EP0348608B2 - Method of deposing silicon crystals - Google Patents
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- EP0348608B2 EP0348608B2 EP89105763A EP89105763A EP0348608B2 EP 0348608 B2 EP0348608 B2 EP 0348608B2 EP 89105763 A EP89105763 A EP 89105763A EP 89105763 A EP89105763 A EP 89105763A EP 0348608 B2 EP0348608 B2 EP 0348608B2
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Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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-
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- B24B33/02—Honing machines or devices; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution, e.g. of cylindrical or conical shapes
Definitions
- the invention relates to a method for exposing Silicon crystals on the surfaces of finely machined, preferably honed workpieces in which the silicon crystals are embedded in a much softer matrix.
- Such methods are e.g. used to the cylindrical piston raceways of the engine blocks from To edit motor vehicle engines.
- By exposing it raised compared to the recessed aluminum matrix Silicon crystals form the wear-resistant surface which the pistons or piston rings run while that through the Resetting of the aluminum matrix released volumes between the silicon crystals to absorb lubricating oil serves.
- a frequently used light metal material is the hypereutectic aluminum-silicon alloy Al Si 17 Cu 4 Mg. It is cast using the low pressure process and forms at Solidification of highly wear-resistant silicon crystals of a size 30-80 ⁇ m. Finishing is done by drilling and honing. The crystals are then exposed.
- JP-A 62,173,164 said the exposure is performed by electrochemical or electroless chemical etching (ECM E lektro C hemical M achining).
- ECM E lektro C hemical M achining electrochemical or electroless chemical etching
- etching requires a high level of engineering support in series production, since satisfactory work results can only be achieved by carefully monitoring the process.
- the asset value is extremely high.
- the act time is up to four minutes. The processes are automated only with great effort.
- the invention thus creates chemical etching a cutting process. Doing so you look at the very different localities in the material Hardening the silicon crystals on the one hand and the Aluminum matrix on the other hand, as well as the associated different machining properties of both materials advantage. Through the use of a brushing tool Area of the matrix, i.e. the softer material, material worn away. Due to the twenty times greater hardness of the Silicon crystals are processed Silicon crystals do not take place. This procedure is extraordinarily easy, because well-known honing machines are also included can be used. The cycle time drops to less than a minute.
- Brushing is done with a relatively simple brushing tool without handling corrosive liquids.
- Figure 1a shows the surface of a Silicon-aluminum alloy after fine machining, for example after honing, silicon crystals 1 being embedded in an aluminum matrix 2.
- FIG. 1b shows the desired state in which the aluminum matrix 2 after processing has been set back by an amount h compared to the contact surface formed by the silicon crystals.
- a surface can be, for example, cylindrical piston raceways in an engine block.
- the brushing tool 3 shown in FIGS. 2 and 3 is suitable for this application.
- the brush tool 3 has brush strips 4, which by a in cross-section T-shaped carrier 5 and a There are a large number of bristles 6 mounted thereon.
- the vertical standing bars 7 of the T-shape of the cross section of the beams 5 have an axially parallel edge 7 'and an oblique to it running edge 7 ''.
- the edges 7 'and 7' ' interact with an expansion body 8, the two conical Has areas 9, in each of which grooves 10 are provided are that receive the beams 7 of the carrier 5 and cause the oblique edges 7 'of the beam 7 on the bottom of the grooves 10 slide.
- the radial expansion of the brush strips 4 takes place by axial displacement of the expansion body 8.
- Die Brush strips 4 are radial by springs 11 and 12 Direction held together. They are from a cuff 13 surrounded on the front with a lid 14 is screwed and has slots 15 through which the ends of the bristles of the brush strips extend.
- the Sleeve 13 encompasses a flange 16 of tool body 17 and is screwed to it.
- the tool body is by means of Bolt 18 firmly connected to the sleeve 19.
- In the tool body 17 is a disk 21 by means of a Seegerrring 20 arranged.
- the expansion body 8 is fixed to the rod-shaped cylindrical extension 22 connected to the also carries a circlip 23.
