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Die Erfindung betrifft eine Rollierwalze für ein Rollierwerkzeug zum Bearbeiten einer Werkstückoberfläche, insbesondere einer gekrümmten Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück, sowie eine Verwendung einer Rollierwalze.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Rollierwerkzeug zum Bearbeiten einer Werkstückoberfläche, insbesondere einer gekrümmten Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück.
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Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Rollierwalze für ein Rollierwerkzeug zum Bearbeiten einer Werkstückoberfläche, insbesondere einer gekrümmten Oberfläche in einem Werkstück.
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In
WO 2012/084612 A1 ist ein Bearbeitungsverfahren zum Bearbeiten einer gekrümmten Werkstückoberfläche eines Werkstücks offenbart, wobei eine Rollprägeoperation durchgeführt wird. Hierzu wird ein Wälzelement eines Bearbeitungswerkzeugs an einem zu bearbeitenden Abschnitt der gekrümmten Werkstückoberfläche unter einem Anpressdruck abgerollt.
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Das Bearbeitungsverfahren kann hierbei beispielsweise zum Bearbeiten der Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück genutzt werden, insbesondere zur Aufrauung der Werkstückoberfläche für eine nachfolgende Beschichtung. Zudem ist ein entsprechendes Bearbeitungswerkzeug in diesem Dokument gezeigt. Die Bearbeitung des Werkstücks dient beispielsweise dazu, eine Innenlauffläche eines Zylinders eines Verbrennungsmotors vorzubereiten, um anschließend eine Beschichtung einbringen zu können, die einen geringen Reibwiderstand aufweist.
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Die Bearbeitung mit dem Bearbeitungswerkzeug dient dazu, eine Oberflächenstruktur der Innenfläche des Zylinders vorzusehen, die für ein stabiles Halten der Beschichtung sorgt. Bevor ein derartiges Bearbeitungswerkzeug verwendet wird, werden üblicherweise Nuten in die Innenfläche eines Zylinders eingebracht. Dies kann beispielsweise durch Fräsen oder Sägen wie in
WO 2015/003790 A1 geschehen oder durch Behandlung mit Laserstrahlen.
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Die in
WO 2012/084612 A1 vorgesehenen Arbeitsabschnitte mit einer rauen Oberflächenstruktur weisen typischerweise Hartstoffkörner auf, die in einer Matrix aus weicherem Material angeordnet sind.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei der Bearbeitung von Innenflächen einer Bohrung eines Werkstücks, z.B. von Zylinderlaufflächen von Verbrennungsmotoren, eine verbesserte Prägung der Innenflächen zu erreichen sowie ein Werkstück mit verbesserten geprägten Flächen bzw. Innenflächen bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Rollierwalze für ein Rollierwerkzeug zum Bearbeiten einer Werkstückoberfläche, insbesondere einer gekrümmten Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück, wobei die Rollierwalze einen aus einem harten Material, insbesondere Hartmetall oder einem keramischen Werkstoff, hergestellten, insbesondere einteiligen, Grundkörper aufweist und in Umfangsrichtung eine, vorzugweise umlaufende, Außenfläche mit einer vorbestimmten Breite aufweist, wobei auf der in Umfangsrichtung der Rollierwalze vorgesehenen Außenfläche wenigstens in einem umlaufenden Abschnitt in Umfangsrichtung und über die Breite mehrere kegelartige oder pyramidenförmige oder evolventen-artige Oberflächenprofilnocken aus dem harten Material des, insbesondere einteiligen, Grundkörpers ausgebildet sind.
