetalllegierung auf Aluminiumbasis. Die Zylinderbohrungen 11 bis 14 sollen im Drahtspritzverfahren mit einer Stahlschicht versehen werden. Um die Haftung derselben an den Zylinderbohrungen 11 bis 14 zu verbessern, sind diese mit einer Verkrallstruktur 15 versehen.
  • Eine solche Verkrallstruktur 15 ist in 2 exemplarisch, im Wege einer Abwicklung der Zylinderbohrung 11 veranschaulicht. Die Verkrallstruktur 15 ist nach Art eines mehrgängigen Gewindes, hier eines zweigängigen Gewindes aufgebaut. Sie umfasst mehrere, jeweils einer Schraubenlinie folgende, nutartige oder als Rillen ausgebildete Gänge G1, G2, die parallel nebeneinander in konstantem Abstand zueinander mit gleicher Steigung und gleicher Richtung an der Zylinderwand 11 entlang laufen. Der Gang G1 besteht aus aufeinander folgenden Windungen G1a, G1b, G1c usw., die sich jeweils über der gesamten Umfang der Zylinderwand 11 erstrecken. Zwischen den Windungen G1a, G1b, G1c des Gangs G1 sind Windungen G2a, G2b, G2c und so weiter des zweiten Gangs G2 angeordnet. Der Querschnitt des Gangs G1 sowie des Gangs G2 ist vorzugsweise jeweils geringer als ein Viertel Quadratmillimeter. Die Breite desselben liegt vorzugsweise im Bereich von wenigen hundert Mikrometern und unterschreitet vorzugsweise 500 Mikrometer. Gleiches gilt für die Tiefe jedes Gangs G1, G2. Die Länge jeder Windung G1a ... G2a ... entspricht jeweils dem Umfang der Zylinderwand 11 und kann im Bereich von mehreren 100 mm liegen. Die Steigung der Gänge G1, G2 ist gleich und entspricht dem Abstand G1a, G1b des gleichen Gangs G1 voneinander. Die Steigung ist vorzugsweise geringer als 2 mm. Das Verhältnis zwischen der Steigung und der Länge einer Windung G1a oder G2a ist vorzugsweise geringer als 0,05, im am besten geeigneten Fall, geringer als 0,01.
  • Während die Verkrallstruktur 15 nach 2 in der Art eines zweigängigen Gewindes ausgebildet ist, ist die Verkrallstruktur 15, in einer abgewandelten Ausführungsform nach 3, nach Art eines dreigängigen Gewindes ausgebildet, das zusätzlich zu den Gängen G1 und G2, noch einen Dritten(Gewinde-)Gang G3 aufweist. Die zu 2 gegebene Beschreibung gilt für die Ausführungsform nach 3 entsprechend.
  • 4 veranschaulicht ein Aufrauwerkzeug 16 zur Erzeugung der Verkrallstruktur 15 an der strichpunktiert veranschaulichten Zylinderbohrung 11, die exemplarisch für alle Zylinderbohrungen 11 bis 14 steht.
  • Das Aufrauwerkzeug 16 weist einen Werkzeugkörper auf, der mit einem Verbindungsmittel ausgestattet ist, um von der Werkzeugmaschine um eine Drehachse 17 gedreht zu werden. Vorzugsweise stimmt diese mit der Mittelachse der Zylinderbohrung überein. An dem Werkzeugkörper 16 sind mehrere Schneidplatten P1, P2, P3 gehalten, die in gleicher Winkelposition oder, wie 4 veranschaulicht, in einem Winkelabstand am Umfang des Aufrauwerkzeugs 16 verteilt angeordnet sein können. Vorzugsweise sind die Winkelabstände zwischen den Schneidplatten P1 und P2 sowie P2 und P3 kleiner als 360 Grad, geteilt durch die Anzahl n der Schneidplatten P1, P2, P3. Im bevorzugten Fall ist der Winkelabstand geringer als 90 Grad, geteilt durch Anzahl n der Schneidplatten, so dass sich eine stark asymmetrische Anordnung ergibt. Die Schneidplatten P1, P2, P3 befinden sich in einem Umfangsabschnitt, der kleiner ist als ein Viertel, vorzugsweise kleiner als ein Sechstel des Gesamtumfangs. Dadurch ist das Aufrauwerkzeug 16 in der Zylinderbohrung 11 soweit quer beweglich, dass die Schneidplatten P1 bis P3 durch eine Radialbewegung (Pfeil 18) mit der Zylinderbohrung 11, in und außer Eingriff, gebracht werden können. Außerdem können mit dem Aufrauwerkzeug 16 auch Zylinderbohrungen 11 größeren Durchmessers bearbeitet werden indem das Aufrauwerkzeug 16 synchron zu seiner Drehung (Pfeil 19) eine Orbitalbewegung vollführt, bei der die Drehachse 17 einen Umlauf um die Mittelachse der Zylinderbohrung 11 durchläuft.