- a rotation of the threaded sleeve 28 on the thread 29 on the sleeve 19th causes an axial displacement of the pressure pin 25 and thus via extension 22, expansion body 8 and a radial Displacement of the brush strips 4.
- a Clamping shaft 30 connected to the clamping in the rotary driven and according to a certain feed in Axially displaceable spindle of a machine unit serves.
- FIG. 4 shows a greatly enlarged image of an individual bristle 6.
- Cutting grains are embedded in a carrier material made of polyamide.
- the cutting grains 31 can consist, for example, of diamond, corundum, silicon carbide, boron carbide or CBN (cubic drilling nitride).
- the grain sizes range from 60 to 800 mesh.
- the diameter of a single bristle should be designed so that it is not greater than the average distance between the silicon crystals on the surface to be processed.
- Al Si 17 Cu 4 Mg there are, for example, about 14,000 silicon crystals with a grain size of 30 to 50 ⁇ m and about 3,100 crystals with a grain size of 40 to 80 ⁇ m on 1 cm 2 .
- the resulting minimum crystal spacing on the surface is approximately 0.030 to 0.050 mm.
- the bristle diameter should therefore be chosen correspondingly smaller, but depends on the distance between the crystals. It is important that the bristles reach the areas of the matrix between the silicon crystals directly and can remove material there.
- the lubricant necessary, also for it Fat content, which is the friction between the bristle ends and the Matrix and thus the cutting behavior of the bristles Cutting grains determined on the bristles.
- Fat content which is the friction between the bristle ends and the Matrix and thus the cutting behavior of the bristles Cutting grains determined on the bristles.
- the friction of the cutting grain and material can be set so that exactly the required Material removal from 1 to 1.5 ⁇ m in the area of the matrix 2 results.
- the tool is only in the Drilled hole, the inner surface of which is to be brushed. When a constant expansion dimension is reached, the Rotary motion on. To expand the tool, Use of a tool according to FIGS. 2 and 3 - one Defined adjustment of the threaded sleeve 28 in the Series production - as described - using a stepper motor driven delivery system is replaced. It definitely has to be sure that the tool is on every cycle is expanded to the same expansion diameter and thus works with constant bristle pretension. To one Wear on the bristles and fill material compensate, is used in series production empirically the number of pieces to be determined, the tool by a certain amount, that corresponds to the wear, expanded more. This is done when using step control additional delivery impulses.
- the bristle pretension expediently between 0.5 and 2 mm in diameter is, i.e. that the bristles have a diameter of Bristle end to be expanded to the bristle end without Concern about a hole is larger by the amount mentioned than the diameter of the hole.
- 5 shows the functional diagram for the machining process.
- 5 (a) the axial position 1 of the tool is plotted against time t. 1 H is the stroke length. Point a denotes the upper end position.
- 5 (b) shows the infeed movement dr as a function of time. From this it can be seen that the expansion of the tool takes place after the retraction and that the brush strips are retracted again in the radial direction before the extension of the tool.
- 5 (c) shows the course of the rotary movement n over time. It can be seen from a comparison with FIGS. 5 (a) and 5 (b) that the rotary movement only begins after the tool has been retracted and expanded. The direction of rotation is reversed after half the machining time so that the silicon crystals are cut from both sides. It is preferably carried out at a peripheral speed of 250 to 450 m / min and with an axial feed of 5 to 15 m / min.
- the processing time can be 10 to 40 seconds. That gives 10 to 20 double strokes
- Figure 6 shows a photograph of a processed Surface. You can clearly see how that Silicon-crystalline 1 protrude from the aluminum matrix 2, so that the desired picture results. These are around a scanning electron microscope image of a honed one Surface of a light alloy engine block. The uniform Cutting level at which the aluminum matrix and the flat silicon crystal is clearly recognizable. Different roughnesses are also visible due to the partial hardness differences between the two Materials - silicon and aluminum - result.
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Freilegen von Silizium-Kristallen an den Oberflächen feinbearbeiteter, vorzugsweise gehonter Werkstücke, bei denen die Silizium-Kristalle in eine erheblich weichere Matrix eingebettet sind.The invention relates to a method for exposing Silicon crystals on the surfaces of finely machined, preferably honed workpieces in which the silicon crystals are embedded in a much softer matrix.