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Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, dass durch die Bereitstellung von einer Rollierwalze mit einem, vorzugweise einteiligen, Grundkörper für ein Rollierwerkzeug, beispielsweise bei der Bearbeitung von Innenflächen bzw. Zylinderinnenwänden von Zylinderbohrungen von Verbrennungsmotoren, die Werkstückoberfläche bzw. die Oberfläche der Innenfläche der Zylinderwände von Verbrennungsmotoren durch die auf der z.B. (teil-)zylindermantelförmigen oder (teil-)kegelmantelartigen Außenfläche ausgebildeten kegelartigen oder pyramidenförmigen oder evolventen-artige Oberflächenprofilnocken bei einem Rolliervorgang mittels des mit einer oder mehreren Rollierwalze versehenen Rollierwerkzeugs vergrößert wird, wodurch bei der Nachbearbeitung bzw. der nachfolgenden Vergütung der Werkstückoberfläche eine bessere Haftung einer im Anschluss an den Rolliervorgang aufgebrachten Metallschicht auf die bearbeitete Werkstückoberfläche gewährleistet wird. Erfindungsgemäß sind die kegelartigen oder pyramidenförmigen oder evolventen-artigen Oberflächenprofilnocken aus demselben harten Material des Grundkörpers hergestellt, so dass die Oberflächenprofilnocken und der Grundkörper einstoffig und einstückig bzw. stoffschlüssig ausgebildet sind. Als geeignetes hartes Material wird beispielsweise ein Hartmetall verwendet oder eingesetzt. Unter Hartmetall wird dabei ein Metallmatrix-Verbundwerkstoff verstanden. In einer Alternative kann als hartes Material für den Grundkörper mit den Oberflächenprofilnocken ein, insbesondere technischer Keramikwerkstoff verwendet oder eingesetzt werden. Durch die Bearbeitung eines stoffschlüssigen oder einstoffigen zylinderförmigen Rohkörpers aus Hartmetall oder eines Keramikwerkstoffs für die Rollierwalze werden der Grundkörper mit den Oberflächenprofilnocken hergestellt bzw. bereitgestellt.
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Je nach Ausgestaltung des Grundkörpers ist die Außenfläche mit den Oberflächenprofilnocken zylindermantelförmig oder teilzylinderförmig oder kegelmantelartig oder teilkegelmantelartig oder dergleichen ausgebildet.
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Durch die auf der Außenfläche ausgebildeten kegelartigen oder pyramidenförmigen oder evolventen-artigen Oberflächenprofilnocken auf der Rollierwalze wird eine definierte Oberflächenstruktur der Rollierwalze im Umfangsabschnitt mit den Oberflächenprofilnocken erreicht, wobei bei einem Rolliervorgang die als Erhebungen ausgebildeten kegelartigen oder pyramidenförmigen oder evolventen-artigen Oberflächenprofilnocken sich in die Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks beim Bearbeitungsvorgang eindrücken und dort entsprechende Vertiefungen in der Oberfläche des Werkstücks ausbilden, wodurch eine vorbestimmte Oberflächenrauigkeit in der Oberfläche des bearbeiteten Werkstücks ausgebildet ist. Insgesamt wird dadurch eine definierte Oberflächenrauigkeit, z.B. in der Zylinderwand eines Verbrennungsmotors, erreicht.
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Die Oberflächenprofilnocken sind vorzugweise aus dem gleichen Material, insbesondere Stahl oder Hartmetall, wie die z.B. zylindermantelförmige oder teilzylinderförmige Außenfläche der Rollierwalze. Insbesondere sind auf der Außenfläche keine Diamantkörner oder dergleichen vorgesehen, so dass die Außenfläche der Rollierwalze diamantkörperfrei ist. Die, vorzugsweise gleichmäßig oder gleichartig geformten, Oberflächenprofilnocken und die Außenfläche der Rollierwalze und/oder der Grundkörper der Rollierwalze sind vorzugweise einstückig und/oder einstoffig und/oder stoffeinteilig und/oder stoffschlüssig ausgebildet.
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Zur Ausbildung der Oberflächenprofilnocken auf der Rollierwalze wird ein beispielsweise zylinderförmiger oder kegelartiger Rohkörper für die Rollierwalze mittels eines, vorzugsweise insbesondere gepulsten, Laserstrahls eines Lasers auf der Außenfläche bearbeitet, wodurch und unter Anwendung eines Laser-Abtragsverfahrens die Oberflächenstruktur mit den Oberflächenprofilnocken auf dem Grundkörper der Rollierwalze ausgebildet ist. Insgesamt ergibt sich dadurch eine definierte Struktur mit vereinzelten spitzen Oberflächenprofilnocken über dem Grundprofil mit der in Umfangsrichtung vorgesehenen Außenfläche. Dabei sind die Außenfläche der Rollierwalze und die Oberflächenprofilnocken aus dem gleichen Material, insbesondere Stahl oder Hartmetall, hergestellt.