  • 5 veranschaulicht die Schneidplatten P1, P2, P3 in Umfangsrichtung in eine Ebene projiziert, die die Drehachse 17 enthält. Die Schneidplatten P1, P2, P3 sind zur Erzeugung der dreigängigen Rillenstruktur nach 3 eingerichtet. Die Schneidplatte P1 weist 3 Schneiden S11, S21 und S31 auf, die als Zähne ausgebildet sind, die zur Öffnung der Rillen bzw. Gänge G1, G2, G3 dienen. Entsprechend sind die Zähne mit den Schneiden S11, S21, S31 in einem Abstand zueinander angeordnet der dem Abstand der Gänge G1, G2, G3 untereinander entspricht. Mit dieser Schneidplatte alleine kann ein einstufiger Prozess zur Erzeugung einer dreigängigen Rillenstruktur durchgeführt werden
  • Die Schneidplatte P2 weist ebenfalls drei Zähne mit Schneiden S12, S22, S32 auf, die wiederum den Gängen G1, G2, G3 zugeordnet sind. Die Schneidplatten P1 und P2 sind so zueinander eingestellt, dass die Schneide S12 in der gleichen Rille läuft, wie die Schneide S11, sie dabei aber vertieft und somit die dreigängige Rillenstruktur in einem mehrstufigen Prozess erzeugt. Entsprechendes gilt für die Schneiden S22 und S21 bzw. S32 und S31.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Öffnen, der die Gänge G1, G2, G3 bildenden Rillen oder Nuten, durch jeweils zwei Zähne S11/S12; S21/S22; S31/S32 bewerkstelligt. Es ist jedoch auch möglich, das Öffnen der Nuten auf mehrere Zähne zu verteilen, wobei dazu zwischen den Schneidplatten P1, P2 entsprechende weitere Schneidplatten vorzusehen sind und die gesamte Schneiden-Anordnung entsprechend länger wird.
  • Die Schneidplatte P3 enthält Schneiden S13, S23, S33 zum Erzeugen von Hinterschneidungen in den Gängen G1, G2, G3. Sie sind z.B. entsprechend schwalbenschwanzförmig ausgebildet.
  • Die drei zu dem ersten Gang G1 gehörigen Schneiden S11, S12 und S13 bilden einen ersten Schneiden-Satz SS1. Ebenso, bilden die jeweils drei zu dem zweiten und dem dritten Gang G2, G3 gehörigen Schneiden S21 bis S33 Schneiden-Sätze SS2, SS3. Die Schneidplatte P1 enthält lediglich Schneiden S11, S21, S31 gleichen Typs. Ebenso enthält die Schneidplatte P2 lediglich eine Gruppe von Zähnen mit Schneiden S12, S22, S32 gleichen Typs. Auch die Schneidplatte P3 enthält lediglich Zähne mit Schneidkanten S13, S23, S33 gleichen Typs. Dies hat zur Folge, dass bei der Bearbeitung der Zylinderwand 11 zunächst die drei Gänge G1, G2, G3 vorgeschnitten, danach die Gänge G1, G2, G3 nachgeschnitten, d.h. die Gänge vertieft und wiederum nachfolgend die Gänge G1, G2, G3 fertig geschnitten, d.h. geformt werden. Bei jedem dieser Vorgänge sind die Schnitttiefen benachbarter Rillen gleich tief, so dass die zwischen den Rillen verbleibenden filigranen Stegwände auf beiden Seiten gleich hoch sind. Sie sind deswegen maximal stabilisiert und es ergeben sich gute Schnittverhältnisse.
  • An dem Übergang zwischen der Schneidplatte P1 und P2 bildet sich eine Stegwand mit unterschiedlicher Höhe an beiden ihrer Seiten. Dieser Unterschied wird jedoch minimiert, in dem der Schnitt anders als in 5 veranschaulicht, nicht lediglich auf 2 Schneidengruppen S11 bis S31 und S12 bis S32, sondern auf eine größere Anzahl von Schneidengruppen aufgeteilt wird. Jedenfalls aber ist der Höhenunterschied an beiden Seiten der Stegwand nie größer als der Unterschied zweier aufeinanderfolgender Bearbeitungstiefen.