Derartige Verfahren werden z.B. eingesetzt, um die
zylindrischen Kolbenlaufbahnen der Motorblöcke von
Kraftfahrzeugmotoren zu bearbeiten. Die durch das Freilegen
gegenüber der zurückgesetzten Aluminium-Matrix erhabenen
Silizium-Kristalle bilden die verschleißfeste Oberfläche, auf
der die Kolben bzw. Kolbenringe laufen, während das durch die
Zurücksetzung der Aluminium-Matrix freigewordene Volumen
zwischen den Silizium-Kristallen zur Aufnahme von Schmieröl
dient. Ein dabei häufig verwendeter Leichtmetall-Werkstoff ist
die übereutektische Aluminium-Silizium-Legierung Al Si 17 Cu 4 Mg.
Sie wird im Niederdruckverfahren vergossen und bildet bei der
Erstarrung hochverschleißfeste Silizium-Kristalle einer Größe von
30-80 µm. Die Feinbearbeitung erfolgt durch Bohren und Honen.
Anschließend werden die Kristalle freigelegt. Such methods are e.g. used to the
cylindrical piston raceways of the engine blocks from
To edit motor vehicle engines. By exposing it
raised compared to the recessed aluminum matrix
Silicon crystals form the wear-resistant surface
which the pistons or piston rings run while that through the
Resetting of the aluminum matrix released volumes
between the silicon crystals to absorb lubricating oil
serves. A frequently used light metal material is
the hypereutectic aluminum-silicon
Bei bekannten Verfahren der eingangs genannten Art (JP-A 62 173 164) erfolgt die Freilegung durch elektro-chemische oder außenstromlose chemische Ätzverfahren (ECM = Elektro Chemical Machining). Das Ätzen erfordert in der Serienfertigung jedoch ein hohes Maß an ingenieurmäßiger Betreuung, da nur durch eine aufmerksame Überwachung des Prozesses zufriedenstellende Arbeitsergebnisse erzielt werden können. Der Anlagenwert ist außerordentlich hoch. Es entstehen darüberhinaus Probleme bei der Entsorgung der verbrauchten Ätz- und Reinigungsflüssigkeiten. Dadurch ergeben sich sehr hohe Betriebskosten. Die Tatktzeit beträgt bis zu vier Minuten. Die Vorgänge sind nur mit großem Aufwand automatisiert.In known method of the above type (JP-A 62,173,164) said the exposure is performed by electrochemical or electroless chemical etching (ECM E lektro C hemical M achining). However, etching requires a high level of engineering support in series production, since satisfactory work results can only be achieved by carefully monitoring the process. The asset value is extremely high. There are also problems with the disposal of the used etching and cleaning liquids. This results in very high operating costs. The act time is up to four minutes. The processes are automated only with great effort.
Es ist ferner bekannt (EP-A-1-0247572; VDI-Zeitschrift Band 128 (1986) Nummer 11 - Juni (I), S. 439-442), die Innenflächen von Graugußzylinderbüchsen oder beschichteten Leichtmetallzylindern anschließend an das Honen zu bürsten. Diese Nachbearbeitung der bereits betriebsfertigen Oberflächen dient dazu, den sog. Blechmantel zu beseitigen und - bei Grauguß - damit auch die Graphitlamellen freizulegen. Durch die Beseitigung des Blechmantels wird die Einlaufzeit abgekürzt. Durch die Freilegung der Graphitlamellen ergeben sich günstige Notlaufeigenschaften. Das bekannte Verfahren findet jedoch an einer an sich bereits betriebsfertigen Oberfläche statt und dient nicht dazu, einzelne Bereiche der Werkstückoberfläche zurückzusetzen und damit Aufnahmeräume für Schmiermittel zu schaffen. It is also known (EP-A-1-0247572; VDI journal volume 128 (1986) Number 11 - June (I), pp. 439-442), the inner surfaces of Gray cast iron cylinder liners or coated light metal cylinders to brush after honing. This postprocessing of the Ready-to-use surfaces serve the so-called Eliminate sheet metal jacket and - with gray cast iron - thus also Expose graphite flakes. By eliminating the The running-in time is shortened. Through the Exposure of the graphite lamella results in favorable Emergency running properties. However, the known method takes place an already operational surface instead and does not serve individual areas of the workpiece surface reset and thus space for lubricants create.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß ein leicht automatisierbares vereinfachtes Verfahren der eingangs genannten Art bei erheblicher Kostensenkung zu schaffen.It is an object of the present invention, a method of type mentioned in such a way that an easy automatable simplified procedure of the beginning to create the mentioned type with considerable cost reduction.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Oberfläche des Werkstückes anschließend an die Feinbearbeitung gebürstet wird. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.According to the invention this object is achieved in that the Surface of the workpiece after finishing is brushed. Advantageous developments of the invention are defined in the subclaims.
