DE3144335A1

DE3144335A1 - "verfahren zur herstellung von mit einer verschleissfesten schicht zu versehenden rotationssymmetrischen werkstuecken"

Info

Publication number: DE3144335A1
Application number: DE19813144335
Authority: DE
Inventors: Hermann 8901 Derching Leutgäb
Original assignee: Goetze GmbH
Current assignee: AE Goetze GmbH
Priority date: 1981-11-07
Filing date: 1981-11-07
Publication date: 1983-05-19
Also published as: IT8222619A1; JPS5882632A; IT8222619A0; IT1153114B; DE3144335C2

Description

Verfahren.zur Herstellung von mit einer verschleißfesten
Schicht zu versehenden röta'tiönssyiretr'ischen thbrkgtücken.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mit einer verschleißfesten Schicht zu versehenden rotationssymmetrischen Werkstücken9 insbesondere von Kolbenringen9 indem die Werkstücke paketiert und zentrisch auf einen Dorn gespannt werden, die äußere Umfangsfläche dann mit einer verschleißfesten Schicht Uberzogen und anschließend das Paket wieder in die einzelnen Werkstücke aufgetrennt wird Aus wirtschaftlichen Gründen ist es notwendig, Werkstücke, insbesondere Kolbenringe, für die Beschichtung der Laufflächen durch thermisches Aufspritzen von Molybdän oder dergleichen mit möglichst großer Paketlänge auf Dorne zu spannen Die Pakete müssen nach dem Beschichten wieder in einzelne Werkstücke aufgetrennt werden, da die Beschichtung des Werkstückpaketes sich zusammenhEngend bildet.
Dies geschieht üblicherweise durch EinstechTrennschleifen, welches jedoch wegen des Summenfehlers der axialen Höhe der einzelnen Kolbenringe bisher nur möglich war durch Auftrennen des langen Dornes - nach dem Beschichten -in Kurzpakete Damit dieses Auftrennen der langen Dorne in Kurzpakete möglich ist, muß beim Spannen der Kolbenringe vor dem Beschichten zwischen jeweils benachbarten Kurzpaketen eine Distanzscheibe beigelegt werden, um eine Unterbrechung der Spritzschicht sicherzustellen. Nachteile dieses Verfahrens sind erhebliche Fertigungskosten und ein relativ umständlicher Arbeitsablauf.
Durch die DE - OS 1 950 081 ist bereits ein Ulabstreifring für Brennkraftmaschinen und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt, Hierbei werden die Ulabstreifringe zu Kurzpaketen auf einer gemeinsamen Achse verspannt, danach in die Außenumfangsfläche jedes Rohlings mindestens zwei umlaufende Nuten eingestochen, sodann ein hartes, verschleißfestes Material auf die gesamte Umfangsfläche aufgebracht, wobei die Nuten vollständig gefüllt werden, danach das gesamte durch Spülablagerung auf der Umfangsfläche aufgebrachte Material abgetragen und schließlich die Rohlinge so weit aufgekehlt beziehungsweise angefast, bis das Grundmetall zwischen einander benachbarten Nuten entfernt ist. Bei diesem Verfahren werden lediglich Kurzbüchsen verwendet, bei dem das Problem des axialen Summenfehlers nicht gegeben ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere bei Werkstücken, die zu relativ langen Paketen zusammengefaßt sind, ein Verfahren zu finden, welches ein rationelles Beschichten ohne Verwendung von Zwischenscheiben und anschließendes Auftrennen in einzelne-Kurzpakete unter Vermeidung des axialen Summenfehlers ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor der Beschichtung die paketierten Werkstücke abgetastet, die axiale Late jeder Berührungsebene zwischen den einzelnen Werkstücken festgestellt und gespeichert wird, und diese Daten nach der Beschichtung der Werkstücke einem oder mehreren Bearbeitungswerkzeugen zur Auffindung dieser Berührungsebenen zur Verfügung gestellt werden. Durch dieses Verfahren ergeben sich eine Reihe von Vorteilen. Zum einen kann nun auf die Distanzscheiben verzichtet werden ( geringerer Arbeitsaufwand beim Spannen der Werkstücke ), da jede einmal erfaßte und gespeicherte Berührungsebene zwischen einzelnen Werkstücken nach dem Beschichten wieder aufgefunden wird, wobei innerhalb zulässiger Toleranzen liegende Fertigungsmaß der axialen Höhe eines jeden Werkstückes individuell berücksichtigt werden. Zum anderen besteht nun die MöglichkeitD die Beschichtungsdicke bei Kolbenringen zu reduzieren. Dies war bei Verwendung von Distanzscheiben aus fertigungstechnischen Gründen bisher nicht möglich, da die Beschichtung zumindest so dick sein mußte, daß sie nach dem Uffnen des Spanndornes die Kolbenring - Kurzpakete tangential im Bereich des Kolbenring - Stoßes zusammenhalten konnte. Dieses Problem entfällt durch das neue Verfahren3 da ein Aufteilen -des langen Paketes in llurzpakete nicht mehr notwendig ist. Zusätzlich ergibt sich der Vorteil einer geringeren Schichtdickenstreuung über dem Kolbenringumfang, da das erneute Zentrieren der Umfangskontur für das Trennschleifen entfällt und somit der Zentrierfehler entfällt.
Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß werden die paketierten Werkstücke berührungslos abgetastet, und zwar vorzugsweise durch die Verwendung eines an sich bekannten Wirbelstrom - Rißprüfsystems. Dieses definiert die Berührungsebenen zwischen den einzelnen Werkstücken - bei Kolbenringen die Kolbenringflanken - als Risse innerhalb der Oberfläche des gesamten Werkstückpaketes. Diese auf einen festgelegten Bezugspunkt bezogenen axialen Abstände der Berührungsebenen werden9 zugeordnet zum jeweiligen gespannten Dorn, gespeichert. Die gespannten Werkstücke werden nun an der Außenkontur beschichtet.
Nach dem Beschichten wird der Dorn in eine numerisch oder elektronisch steuerbare Werkzeugmaschine, vorzugsweise eine Einstechschleifmaschine9 eingebracht, welche eine exakte axiale Verschiebung zwischen Spanndorn mit Werkstückpaket und Schleifscheibe ermöglicht. Die axiale Zustellung der Werkstückaufnahme und / oder der Schleifscheibe ermöglichen eine exakte Zuordnung des Spanndorn-Bezugspunktes zur Position der Schleifscheibenkontur. In die Schleifmaschinensteuernng werden nun, z.B. mittels Lochstreifen oder Datenleitung, die axialen Positionen der Berührungsebenen zwischen den einzelnen Werkstücken - bei Kolbenringen die Kolbenringflanken - des jeweiligen Spanndornes eingegeben und das Werkstück relativ zur Schleifscheibe jeweils so positioniert, daß die Profilkonturen der Schleifscheibe, insbesondere zu den Kolbenringflanken, übereinstimmen. Danach erfolgt das Trennschleifen, indem die Schleifscheibe im Bereich der Berührungsebene zweier oder mehrerer benachbarter Kolbenringe die Spritzschicht radial durchtrennt. Dabei können in einem Arbeitsgang auch die Laufflächen der Kolbenringe profilgeschliffen werden. Durch diesen Verfahrensschritt ist es möglich, spezielle Laufflächenkonturen bei Kolbenringen ( Schrägen, Balligkeiten usw. ) ohne zusätzlichen Zeitaufwand zu erzeugen. Darüberhinaus kann das Werkstück am Außenumfang und / oder seiner Flankenflächen gleichzeitig auf das Fertigmaß geschliffen werden.
Die einzelnen Verfahrensschritte sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen Figur 1 obere Hälfte eines Spanndornes mit Abtasteinrichtung Figur 2 untere Hälfte eines Spanndornes mit Beschichtungseinrichtung Figur 3 in eine Werkzeugmaschine eingespannter Dorn mit Bearbeitungswerkzeug.
In Figur 1 ist der Dorn 1 dargestellt, auf welchem eine Vielzahl von selbstfedernden Kolbenringen 2 zentrisch aufgebracht und axial verspannt sind. Eine Abtasteinrichtung in Form eines Wirbelstrom Rißprüfgerätes 3 tastet die gesamte axiale Höhe des Kolbenringpaketes 2, bezogen auf einen festgelegten Bezugspunkt des Dornes 1, ab und ermittelt die axialen Lagen der Berührungsebenen ( Kolbenringflanken ) 4 zwischen den einzelnen Kolbenringen. Die Meßwerte werden über eine Datenleitung 5 einer in Figur 3 abgebildeten Datenverarbeitungsanlage 6 zugeleitet und dort für den jeweils abgetasteten Dorn 1 zugeordnet gespeichert Figur 2 zeigte wie die paketierten Kolbenringe 2 mittels einer Spritzpistole 7 im Aufspritzverfahren mit einer verschleißfesten Schicht 8 überzogen werden.
Der überspritzte Dorn wird nun in eine Werkstückaufnahme 9 einer nicht weiter dargestellten Einstechschleifmaschine eingebracht und dort in Rotation versetzt. Die für die axiale Zustellung des Bearbeitungswerkzeuges relevanten und auf den jeweiligen Dorn bezogenen Daten werden anschließend von der Datenverarbeitungsanlage über eine weitere Datenleitung 10 in das Steuerungssystem 11 der Schleifmaschine eingegeben. Das Bearbeitungswerkzeug 12 ist hier zum Abtrennen mehrerer Kolbenringe 2 ausgebildet und ist durch die dem Steuerungssystem 11 zugeführten Daten in der Lage, die Berührungsebenen ( Kolbenringflanken ) 4 zwischen den einzelnen Kolbenringen 2 wieder aufzufinden. Ein Bearbeitungswerkzeug 12 zum Abtrennen mehrerer Kolbenringe 2 wird deshalb verwendet, da der auch hier auftretende axiale Summenfehler noch in der zulässigen Toleranz liegt. Die Ausbildung des Be- arbeitungswerkzeuges 12 in bezug auf seine axiale Höhe ist also von dem maximal zulässigen axialen Summenfehler innerhalb einer bestimmten Anzahl von axial aufeinander liegenden Kolbenringen abhängig. Anschließend werden die Werkstücke 2 und das Bearbeitungswerkzeug 12 jeweils axial so zueinander positioniert, daß die Profilkontur des Werkzeuges 12 zu den Kolbenringflanken 4 übereinstimmen und das Trennschleifen mehrerer Kolbenringe 2 in einem Arbeitsgang erfolgen kann.
In der unteren Hälfte der Figur 3 ist strichpunktiert auch die alternative Verwendung einer zum gleichzeitigen Erzeugen eines besonderen Laufflächenprofiles sowie zum Fertigschleifen der Kolbenringflanken 4 und der Lauffläche auf Endmaß 13 profilierten Schleifscheibe 12' abgebildet.