  • Mit dem Aufrauwerkzeug 16 wird an der Zylinderwand bzw. Zylinderbohrung 11 bis 14 jeweils eine mehrgängige Rillen- Gewindestruktur erzielt, die als Verkrallstruktur 15 zur formschlüssigen Verankerung einer aufgespritzten Stahlschicht dient. Zur Herstellung der Verkrallstruktur 15 wird das Aufrauwerkzeug 16 vorzugsweise um die Drehachse 17 drehend mit einer Vorschubgeschwindigkeit axial in die Zylinderbohrung 11 bewegt, wobei der Vorschub pro Umdrehung der Gewindesteigung entspricht und genau auf diese abgestimmt ist. Somit schneiden die Schneidplatten P1, P2, P3 eine gewindeartige Rillenstruktur in die Zylinderbohrung 11.
  • Es ist auch möglich, alle Schneiden-Sätze wie in 7 veranschaulicht, an einer einzigen Schneidplatte P auszubilden, so dass die Schneiden S11 bis S31 eine sich über mehrere Zähne erstreckende, gegebenenfalls stellenweise unterbrochene Schneidkante S bilden. Die Schneidplatte P ist an einer einzigen Stelle des Umfangs des Aufrauwerkzeugs 16 angeordnet, wie 6 veranschaulicht. Dadurch werden gegenüber der Verwendung mehrerer Schneideinsätze Maßabweichungen verringert, die durch Maßtoleranzen im Plattensitz des Aufrauwerkzeugs oder durch Montagefehler entstehen. Somit lassen sich sehr präzise mehrgängige Rillenstrukturen erzeugen, bei denen alle Gänge maßlich gleich oder nahezu gleich sind. Hinsichtlich der Erzeugung der Verkrallstruktur 15 gilt die vorherige Beschreibung entsprechend.
  • Soll eine größere Zylinderbohrung 11 bearbeitet werden, kann die Drehachse 17 des Aufrauwerkzeugs 16, wie schon zuvor beschrieben und nun in 6, durch einen Pfeil 20 veranschaulicht, in einer Orbitalbewegung um die Mittelachse 21 der Zylinderbohrung geführt werden. Die Orientierung des Aufrauwerkzeugs 16 ist dabei stets so, dass die Schneidplatte P, im Wesentlichen auf einer Linie L liegt, die die Achsen 17, 21 quer schneidet.
  • Erfindungsgemäß wird an einer Zylinderbohrung 11 eine mehrgängige Verkrallstruktur 15 erzeugt, wobei die Einzelnen gleichartigen Bearbeitungsschritte für die einzelnen Gänge der Verkrallstruktur 15 jeweils gruppenweise gleichzeitig ausgeführt werden. Zum Beispiel weist ein Aufrauwerkzeug 16 zur Durchführung der Bearbeitung Gruppen von Bearbeitungszähnen gleichen Typs auf, wobei jeder Typ einem bestimmten Bearbeitungsschritt zugeordnet ist. Die Zähne gleichen Typs sind benachbart in einer ersten Gruppe angeordnet. Die Zähne des Typs für die nachfolgende Bearbeitung sind in einer zweiten Gruppe angeordnet, die der ersten Gruppe benachbart ist. Dadurch haben benachbarte Windungen verschiedener Gänge der mehrgängigen Rillenstruktur während der Bearbeitung, einen synchronen Arbeitsfortschritt, so dass jede zwischen zwei Rillen liegende Wand an beiden Seiten im Wesentlichen gleichmäßig freigeschnitten wird. Es kann nicht zu Zuständen kommen, in denen die Stegwand an einer Seite an eine fertig geschnittene Rille grenzt, während der Bearbeitungsprozess in der benachbarten Rille auf der anderen Seite, in einem noch nicht fortgeschrittenen Stadium liegt und sich somit eine Asymmetrie ergäbe. Bezugszeichen
    10 Motorblock
    1114 Zylinderbohrungen
    15 Verkrallstruktur
    G1 erster Gang der Rillenstruktur
    G2 zweiter Gang der Rillenstruktur
    G1a ... Windungen des ersten Gangs
    G2a ... Windungen des zweiten Gangs
    G3 dritter Gang der Rillenstruktur
    G3a ... Windungen des dritten Gangs
    16 Aufrauwerkzeug
    17 Drehachse
    18, 19, 20 Pfeil
    21 Achse der Zylinderbohrung 11
    L Linie, radial zu den Achsen 17 und 21
    n Anzahl der Schneiden-Sätze
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014210636 A1 [0003]
    • DE 102008058452 A1 [0004]
    • DE 10314249 B3 [0005]

Claims (15)

  1. Aufrauwerkzeug (16) für Zylinderbohrungen (11, 12, 13, 14) von Motorblöcken (10) für Verbrennungsmotoren, mit einer Anzahl (n) gleichartiger Schneiden-Sätze (SS1, SS2, SS3) zur Erzeugung einer mehrgängigen Verkrallstruktur (15) in der Wandung solcher Zylinderbohrungen (11, 12, 13, 14), wobei jeder Schneiden-Satz (SS1, SS2, SS3) mindestens eine erste Schneide (S11, S21, S31) umfasst.