Die Erfindung schafft also im Gegensatz zu dem bekannten chemischen Ätzverfahren ein spanendes Verfahren. Dabei macht man sich die im Werkstoff örtlich sehr unterschiedlichen Härten der Silizium-Kristalle einerseits und der Aluminium-Matrix andererseits, sowie die damit verbundenen unterschiedlichen Zerspanungseigenschaften beider Werkstoffe zunutze. Durch die Verwendung eines Bürstwerkzeuges wird im Bereich der Matrix, d.h.des weicheren Materials, Werkstoff abgetragen. Aufgrund der zwanzigmal größeren Härte der Silizium-Kristalle findet eine Abarbeitung der Silizium-Kristalle dabei nicht statt. Dieses Verfahren ist außerordentlich einfach, da bekannte Honmaschinen dazu eingesetzt werden können. Die Taktzeit sinkt auf weniger als eine Minute.In contrast to the known one, the invention thus creates chemical etching a cutting process. Doing so you look at the very different localities in the material Hardening the silicon crystals on the one hand and the Aluminum matrix on the other hand, as well as the associated different machining properties of both materials advantage. Through the use of a brushing tool Area of the matrix, i.e. the softer material, material worn away. Due to the twenty times greater hardness of the Silicon crystals are processed Silicon crystals do not take place. This procedure is extraordinarily easy, because well-known honing machines are also included can be used. The cycle time drops to less than a minute.
Das Bürsten erfolgt mit einem relativ einfachen Bürstwerkzeug ohne Handhabung ätzender Flüssigkeiten. Brushing is done with a relatively simple brushing tool without handling corrosive liquids.
Die Erfindung und ihre vorteilhaften Weiterbildungen werden im
folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher
beschrieben. Es stellen dar:
(c) Funktionsdiagramme des Bearbeitungsablaufs;
(c) functional diagrams of the machining process;
Figur 1a zeigt die Oberfläche einer
Silizium-Aluminium-Legierung nach einer Feinbearbeitung, bspw.
nach dem Honen, wobei Silizium-Kristalle 1 in eine
Aluminium-Matrix 2 eingebettet sind. Figur 1b zeigt den
gewünschten Zustand, bei dem die Aluminium-Matrix 2 nach der
Bearbeitung gegenüber der durch die Silizium-Kristalle
gebildeten Auflagefläche um einen Betrag h zurückgesetzt sind.