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Insbesondere wird die Rollierwalze für ein Rollierwerkzeug verwendet, wodurch es möglich ist, beispielsweise eine Zylinderlauffläche eines Verbrennungsmotors mittels des Rollierwerkzeugs (als Werkstückoberfläche) zu bearbeiten, wobei hierzu das Rollierwerkzeug rotierend um die Rotationsachse des Werkzeugs angetrieben wird und das Rollierwerkzeug zusammen mit mindestens einer Rollierwalze am Umfang des Rollierwerkzeugs entlang einer Vorschubrichtung parallel zur Rotationsachse des Rollierwerkzeugs bewegt und während der Bearbeitung in die Zylinderbohrung des Verbrennungsmotors eingebracht wird, wobei in Kontakt der Zylinderlauffläche der Zylinderbohrung die Oberfläche der Zylinderlauffläche mittels der Rollierwalze aufgeraut wird.
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Die Rollierwalze wird in einem Rollierwerkzeug, beispielsweise bei der Bearbeitung von Innenflächen bzw. Zylinderinnenwänden von Zylinderbohrungen von Verbrennungsmotoren, eingesetzt, wobei die Werkstückoberfläche bzw. die Oberfläche der Innenfläche der Zylinderwände von Verbrennungsmotoren durch die auf der Außenfläche ausgebildeten spitzen Oberflächenprofilnocken bei einem Rolliervorgang mittels des mit einer Rollierwalze oder mehreren Rollierwalzen versehenen Rollierwerkzeugs vergrößert wird, wodurch bei der Nachbearbeitung bzw. der nachfolgenden Vergütung der Werkstückoberfläche eine bessere Haftung einer im Anschluss an den Rolliervorgang aufgebrachten Metallschicht auf die bearbeitete Werkstückoberfläche gewährleistet wird.
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Ferner zeichnet sich eine Ausgestaltung der Rollierwalze dadurch aus, dass der Grundkörper der Rollierwalze aus einem aus Kobalt und Wolframcarbid (WC) bestehenden Hartmetall hergestellt ist, wobei insbesondere Kobalt (Co) einen Anteil zwischen 4 Gew. % und 15 Gew. % und Wolframcarbid (WC) einen Anteil zwischen 96 Gew. % und 85 Gew. % haben. Außerdem weist die Materialzusammensetzung aus Kobalt (Co) und Wolframcarbid (WC) für die Rollierwalze unvermeidbare, insbesondere herstellungsbedingte, Verunreinigungen als Rest auf. Vorteilhafterweise wird durch die Bereitstellung von einer Rollierwalze aus Kobalt (Co) und Wolframcarbid (WC) eine besondere harte Rollierwalze für ein Rollierwerkzeug bereitgestellt, deren Oberflächenstruktur für das Rollieren derart bearbeitet ist, dass eine definierte Struktur mit einzelnen spitzen kegelartigen oder pyramidenförmigen oder evolventen-artigen Oberflächenprofilnocken über der als Grundprofil ausgebildeten Außenfläche ausgebildet ist.
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Insbesondere sind die kegelartigen oder pyramidenförmigen oder evolventen-artigen Oberflächenprofilnocken durch Materialabtrag von der Außenfläche der Rollierwalze mittels eines Lasers ausgebildet. Durch die Anwendung des lasergestützten Materialabtragsverfahrens werden oder sind vorteilhafterweise die Oberflächenprofilnocken und die Außenfläche der Rollierwalze aus einem einteiligen, vorzugsweise einstoffigen und/oder stoffschlüssigen, Bauteil aus einem harten Material, insbesondere aus Hartmetall oder einem keramischen Werkstoff, hergestellt oder gefertigt. Ein weiterer Vorteil des Materialabtrags von der Außenfläche des Grundkörpers der Rollierwalze unter Verwendung eines Lasers besteht darin, dass die Oberflächenprofilnocken sowie der Grundkörper der Rollierwalze, der die Oberflächenprofilnocken aufweist, mit einem hohen Reproduktionsgrad hergestellt werden können. Dabei ist auch die Struktur sowie die Anordnung der Oberflächenprofilnocken auf der Außenseite der Rollierwalzen genau herstellbar und insbesondere exakt reproduzierbar.