  2. Aufrauwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schneiden-Satz (SS1, SS2, SS3) zumindest eine Schneide (S12, S22, S32) aufweist.
  3. Aufrauwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schneiden-Satz (SS1, SS2, SS3) eine erste Schneide (S11, S21, S31) und mindestens eine zweite Schneide (S12, S22, S32) aufweist, wobei die erste Schneide (S11, S21, S31) und die zweite Schneide (S12, S22, S32) jeweils einer gemeinsamen zu erzeugenden Rille zugeordnet sind.
  4. Aufrauwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Schneiden (S11, S21, S31) gleichen Typs, jedoch verschiedener Schneiden-Sätze (SS1, SS2, SS3) einander benachbart an einer Schneidplatte (P1, P) ausgebildet sind.
  5. Aufrauwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Schneiden (S11, S21, S31) aller Schneiden-Sätze (SS1, SS2, SS3) einander benachbart an einer Schneidplatte (P1, P) ausgebildet sind.
  6. Aufrauwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten oder weiteren Schneiden (S12, S22, S32; S13, S23, S33) aller Schneiden-Sätze (SS1, SS2, SS3) einander benachbart an einer Schneidplatte (P2, P3, P) ausgebildet sind.
  7. Aufrauwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass alle Schneiden-Sätze (SS1, SS2, SS3) an einer gemeinsamen Schneidplatte (P) ausgebildet sind.
  8. Aufrauwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden (S11, S21, S31; S12, S22, S32; S13, S23, S33) oder Schneiden-Sätze (SS1, SS2, SS3) an dem Aufrauwerkzeug in einem Winkelabstand angeordnet sind, der kleiner oder gleich 360°/n ist.
  9. Aufrauwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Schneiden (S11, S21, S31; S12, S22, S32; S13, S23, S33) oder Schneiden-Sätzen (SS1, SS2, SS3) eine Radialstelleinrichtung zugeordnet ist.
  10. Werkzeugmaschine mit einer drehend angetriebenen Arbeitsspindel, an der ein Aufrauwerkzeug (16) nach einem der vorstehenden Ansprüche gehalten ist und dass die Drehbewegung der Arbeitsspindel auf den Vorschub der Arbeitsspindel synchronisiert ist.
  11. Werkzeugmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsspindel eine Drehachse (17) aufweist, die mit einer Mittelachse (21) der Zylinderbohrung (11) übereinstimmt.
  12. Zylinderblock mit wenigsten einer Zylinderbohrung (11), die mit einer aufgespritzten Metallschicht versehen ist, die über eine Verankerungsstruktur (15) in der Zylinderbohrung (11) gehalten ist, die nach Art eines mehrgängigen Gewindes ausgebildet ist.
  13. Verfahren zur Erzeugung einer Verkrallstruktur (15) an einer Zylinderbohrung (11) eines Motorblocks (10) zur Befestigung einer aufzuspritzenden Stahlschicht, wobei bei dem Verfahren an der Zylinderbohrung (11) eine Rillenstruktur nach Art eines mehrgängigen Gewindes erzeugt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren die Rillen in jeweils mehreren Schnitten geöffnet werden, dass in einem ersten Schritt die gleichen Schnitte verschiedener Rillen (G1, G2) in einer Gruppe in Vorschubrichtung zueinander benachbart angebracht werden und dass in einem zweiten Schritt nachfolgende gleiche Schnitte der verschiedener Rillen (G1, G2) in einer weiteren Gruppe in Vorschubrichtung zueinander benachbart angebracht werden, wobei die erste Gruppe und die zweite Gruppe in Vorschubrichtung aneinander anschließend angeordnet sind.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren die Rillen in wenigstens einem Schnitt geöffnet werden und dabei die gleichen Schnitte verschiedener Rillen (G1, G2) in einer Gruppe in Vorschubrichtung zueinander benachbart angebracht werden.
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