Bei einer derartigen Oberfläche kann es sich z.B. um
zylindrische Kolbenlaufbahnen in einem Motorblock handeln. Das
in den Figuren 2 und 3 dargestellte Bürstwerkzeug 3 ist für
diesen Anwendungsfall geeignet.Figure 1a shows the surface of a
Silicon-aluminum alloy after fine machining, for example after honing,
Das Bürstwerkzeug 3 weist Bürstleisten 4 auf, die durch einen
im Querschnitt T-förmig ausgebildeten Träger 5 und eine
Vielzahl darauf angebrachter Borsten 6 bestehen. Die senkrecht
stehenden Balken 7 der T-Form des Querschnittes der Träger 5
haben eine achsparallele Kante 7′ und eine dazu schräg
verlaufende Kante 7''. Eine Bürstleiste 4 bzw. ein Träger 5 hat
in Achsrichtung zwei derartige Balken 7. Die Kanten 7′ und 7''
wirken mit einem Aufweitkörper 8 zusammen, der zwei konische
Bereiche 9 aufweist, in denen jeweils Nuten 10 vorgesehen
sind, die die Balken 7 der Träger 5 derart aufnehmen und
führen, daß die schrägen Kanten 7′ der Balken 7 auf dem Grund
der Nuten 10 gleiten. Die radiale Aufweitung der Bürstleisten
4 erfolgt durch axiale Verschiebung des Aufweitkörpers 8. Die
Bürstleisten 4 werden durch Federn 11 und 12 in radialer
Richtung zusammengehalten. Sie sind von einer Manschette 13
umgeben, die auf der Vorderseite mit einem Deckel 14
verschraubt ist und Schlitze 15 aufweist, durch die hindurch
sich die Enden der Borsten der Bürstleisten erstrecken. Die
Manschette 13 umgreift einen Flansch 16 des Werkzeugkörpers 17
und ist mit diesem verschraubt. Der Werkzeugkörper ist mittels
Bolzen 18 mit der Hülse 19 fest verbunden. Im Werkzeugkörper
17 ist mittels eines Seegerrringes 20 eine Scheibe 21
angeordnet. Ferner ist der Aufweitkörper 8 fest mit dem
stabförmigen zylindrischen Fortsatz 22 verbunden, der
ebenfalls einen Seegerring 23 trägt. Zwischen der Scheibe 21
und dem Seegerring 23 ist eine Feder 24 wirksam, die den
Fortsatz 22 und mit ihm den Aufweitkörper 8 nach links in die
Lage zieht, die der geringsten radialen Aufweitung der
Bürstleisten 4 entspricht. Eine Aufweitung erfolgt, wenn der
Aufweitkörper 8 nach rechts geschoben wird. Dies erfolgt durch
einen Druckbolzen 25, der in der Hülse 19 verschiebbar
aufgenommen ist und gleichzeitig über einen quer angeordneten
Bolzen 26, der sich durch Schlitze 27 in der Hülse 19
hindurcherstreckt, mit einer Gewindehülse 28 verbunden ist.
Diese sitzt mittels eines Gewindes 29 außen auf der Hülse 19.
Eine Drehung der Gewindehülse 28 am Gewinde 29 an der Hülse 19
bewirkt eine axiale Verschiebung des Druckbolzens 25 und damit
über Fortsatz 22, Aufweitkörpers 8 und eine radiale
Verschiebung der Bürstleisten 4. Mit der Hülse 19 ist ein
Einspannschaft 30 verbunden, der zur Einspannung in die
drehangetriebene und einem bestimmten Vorschub entsprechend in
axialer Richtung verschiebbare Spindel einer Maschineneinheit
dient.The brush tool 3 has
Bei dem dargestellten Bürstwerkzeug erfolgt die Zustellung der
Leisten in radialer Richtung manuell, d.h. durch Verdrehen der
Gewindehülse. Für die Serienfertigung wird man entsprechend
anders ausgebildete Werkzeuge nehmen, die nicht manuell über
eine Gewindehülse, sondern mittels einer im Inneren des
Einspannschaftes 30 verlaufenden Betätigungsstange einen
Schrittmotor trittweise verstellbar sind. Eine nähere
Beschreibung einer derartigen Vorrichtung ist jedoch im
vorliegenden Zusammenhange nicht notwendig, denn derartige
Zustelleinrichtungen sind bei Honmaschinen zur radialen
Aufweitung von Honwerkzeugen dem Fachmann bekannt. Das gilt im
Prinzip auch für Werkzeuge der beschriebenen Art, wenngleich
die Konizität des Aufweitkörpers 8 im vorliegenden Fall sehr
viel größer als bei üblichen Honwerkzeugen ist, da die
Abnützung der Borsten schneller vor sich geht und demgemäß
größere Zustellwege erforderlich sind. Da beim Bürsten mit
wesentlich höheren Umfangsgeschwindigkeiten gearbeitet wird,
ist der Werkzeugkörper ausgewuchtet.In the brushing tool shown, the
Strips in the radial direction manually, i.e. by twisting the
Threaded sleeve. For series production you will be accordingly
take differently trained tools that are not manual
a threaded sleeve, but by means of an inside of the
Clamping
Figur 4 zeigt eine stark vergrößerte Aufnahme einer einzelnen
Borste 6. In ein Trägermaterial aus Polyamid sind
Schneidkörner eingelagert. Die Schneidkörner 31 können bspw.