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Vorzugsweise sind die Rollierwalze bzw. der Grundkörper der Rollierwalze in einer Weiterbildung zylindrisch ausgebildet.
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Darüber hinaus zeichnet sich eine Weiterbildung der Rollierwalze dadurch aus, dass die Oberflächenprofilnocken eine Höhe gegenüber der Außenfläche der Rollierwalze zwischen 25 µm und 250 µm, insbesondere zwischen 50 µm und 150 µm, aufweisen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Oberflächenprofilnocken eine äußere Spitze mit einem Radius zwischen 10 µm und 150 µm, insbesondere zwischen 20 µm bis 80 µm, auf.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist es bei der Rollierwalze bevorzugt, dass die Oberflächenprofilnocken Spitzen aufweisen, wobei die Spitzen von benachbarten Oberflächenprofilnocken einen Abstand zwischen 75 µm und 750 µm, insbesondere zwischen 200 µm bis 500 µm, aufweisen.
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Eine verbesserte Aufrauung der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche wird gemäß einem weiteren Aspekt dadurch erreicht, dass mehrere, insbesondere mehr als zwei, Oberflächenprofilnocken in axialer Richtung der Rollierwalze nicht-geradlinig hintereinander in einer Ebene und/oder in axialer Richtung bogenförmig oder sinusförmig angeordnet sind. Insbesondere sind mehrere Oberflächenprofilnocken in einer bogenförmigen oder (teil-)sinusförmigen Anordnung, bezogen auf die Längsachse bzw. Rotationsachse der Rollierwalze angeordnet, wobei die Reihen von bogenförmig oder sinusförmig angeordneten Oberflächenprofilnocken in Umfangsrichtung parallel zueinander auf der Außenfläche der Rollierwalze angeordnet sind.
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Typischerweise sind auf der Außenfläche der Rollierwalze zwischen 50 bis 500, insbesondere zwischen 80 bis 120 oder bis 250, Oberflächenprofilnocken angeordnet, deren Position und Abstand zueinander auf der Außenfläche definiert sind. Insbesondere ist es möglich, unter Verwendung eines CAD-Konstruktionsverfahrens die Rollierwalze beliebig häufig reproduzierbar herzustellen. Vorteilhafterweise sind die Oberflächenprofilnocken auf der Rollierwalze entsprechend einer wenigstens teilweise sinusförmigen Kurve angeordnet.
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Vorzugsweise ist der Grundkörper der Rollierwalze zylindrisch oder konusförmig oder in axialer Richtung mit einer gekrümmten Oberfläche, die sich in Umfangsrichtung der Rollierwalze erstreckt, ausgebildet. Bei Ausbildung mit einer gekrümmten Oberfläche ist die gekrümmte Oberfläche der Rollierwalze in Umfangsrichtung teilweise oder vollständig umlaufend in Umfangsrichtung der Rollierwalze ausgebildet.
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Des Weiteren ist es bei einer Ausgestaltung bevorzugt, dass die Rollierwalze mit einer Hartstoffschicht, insbesondere einer diamantähnlichen Kohlenstoffschicht (Diamond-Like Carbon-Schicht (DLC-Schicht)) oder aus Titannitrid (TiN) oder Titanaluminiumnitrid (TiAIN) oder Chromcarbonitrid (CrCN) oder Chromnitrid (CrN), in Umfangsrichtung ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich eine verringerte Adhäsion zwischen der Oberfläche der Rollierwalze und dem zu bearbeitenden Werkstück, wobei außerdem die Hartstoffschicht auf der Rollierwalze haftet. Außerdem wird durch die Hartstoffschicht die Härte und die Güte der Oberfläche der Rollierwalze verbessert, wodurch der abrasive Verschleiß bei der Bearbeitung des Werkstücks reduziert wird. Insbesondere wird die Hartstoffschicht unter Verwendung des PACVD-Verfahrens (Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition) oder unter Verwendung des (PVD)-Verfahrens (Physical Vapour Deposition-Verfahren (physikalischen Gasphasenabscheidungs-Verfahren)) auf die Rollierwalze aufgebracht.
