DE2330390A1

DE2330390A1 - Verfahren zum bearbeiten von lagerflaechen

Info

Publication number: DE2330390A1
Application number: DE2330390A
Authority: DE
Inventors: John Ernest Tanner
Original assignee: Laystall Engineering Co Ltd
Current assignee: Laystall Engineering Co Ltd
Priority date: 1972-10-25
Filing date: 1973-06-14
Publication date: 1974-05-09
Also published as: DE2330390B2; JPS4973560A; DE2330390C3; FR2205138A5; GB1456504A; ES416915A1; JPS558309B2

Description

Münohenaa

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Laystall Engineering Company Limited in ,Wolverhampton, 3t/af-

fo^shire,Großbritannien

Verfahren zum Bearbeiten von Lagerflächen

Die Erfindung bezieht sioh auf ein Verfahren zum Bearbeiten von Lagerfläohen, insbesondere für Laufflä6hen für Zylinder und Zylindereinsatzbüohsen für Kolbenmasohlnen jeg-Hoher Art_s ζ_β3_β für Brennkraftmaschinen, Pumpen od.dergl· Die gleiohe Bearbeitung kann jedoch auch für äußere Laufflächen vorgesehen werden, z.B« für Kolben oder für die Laufflächen von Maschinen mit umlaufenden Kolben und sichelförmigen oder anderweitig,z.B* zykloidenartig begrenzten Artreitsräumen« Die Werkstücke sollen dabei aus Flußeisen oder aus Temperguß hergestellt sein, also eine hohe Oberfläohenhärte aufweisenο

Erfindungsgemäß erfolgt die Herstellung einer zylindrischen oder sonstigen Lauf- oder Lagerfläche dadurch, daß eine flüssig angemachte, grobkörnige Schleifmasse oder -paste, deren Schleifkorn sehr genau auf maximale Korngröße gesiebt ist, mit der zu behandelnden Oberfläche auf einem schraubenförmigen Förderweg von einem zum anderen Ende mit so hohem

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Druck In Berührung gebracht wird, daß in der Oberfläche sich kreuzende, schraubenförmige Schleifnuten entstehen und Einselteilchen des Schleifpulvers oder Schleifkorns in die Oberfläche eingebettet werden»

Bei der Ausführung des Verfahrens wird somit eine Vielzahl von gegensinnigen Schleifnuten in der bearbeiteten Fläche hergestellt, in deren Oberfläche die Schleifteilchen eingebettet oder eingeschweißt werden. Die Nuten bilden Ölrückhaltenuten, und die eingebetteten Schleifteilchen ergeben eine sehr verschleißfeste Oberfläche« Die Schleifnuten haben natürlich sehr kleine Abmessungen und liegen dicht beieinander, wobei ihre Tiefe und ihr Abstand voneinander von der Grörfa der Schlelfteilohen, und von der Geschwindigkeit der Drehbewegung und der hin- und hergehenden Bewegung des Werkzeuges zum Werkstück abhängt. Die Größe der Schleifteilchen und die Geschwindigkeit kann ZoB₉ so bemessen sein, daß die Sohleifnuten bezüglich ihrer Tiefe und ihres Abstandes voneinander in der Größenordnung von etwa 0,001 bis 0,003 mm entstehen Die Schleifnuten sind im allgemeinen nicht fortlaufend§ sondern brauchen sich nur über ein kurzes Stück längs der Arbeitsfläche zu erstrecken» Dabei wird eine beträchtliche Zahl von Schleifteilchen in die Arbeitsfläche eingebettet, die die Lagerfläohe bilden. Es ist jedoch möglich, zunächst im wesentlichen fortlaufende Nuten ohne Einbetten von Sohleifkörnchen herzustellen und anschließend mit höherem Druck zu arbeiten, um dabei dann Schleifmittelteilchen in die zunächst herge-

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stellten Nuten einzubetten» Der zum Einbetten von Schleifteilchen erforderliche Schleifdruck beträgt etwa 1£——4fr atü. oder mehr.

Es hat sich gezeigt, daß bei der Benutzung solcher Laufund Lagerfläohen die eingebetteten Sohleifralttelteilohen In der Oberfläche verbleiben und nicht durch den Betrieb der Maschine aus den Nuten freikommen. Die Nuten dienen dabei auch als Schmiernuten zum Zurückhalten des Schmieröls.