aus Diamant, Korund, Siliziumkarbid, Borkarbid oder CBN
(Cubisches Bohrnitrid) bestehen. Die Korngrößen liegen im
Bereich 60 bis 800 mesh. Der Durchmesser einer einzelnen
Borste sollte so ausgelegt sein, daß er nicht größer ist als
der mittlere Abstand der Silizium-Kristalle voneinander auf
der zu bearbeitenden Oberfläche. Bei dem oben genannten
Werkstoff Al Si 17 Cu 4 Mg befinden sich auf z.B. 1 cm2 ca. 14
000 Silizium-Kristalle der Korngröße 30 bis 50 µm und ca.
3.100 Kristalle der Korngröße 40 bis 80 µm. Der sich hieraus
ergebende Mindestkristallabstand an der Oberfläche beträgt ca.
0,030 bis 0,050 mm. Der Borstendurchmesser sollte daher
entsprechend kleiner gewählt werden, hängt jedoch von dem
Abstand der Kristalle ab. Wichtig ist, daß die Borsten die
Bereiche der Matrix zwischen den Silizium-Kristallen direkt
erreichen und dort Material abtragen können.FIG. 4 shows a greatly enlarged image of an individual bristle 6. Cutting grains are embedded in a carrier material made of polyamide. The cutting
Zur Einstellung der Schneidfähigkeit ist eine sorgfältige
Auswahl des Schmierstoffes notwendig, so auch für dessen
Fettgehalt, der die Reibung zwischen den Borstenenden und der
Matrix und damit das Schneidverhalten der Borsten der
Schneidkörner an den Borsten bestimmt. In der Praxis hat sich
ein wasserlöslicher Kühlschmierstoff mit niedrigem Fettanteil
bewährt. Die Reibung von Schneidkorn und Werkstoff kann dabei
so eingestellt werden, daß sich genau der geforderte
Werkstoffabtrag von 1 bis 1,5 µm im Bereich der Matrix 2
ergibt.To adjust the cutting ability is careful
Selection of the lubricant necessary, also for it
Fat content, which is the friction between the bristle ends and the
Matrix and thus the cutting behavior of the bristles
Cutting grains determined on the bristles. In practice it has
a water-soluble coolant with a low fat content
proven. The friction of the cutting grain and material can
be set so that exactly the required
Material removal from 1 to 1.5 µm in the area of the
Einen wichtigen Einfluß auf das Arbeitsergebnis hat auch die
Vorspannung der Bürsten. Das Werkzeug wird erst in der
Bohrung, deren Innenfläche gebürstet werden soll, aufgeweitet.
Mit Erreichen eines konstanten Aufweitmaßes setzt die
Drehbewegung ein. Um das Werkzeug zu expandieren, erfolgtbei
Verwendung eines Werkzeuges nach Fig. 2 und 3 - eine
definierte Verstellung der Gewindehülse 28, die in der
Serienfertigung - wie beschrieben - durch einen Schrittmotor
getriebenes Zustellsystem ersetzt wird. Es muß auf jeden Fall
sichergestellt sein, daß das Werkzeug bei jedem Arbeitszyklus
auf den gleichen Aufweitdurchmesser expandiert wird und somit
mit konstanter Borstenvorspannung arbeitet. Um einen
Verschleiß der Borsten und des Besatzmaterials zu
kompensieren, wird in der Serienfertigung nach einer empirisch
zu ermittelnden Stückzahl das Werkzeug um ein bestimmtes Maß,
das dem erfolgten Verschleiß entspricht, stärker aufgeweitet.