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Bei einer Ausgestaltung ist es bei der Rollierwalze bevorzugt, dass die Hartstoffschicht eine Dicke zwischen 0,5 µm und 10 µm, insbesondere zwischen 1 µm bis 8 µm, weiter vorzugweise zwischen 2 µm bis 5 µm, aufweist. Insbesondere weist die Hartstoffschicht eine Dicke gleich oder von weniger als 3 µm auf. Die Mindestdicke der Hartstoffschicht beträgt mindestens 0,5 µm.
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Außerdem wird die Aufgabe gelöst durch eine Verwendung einer voranstehend beschriebenen Rollierwalze in einem Rollierwerkzeug zum Bearbeiten einer Werkstückoberfläche, insbesondere einer gekrümmten Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück, mit einem die Rollierwalze tragenden Werkzeugkörper, der um eine Werkzeugkörperachse drehbar ist. Vorzugweise ist bei der Bearbeitung der Werkstückoberfläche die Rollierwalze aus einem härteren Material hergestellt als das Material der Werkstückoberfläche bzw. das Material des Werkstücks.
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Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Rollierwerkzeug zum Bearbeiten einer Werkstückoberfläche, insbesondere einer gekrümmten Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück, mit einem Werkzeugkörper, der um eine Werkzeugkörperachse drehbar ist, und mit wenigstens einer durch den Werkzeugkörper getragenen, insbesondere rotierbaren, erfindungsgemäßen Rollierwalze. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die obigen Ausführungen ausdrücklich verwiesen.
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Außerdem wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Rollierwalze für ein Rollierwerkzeug zum Bearbeiten einer Werkstückoberfläche, insbesondere einer gekrümmten Oberfläche in einem Werkstück, wobei ein aus einem harten Material, insbesondere Hartmetall oder einem keramischen Werkstoff, hergestellter, vorzugsweise einstoffiger und/oder einstückiger und/oder stoffschlüssiger, Rohkörper bereitgestellt wird, wobei auf einer in Umfangsrichtung vorgesehenen und mit einer vorbestimmter Breite ausgebildeten Außenfläche des Rohkörpers unter Verwendung eines, insbesondere gepulsten, Laserstrahls eines Lasers Material von der Außenfläche des Rohkörpers abgetragen wird und nach Abtragung des Materials von der Außenfläche des Rohkörpers als Rollierwalze ein, insbesondere einteiliger, Grundkörper mit auf der in Umfangsrichtung des Grundkörpers vorgesehenen Außenfläche und in einem umlaufenden Abschnitt in Umfangsrichtung und über die Breite der Außenfläche mehreren ausgebildeten kegelartigen oder pyramidenförmigen oder evolventen-artigen Oberflächenprofilnocken aus dem harten Material des, insbesondere einteiligen, Grundkörpers bereitgestellt wird.
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Insbesondere ist der Rohkörper für den Grundkörper der Rollierwalze zylindrisch oder konusförmig oder in axialer Richtung mit einer gekrümmten Oberfläche, die sich in Umfangsrichtung der Rollierwalze erstreckt, ausgebildet.
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Des Weiteren zeichnet sich in einer Ausgestaltung das Verfahren dadurch aus, dass nach Ausbildung der kegelartigen oder pyramidenförmigen oder evolventen-artigen Oberflächenprofilnocken die Außenfläche der Rollierwalze und die Oberflächenprofilnocken mit einer Hartstoffschicht, insbesondere einer diamantähnlichen Kohlenstoffschicht (Diamond-Like Carbon-Schicht (DLC-Schicht)) oder aus Titannitrid (TiN) oder Titanaluminiumnitrid (TiAIN) oder Chromcarbonitrid (CrCN) oder Chromnitrid (CrN), versehen werden.