Das Verfahren nach der Erfindung kann dadurch ausgeführt werden, daß ein unter Federdruck stehendes Läppwerkzeug, ein mehrarraiger, abgefederter Honkopf oder eine oder mehrere abgefederte, umlaufende und bezüglich der Lagerfläohe hin- und hergehende Läppwalzen benutzt werden, die z.Bo beim Bearbeiten eines Zylinders oder einer Zylinderbüchse in der Zylinderbohrung umlaufen und gleichzeitig auch hin- und hergehen, nachdem das Schleifmittel eingebracht worden 1st. Zur Bearbeitung eines Außenfläche werden die Bearbeitungsieisten des Werkzeuges um die zu bearbeitende Oberfläche verteilt angeordnet und an die Oberfläche angedrückt« Der Arbeltsdruck muß so hoch bemessen sein, daß mindestens einzelne Schleifkörner anfangen,Schleifnuten in die zu bearbeitende Oberfläche einzuschneiden, die nach und nach tiefer werden, bis schließlich einzelne Teilchen in die Oberfläche eingebettet sind.

Das Schleifpulver besteht vorzugsweise aus Siliziumkarbid, und zwar aus Feinkorn, das nach Möglichkeit keine scharfen Ecken oder Spitzen aufweiste Das Verfahren nach der Erfindung ist nicht auf bestimmte Größen der Zylinderbohrung oder des

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sonstigen Werkstückes beschränkt, da kein wesentlicher Rückstand verbleibt und kein Oberflächenabrieb stattfindet, da das Schleifpulver nur die Schleifnuten in die Oberfläche eingraben soll. Das Verfahren nach der Erfindung kann daher bei Zylinderblöcken von Brennkraftmaschinen, ferner bei nassen oder trockenen Zylinderelnsätzen aus Metall, Cerner bei Zylindern aus keramischen oder sonstigen Stoffen verwendet werden»

Vorzugsweise wird die Behandlung wiederholt, wobei dann zur Nachbehandlung ein Schleifmittel von kleinerer Korngröße verwendet wird. Es hat sich nämlich gezeigt, daß durch diese Nachbehandlung eine glattere Oberfläche von geringerem Reibungswiderstand und hoher Verschleißfestigkeit mit einer großen Anzahl von eingebetteten Schleifkörnchen erzielt werden kann. Durch diese Nachbehandlung werden scharfe Spitzen zwischen den Nuten beseitigt, ohne die bei der ersten Bearbeitung eingeschnittenen Schleifnuten in ihrer Auswirkung zu beeinträchtigen. Vielmehr kann die Nachbearbeitung dazu führen, daß weitere Teilchen in schraubenförmig eingeschnittene Nuten eingebettet werden» Soweit ursprünglich eingebettete Teilchen zu tief sitzen waet zu weit aus der Oberfläche hervorstehen, werden überstehende Spitzen bei der zweiten Bearbeitung beseitigt oder unzureichend fest eingebettete Teilchen aus der Oberfläche entfernt.

Im Prinzip bilden die eingebetteten Schleifkornteilchen einen beträchtlichen Teil der Lagerfläche, z.B· 50 %,

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Öle Zeichnung zeigt In scheinet Ischen Darstellungen TeIlanslchten einer nach der Erfindung behandelten Zylindereineatzbüchse und eine Schleif- oder Läppvorrichtung zum Behandeln einer Kolbenfläche» und zwar zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil einer Zylindereinsatzbüchse mit der In Ansicht dargestellten Innenfläche, Fig» 2 einen Längsschnitt durch die Büchsenwand nach dem

Einbetten von Schleifyteliehen und PIg. 3 den gleichen Wandabschnitt la fertigen Zustand nach einer Nachbehandlung,

FIg* 4 einen Längsschnitt durch eine Läppvorrichtung zum Behandeln einer Außenfläche, und zwar der Mantelfläche eines Kolbens, und

Flg. 5 einen Querschnitt durch die Läppvorrichtung nach Flg. *f.

Fig· 1-3 sind rein schematlsohe Darstellungen, da bereits dargelegt wurde, daß die Sohlelfnuten praktisch dicht nebeneinander liegen und eine tiefe und Breite von etwa 0,001 -0,003 »Β haben sollen und die eingebetteten Schleifkornteilchen einen beträchtlichen Teil der fertigen Oberfläche bilden sollen. Die Innenfläche der in Fig. 1 dargestellten Zylindereinsatz· büchse 10 wird alt eines üblichen Läppwerkzeug bearbeitet, das ■it unter Pederdruok stehenden Läppleisten versehen und bei gleichzeitiger Drehung auch In axialer Richtung hin- und herbewegt wird, wobei die Büchse von oben her mit Schleifmittelechlamm gefüllt wird, dessen Festteilchen sich am Boden absetzen