Dies erfolgt bei Verwendung einer Schrittsteuerung durch
zusätzliche Zustellimpulse.The also has an important influence on the work result
Preloading the brushes. The tool is only in the
Drilled hole, the inner surface of which is to be brushed.
When a constant expansion dimension is reached, the
Rotary motion on. To expand the tool,
Use of a tool according to FIGS. 2 and 3 - one
Defined adjustment of the threaded
Dabei hat sich herausgestellt, daß die Borstenvorspannung zweckmäßigerweise zwischen 0,5 und 2 mm im Durchmesser beträgt, d.h. daß die Borsten auf einen Durchmesser von Borstenende zu Borstenende aufgeweitet werden, der ohne Anliegen an einer Bohrung um den genannten Betrag größer ist als der Durchmesser der Bohrung.It has been found that the bristle pretension expediently between 0.5 and 2 mm in diameter is, i.e. that the bristles have a diameter of Bristle end to be expanded to the bristle end without Concern about a hole is larger by the amount mentioned than the diameter of the hole.
Fig. 5 zeigt das Funktionsdiagramm für den
Bearbeitungsvorgang. In Fig. 5 (a) ist die axiale Lage 1 des
Werkzeuges über der Zeit t aufgetragen. 1H ist die Hublänge.
Der Punkt a bezeichnet die obere Endlage. Fig. 5 (b) zeigt die
Zustellbewegung dr in Abhängigkeit von der Zeit. Daraus ist
ersichtlich, daß die Aufweitung des Werkzeuges nach dem
Einfahren erfolgt und daß vor dem Ausfahren des Werkzeugs die
Bürstenleisten wieder in radialer Richtung zurückgezogen
werden. Fig. 5 (c) zeigt den Verlauf der Drehbewegung n über
der Zeit. Daraus ist durch Vergleich mit Fig. 5 (a) und Fig. 5
(b) zu ersehen, daß die Drehbewegung erst nach dem Einfahren
und dem Aufweiten des Werkzeuges beginnt. Die Drehrichtung
wird nach der Hälfte der Bearbeitungszeit umgekehrt, damit die
Silizium-Kristalle von beiden Seiten her angeschnitten werden.
Man arbeitet vorzugsweise mit einer Umfangsgeschwindigkeit von
250 bis 450 m/min und mit einem Vorschub mit axialer Richtung
von 5 bis 15 m/min. Die Bearbeitungszeit kann 10 bis 40
Sekunden betragen. Das ergibt 10 bis 20 Doppelhübe. 5 shows the functional diagram for the machining process. 5 (a), the
Figur 6 zeigt eine fotografische Aufnahme einer bearbeiteten
Oberfläche. Es ist deutlich zu sehen, wie die
Silizium-Kristalled 1 aus der Aluminium-Matrix 2 hervorstehen,
so daß sich das gewünschte Bild ergibt. Es handelt sich dabei
um ein Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmne einer gehonten
Oberfläche eines Leichtmetall-Motorblocks. Das einheitliche
Schnittniveau, auf dem sich die Aluminium-Matrix und das
angeflachte Silizium-Kristall befinden, ist klar erkenntlich.
Ebenso sind unterschiedliche Rauhigkeiten sichtbar, die sich
aufgrund der partiellen Härteunterschiede der beiden
Werkstoffe - Silizium und Aluminium - ergeben.Figure 6 shows a photograph of a processed
Surface. You can clearly see how that
Silicon-
Claims (3)
- Method for exposing silicon crystals at the surface of finely machined, preferably honed workpieces, with which the silicon crystals (1) have a grain size of at least 30 to 80 µ and a minimum distance of 30 to 50 µ and are embedded into a considerably softer aluminum matrix (2), and with which the volume set free by setting back the matrix (2) by 1 to 2 µ serves to receive lubricating oil, characterized in that the surface of the workpiece subsequent to the fine machining is brushed with bristles (6), in the surface of which cutting grains (31) are incorporated, in which the diameter of the bristles is determined such that it is not larger than the medium distance of the silicon crystals.