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Insbesondere wird bei dem Verfahren eine voranstehend beschriebene, erfindungsgemäße Rollierwalze hergestellt.
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Außerdem wird die Aufgabe gelöst durch ein Werkstück, insbesondere Motorblockteil, mit einer Werkstückoberfläche, insbesondere einer gekrümmten Innenfläche einer Bohrung in dem Werkstück (W), mit einer aufgerauten Oberfläche, wobei insbesondere die aufgeraute Oberfläche Stege mit einer Profilweite und einer Profiltiefe aufweist, und wobei die Stege an ihrer Oberseite eine Mikrorauheit aufweisen, wobei die Mikrorauheit durch Umformen mittels kegelartiger oder pyramidenförmiger oder evolventen-artiger Oberflächenprofilnocken einer voranstehend beschriebenen Rollierwalze erzeugt worden ist.
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Vorzugsweise beträgt die Profilweite der Stege zwischen 25 µm und 250 µm, insbesondere zwischen 50 µm und 150 µm.
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Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
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Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere“ oder „vorzugsweise“ gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.
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Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
- 1 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Rollierwalze eines Rollierwerkzeugs;
- 2 schematisch eine Ansicht der Rollierwalze aus 1;
- 3 Elektronenmikroskopieaufnahmen der Oberfläche einer Rollierwalze in unterschiedlichen Vergrößerungen.
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In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
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In 1 ist schematisch eine perspektivische Ansicht einer Rollierwalze 10 dargestellt, die Bestandteil eines schematisch bezeichneten (und hier nicht dargestellten) Rollierwerkzeugs R ist. Das Rollierwerkzeug R wird hierbei zum Bearbeiten einer Werkstückoberfläche, insbesondere einer gekrümmten Innenfläche, wie z.B. einer Bohrung in einem Werkstück eingesetzt. Hierbei weist das Rollierwerkzeug R einen Werkzeugkörper auf, auf dessen Außenseite die Rollierwalze 10 oder mehrere Rollierwalzen 10 rotierbar gelagert ist.
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In 2 ist schematisch eine Ansicht der Rollierwalze 10 dargestellt, wobei hierbei die Rollierwalze 10 in einer Aufnahme eines schematisch eingezeichneten Werkzeugkörpers 50 des Rollierwerkzeugs R auf dessen Außenseite aufgenommen ist. Die Rollierwalze 10 ist zylinderförmig (vgl. 1) ausgebildet, wobei in Umfangsrichtung der Rollierwalze 10 in einem Zylinderabschnitt 12 kegelartige Oberflächenprofilnocken 20 ausgebildet sind. Die Oberflächenprofilnocken 20 ragen hierbei in radialer Richtung von der Oberfläche des Zylinderabschnitts 12 nach außen.
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Um die Rollierwalze 10 mit den kegelartigen Oberflächenprofilnocken 20 bereitzustellen, wird ein Rohling bzw. ein Rohkörper für die Rollierwalze mittels eines Laserstrahls, insbesondere gepulsten Laserstrahls 32, eines Lasers 30 im Zylinderabschnitt 12 bearbeitet. Hierbei wird mittels des gepulsten Laserstrahls 32 im Bereich des Zylinderabschnitts 12 auf der Oberfläche bearbeitet, wobei durch den gepulsten Laserstrahl 32 Material von der Oberfläche des Zylinderabschnitts 12 der Rollierwalze 10 abgetragen wird und dabei die kegelartigen Oberflächenprofilnocken 20 nach dem Materialabtrag ausgebildet werden.
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In einem anschließenden Schritt wird die Oberfläche des Zylinderabschnitts 12, auf dem die kegelartigen Oberflächenprofilnocken 20 ausgebildet sind, mit einer Hartschicht 14, insbesondere einer diamantähnlichen Kohlenstoffschicht (DLC-Schicht), beschichtet, um die Oberfläche des Zylinderabschnitts 12 zu vergüten.