Claims

Patentans prüche: ) Verfahren zur Herstellung von mit einer verschleißfesten Schicht zu versehenden rotationssymmetrischen Werkstüclcen9 insbesondere von Kolbenringen, indem die Werkstücke paketiert und zentrisch auf einen Dorn gespannt werden9 die äußere Umfangsfläche dann mit einer versch7eißfesten Schicht überzogen und anschließend das Paket wieder in die einzelnen Werkstücke aufgetrennt wird9 dadurch gekennzeichnet, daß vor der Beschichtung die paketierten Werkstücke in axialer Richtung abgetastetD die axiale Lage jeder Berührungsebene zwischen den einzelnen Werkstücken festgestellt und gespeichert wird und diese Daten nach der Beschichtung der Werkstücke einem oder mehreren Bearbeitungswerkzeugen zur Auffindung der Berührungsebenen zur Verfügung gestellt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke berührungslos abgetastet werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke durch ein Wirbelstrom - Rißprüfsystem abgetastet werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn mit den beschichteten Werkstücken in eine numerisch oder elektronisch gesteuerte Werkzeugmaschine eingebracht wird, und die gespeicherten Daten dem Steuerungssystem der Werkzeugmaschine zugeführt werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug der Werkzeugmaschine und die paketierten Werkstücke jeweils so zueinander axial positioniert werden, daß das Paket im Bereich der Berührungsebenen der einzelnen Werkstücke radial aufgetrennt werden kann.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Werkstücke gleichzeitig in einem Arbeitsgang radial getrennt werden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke im gleichen Arbeitsgang zusätzlich in radialer Richtung an der Außenkontur profiliert werden.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke im gleichen Arbeitsgang im Bereich des Außenumfanges und / oder der Flankenflächen auf das Fertiomaß geschliffen werden.