- Method in accordance to claim 1, characterized in that, when brushing boring surfaces, the diameter of the brush (4) used for carrying out the method, is by 0.5 to 2 mm larger than the diameter of the bore.
- Method in accordance to claim 1 or 2, characterized in that the direction of rotation of the brush tool (3) is reversed after half the required machining time.
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---|---|---|---|---|
DE9215134U1 (en) * | 1992-11-06 | 1992-12-24 | Braun, Manfred, Dipl.-Ing., 7303 Neuhausen | Honing tool |
DE19627926A1 (en) * | 1996-07-11 | 1998-01-15 | Ks Aluminium Technologie Ag | Process for machining cylinder liners |
DE19956306B4 (en) * | 1999-11-20 | 2010-02-11 | Volkswagen Ag | Method for processing surfaces, in particular cylinder surfaces on internal combustion engines |
DE10119337C1 (en) * | 2001-04-20 | 2003-02-06 | Daimler Chrysler Ag | Production of tribological surfaces on a workpiece used in production of cylinder faces comprises finely processing a surface of workpiece, removing surface layer, finely grinding surface and obtaining hard material phases |
DE10163970B4 (en) * | 2001-12-20 | 2011-01-20 | Elgan-Diamantwerkzeuge Gmbh & Co. Kg | Low-wear workpiece surface and method for its production |
DE102007028294B4 (en) * | 2007-06-06 | 2010-03-04 | Daimler Ag | Apparatus and method for exposing silicon crystals embedded in an aluminum matrix to a surface of a workpiece |
DE102007032915B4 (en) | 2007-07-14 | 2021-11-25 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for producing an internal combustion engine and internal combustion engine produced according to this method |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1521939B1 (en) † | 1964-06-29 | 1970-10-22 | Reynolds Metals Co | Process for the production of finely finished, low-friction surfaces of bodies made of aluminum-based alloys with a high silicon content |
JPS62173164A (en) † | 1986-01-24 | 1987-07-30 | Toyota Motor Corp | Boring method for aluminum cylinder block |
DE3618315C1 (en) † | 1986-05-30 | 1988-01-21 | Kadia Maschb Kopp Gmbh & Co | Process and tool for machining the surfaces of workpieces |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1903269A1 (en) * | 1969-01-23 | 1970-07-30 | Daimler Benz Ag | Process for improving the inner surface of cylindrical workpieces by means of honing |
US3871139A (en) * | 1974-05-10 | 1975-03-18 | Rands Steve Albert | Multiple-compliant-bristle, self-centering self-sizing rotary abrasive hone |
DE2518435A1 (en) * | 1975-04-25 | 1976-11-04 | Schmidt Gmbh Karl | PROCESS FOR FINISHING METALLIC WORKPIECE SURFACES |
DE2846238C2 (en) * | 1978-10-24 | 1983-01-13 | Siegfried 7291 Loßburg Silzle | Additional device for brushing flat workpieces with a natural wood surface |
DE3737636A1 (en) * | 1987-11-06 | 1989-05-18 | Wesero Maschinenbau Gmbh | Device for brushing board-shaped workpieces |
-
1988
- 1988-06-30 DE DE3822169A patent/DE3822169A1/en active Granted
-
1989
- 1989-04-01 DE DE8989105763T patent/DE58902276D1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-04-01 EP EP89105763A patent/EP0348608B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1521939B1 (en) † | 1964-06-29 | 1970-10-22 | Reynolds Metals Co | Process for the production of finely finished, low-friction surfaces of bodies made of aluminum-based alloys with a high silicon content |
JPS62173164A (en) † | 1986-01-24 | 1987-07-30 | Toyota Motor Corp | Boring method for aluminum cylinder block |
DE3618315C1 (en) † | 1986-05-30 | 1988-01-21 | Kadia Maschb Kopp Gmbh & Co | Process and tool for machining the surfaces of workpieces |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3822169A1 (en) | 1990-01-04 |
DE3822169C2 (en) | 1993-02-04 |
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EP0348608A1 (en) | 1990-01-03 |
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