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Die Oberflächenprofilnocken 20 weisen hierbei gegenüber der Grundfläche des Zylinderabschnitts 12 in einer vorzugswürdigen Ausgestaltung eine Höhe in radialer Richtung zwischen 50 µm und 150 µm auf. Die Oberflächenprofilnocken 20 sind ferner mit äußeren Spitzen ausgebildet, die vorzugweise einen Radius zwischen 20 µm bis 80 µm aufweisen. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen den Spitzen der Oberflächenprofilnocken 20 zwischen 200 µm bis 500 µm.
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Bei der Bearbeitung einer Werkstückoberfläche 40 eines in 2 schematisch eingezeichneten Werkstücks W werden die Oberflächenprofilnocken 20 in Kontakt mit der Werkstückoberfläche 40 gebracht, wobei hierbei die Oberflächenprofilnocken 20 bei einer Rotation des Werkzeugkörpers 50 die Werkstückoberfläche 40 aufrauen.
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Dabei ist das Material der Rollierwalze 10 härter als das Material des zu bearbeitenden Werkstücks W. Durch die Ausbildung der Oberflächenprofilnocken 20 im Zylinderabschnitt 12 wird eine definiert bearbeitete Oberflächenstruktur der Rollierwalze 12 ausgebildet, wobei aufgrund der bereitgestellten Oberflächenstruktur mit den Oberflächenprofilnocken 20 eine verbesserte Aufrauung der Oberflächen von Werkstücken, wie z.B. einer Zylinderwand von Verbrennungsmotoren, gewährleistet wird.
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Die Rollerwalze 10 ist beispielsweise aus einem aus Kobalt (Co) und Wolframcarbid (WC) bestehenden Hartmetall hergestellt ist. Insbesondere weist die Rollierwalze 10 einen Anteil von Kobalt (Co) zwischen 4 Gew. % und 15 Gew. % und einen Anteil an Wolframcarbid (WC) zwischen 96 Gew. % und 85 Gew. %, sowie unvermeidbare, insbesondere herstellungsbedingte, Verunreinigungen als Rest.
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In 3 sind zwei Elektronenmikroskopaufnahmen einer Oberfläche der Rollierwalze 10 im Bereich des Zylinderabschnitts 12 in zwei verschiedenen Vergrößerungen gezeigt. Wie aus der Aufnahme a) von 3 ersichtlich, sind die Oberflächenprofilnocken 20 in einer bogenartigen oder sinusförmigen Formation auf der Oberfläche des Zylinderabschnitts 12 ausgebildet, so dass eine Reihe von, insbesondere mehr als zwei, drei oder mehr, nebeneinander angeordneten Oberflächenprofilnocken 20 nicht-geradlinig in Bezug auf die Rotationsachse der Rollierwalze 10 auf der Oberfläche ausgebildet sind.
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In der Aufnahme b) von 3 ist eine vergrößerte Darstellung der Oberflächenprofilnocken 20 im Zylinderabschnitt 12 gezeigt. Durch die Ausbildung der Oberflächenprofilnocken 20 im Zylinderabschnitt 12 wird eine definiert bearbeitete Oberflächenstruktur der Rollierwalze 12 ausgebildet, wobei aufgrund der bereitgestellten Oberflächenstruktur mit den Oberflächenprofilnocken 20 sich eine verbesserte Aufrauung der Oberflächen von Werkstücken, wie z. B. einer Zylinderwand von Verbrennungsmotoren, gewährleistet wird. Insbesondere wird eine erhöhte Reproduktionsrate bei der Aufrauung der Werkstückoberflächen erreicht. Vorzugsweise ist die Rollierwalze 10 aus Metall, insbesondere einem Hartmetall, hergestellt, wobei insbesondere das Material der Rollierwalze 10 härter als das Material des zu bearbeitenden Werkstücks ist.
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Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Rollierwalze
- 12
- Zylinderabschnitt
- 14
- Beschichtung
- 20
- Oberflächenprofilnocken
- 30
- Laser
- 32
- Laserstrahl
- 40
- Werkstückoberfläche
- 50
- Werkzeugkörper
- R
- Rollierwerkzeug
- W
- Werkstück
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2012/084612 A1 [0004, 0007]
- WO 2015/003790 A1 [0006]