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und erneut in Umlauf gehalten werden. Das Schleifmittel besteht aus Siliziumkarbidpulver mit einer Korngröße der Siebmaschenweite von etwa 220· Bei dieser Bearbeitung werden in die Innenfläche der Einsatzbuchse schraubenförmige Nuten 11 von gegensinniger Steigung eingeschnitten. Dabei kann zunächst eine anfängliche Bearbeitung durchgeführt werden, bei der das

4'/ Schleifmittel unter geringem Druck von z.B. 1Ö~ atü oder weniger steht, wobei noch keine Einbettung der Schleifkorntellchen stattfindet. Anschließend wird mit höherem Druck gearbeitet» so daß die Schleifnuten tiefer und breiter werden und schließlich eine Einbettung von Schleifkornteilchen stattfindet» wie dies an den mit 12 bezeichneten Stellen der bearbeiteten Innenfläche der Zylinderbüchse angedeutet 1st. Im allgemeinen wird ein Schleifkörntelinen am Ende einer nicht fortlaufenden Nut eingebettet, worauf anschließend ein weiteres Schleifkornteilchen in die gleiche Bahn eindringt und den anschließenden Teil der schraubenförmigen Nut schneidet. Der Anfangsdruck kann so hoch bemessen werden, daß ein sofortiges Einbetten des Schleifkorns ohne vorheriges Schleifen einer Nut stattfindet, d.h. daß im gleichen Behandlungsstadium sowohl das Einbetten einzelner Teilchen als auch das Einschleifen von Nuten stattfindet, wobei der anzuwendende Druck natürlich von der Härte des Werkstoffes der Zylindereinsatzbüchse abhängt.

Bei dieser Bearbeitung entsteht eine große Anzahl von schraubenförmig verlaufenden Schleifnuten, in die auch eine beträchtliche Anzahl von Schleifkornteilchen eingebettet werden·

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Die Schleifnuten können fortlauf end sein oder sich auch nur über einen Teil der Oberfläche erstrecken, wobei die Dauer der Bearbeitung und der auf die Schleifmasse ausgeübte Druck die Kriterien für das Ergebnis der Behandlung bilden«

Fig. 2 zeigt einen stark vergrößerten Schnitt durch die Büchsenwand nach der anfänglichen Läppbehandlung· Dabei sind in einzelne Schleifnuten 11 Schleifkornteilchen 12 bereits eingebettet worden, von denen manche Teilchen über die bearbeitete Innenfläche der Wand etwas hervorstehen. Für manche Flächenbearbeitungen läßt sich dies hinnehmen« Vorzugsweise wirrfaber die behandelte Fläche einer zweiten Behandlung unterworfen, die mit etwas feinerem Schleifkorn durchgeführt wird, z.B· mit einer Korngröße, die einer Siebmasohenwelte von 400 - 500 entspricht. Die zweite Behandlung bringt es mit sich, daß an den Kreuzungsstellen der gegensinnig eingeschnittenen, schraubenförmigen Schlelfnuten entstehende Erhebungen und soharfe Kanten der eingebetteten Schleifkornteilchen geglättet werden, gegebenenfalls auch dadurch, daß überstehende Teilchen noch tiefer in die Metalloberfläche eingedruckt werden. Sind einzelne Teilchen bei der ersten Behandlung nur lose eingebettet worden, so können sie bei der Nachbehandlung einen festeren Halt der Einbettung erhalten oder aus der Metallfläche entfernt werden· Xm Anschluß an die Nachbehandlung hat die Büchsenwand dann gemäß Flg. 3 eine glatte, mit Schleifnuten versehene Innenfläche, die eine große Anzahl von eingebetteten, harten Schleifkornteilchen mit geglätteten Oberflächen aufweist.

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Gemäß Flg. Ue und 5 kann die Oberfläche eines Kolbens P mit einem Läppwerkzeug bearbeitet werden. Der Kolben ist dabei mit einem Halter 13a an einer Welle 13 angebracht. Er sitzt konzentrisch in einer ortsfesten Läpphülse 14, die eine Mehrzahl von auf die Zylinderoberfläche verteilt liegenden, achsparallelen Läppleisten 14a aufweist, die durch Federn an die Oberfläche des Kolbens angedrückt sind. Wie dies durch die eingezeichneten Doppelpfeile kenntlich gemacht ist, können die Läppleisten 14a in ihrem Halter au£h in axialer Richtung hin- und herbeweglich sein, wobei sie durch Federn 15 an eine frasmelscheibe 16 angedrückt sind. Für die Bearbeitung wird Schleifmasse von oben her in die Bearbeitungsvorrichtung eingefüllt, die natürlich in einem entsprechenden Gehäuse umläuft, wobei dann die sich kreuzweise überschneidenden Schleifnuten entstehen und einzelne Schleifkörnchen in die Außenfläche des Kolbens eingebettet werden.

Zur Bearbeitung zylindrischer Innenflächen kann natürlich ein entsprechendes Läppwerkzeug verwendet werden, das nach außen abgefederte Läppleisten aufweist, die an die Lauffläche eines Zylinders oder einer Zylindereinsatzbüchse angedrückt werden. Vorzugsweise 1st dabei das Werkstück fest eingespannt, während der mit den Läppleisten versehene Halter zugleich umläuft und die Läppleisten in axialer Richtung verschiebt.

Natürlich kann das Einbetten von Schleifkornteilchen in die zu bearbeitende Oberfläche auch mit Hilfe einer oder mehrerer federbelasteter Bollen erfolgen, die auf oder in der Bearbeltungs-

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fläche uolaufen und gleichzeitig eine axiale Hin- oder Herbewegung ausführen. Weiterhin kann auch ein Läppwerkzeug alt biegsam nachgiebigen oder starren Läppleisten verwendet werden» die an ihrer am Werkstück anliegenden Bearbeitungskante einen negativen oder posltven Anstellwinkel aufweisen. Auch Bearbeitungsrollen können eine schräge Anstellung oder über ihre Länge einen zunehmenden Durchmesser aufweisen, um auf diese Weise einen mit der Bearbeitung zunehmenden Druck auf die Schlelfkorntellchen auszuüben.

Das Schleifkorn kann in einer flüssigen Aufschlämmung gefördert oder mit einer Paste aouf die Bearbeitungs fläche aufgetragen werden.

JSs stellt ein wichtiges Merkmal der Erfindung dar, daß Werkstücke aus PIuQstahl oder schmiedbarem Oußeisen oder sonstigem Sisen oder Stahl von niedriger Oüte nach der Erfindung einer Bearbeitung unterworfen werden können, bei der durch EInbetten harter Schleifteilchen eine Vergütung der bearbeiteten Oberfläche im Sinne eines erhöhten Abnutzungswiderstandes unterworfen werden können. Handelt es sich um Werkstücke aus weichem Eisen, so kann das Einbetten der Schlelfkornteilohen in die Werkstückoberfläche ohne vorheriges Herstellen von Schleifnuten erfolgen.

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Claims

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Patentansprüchen

( 1.7Verfahren zum Herstellen einer verschleißfesten, bearbeiteten Lagerfläche an einem Werkstück, bei dem das Werkstück mit einer schleifmittelhaltigen Aufschwemmung oder Paste bearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifmittel genau auf eine maximale Korngröße gesiebt und in schraubenförmiger Bahn längs der zu bearbeitenden Werkstückfläche von einem Ende zum anderen Ende der Fläche wiederholt mit solchem Druck in Eingriff gebracht wird, daß sich kreuzweise schneidende, schraubenförmige Schleifnuten in die zu bearbeitende Fläche eingeschnitten und feine Teilchen des ausgesiebten Schleifmittels dabei in die bearbeitete Oberfläche eingebettet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige oder pastenartig hergestellte Schleifmittel mit einem abgefederten Läppwerkzeug oder mit einem mit einer Mehrzahl von abgefederten Bearbeitungsleisten versehenen Honkopf bearbeitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Schleifmittel hergestellten, schraubenförmig verlaufenden Schleifnuten nicht über die ganze Bearbeitungslänge der tferKstückfläche reichen und jede Schleifnut mindestens an ihrem Ende ein eingebettetes Schleifkornteilchen enthält.

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^, Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

die/ .

daß/sich überkreuzenaen Schleifnuten über die ganze Werkstücklänge durchlaufend sind.

5· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bearbeitete Oberfläche einer 2weiten, ähnlichen Bearbeitung mit einem Schleifmittel von kleinerer Korngröße unterliegt.

6. Ein Werkstück, insbesondere Zylinder odar Kolben, mit einer Lauf- oder Lagerflächs, die mit einer Vielzahl von sich überkreuzenden, schraubenförmig verlaufenden Mikronuten versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die bearbeitete Fläche eine Vielzahl von in die Schleifnuten eingebetteten, harten Schleifkornteilchen enthält.

7. Werkstück nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der sich überkreuzenden Sohle if nuten nicht fortlaufend sind.

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