SE1450696A1 - Verktyg och process för bearbetning av en profil i en cylindrisk yta - Google Patents

Abstract

18SAM MAN DRAG En metod för skärande bearbetning av en profil i en cylinderyta (200). Metoden inkluderarsimultan interpolering av ett axiellt parti hos den cylindriska ytan medelst användning av ettskärverktyg (300) för att forma en profil som har ett flertal ringformiga spår (204, 228) och en fördjupning med en radie som är större än den cylindriska ytan innan interpoleringssteget.

Description

15 20 25 2 vara åtminstone 0.15 millimeter per varv. I en eller flera utförandeformer kan spårskärande tänder vara rektangulära fördjupnings- och spårskärande tänder.

[0005] Deformeringssteget kan utföras genom att använda ett svepande/snurrande verktyg som har flertalet deformerande ytor (eng. "landing/deforming surfaces").

Deformeringssteget kan innefatta att rotera det svepande/snurrande verktyget i en rotationshastighet. De skärande elementen inkluderar två eller fler axiella rader av skärelement.

[0006] En metod för skärande bearbetning av en profil i en inre yta hos ett cylindriskt borrhål beskrivs här. Den inre ytan inkluderar ett axiellt förflyttningsområde och ett axiellt icke-förflyttningsområde. Metoden innefattar interpolering av det axiella icke- förflyttningsområdet genom att använda ett skärverktyg för att forma en profil som har ett flertal ringformiga spår. l en eller flera utförandeformer är den nominella diametern för det axiella förflyttningsområdet större än det axiella icke-förflyttningsområdet. l en eller flera utförandeformer inkluderar det axiella icke-förflyttningsområdet två diskontinuerliga axialbredder för det cylindriska borrhålet och det axiella förflyttningsområdet sträcker sig däremellan. Bredd-/Höjdförhållandet för djupet av de ringformiga spåren i förhållande till bredden av de ringformiga spåren kan vara 0.5 eller mindre. Flertalet av ringformiga spår kan vara ett flertal av rektangulära ringformiga spår.

[0007] En metod för skärande bearbetning av en profil i en cylindrisk borrhålsyta är beskriven här. Metoden innefattar formande av en profil som har ett flertal ringformiga spår och ett flertal toppar däremellan, och bearbetning av ett yttre parti av detta flertal ringformiga toppar för att reducera höjden på de ringformiga topparna.

KORT BESKRIVNING AV FIGURERNA

[0008] Figur 1A visar en horisontalprojektion sett uppifrån av en sammansättnings- eller monteringsyta för ett exempel på ett motorblock till en förbränningsmotor;

[0009] Figur 1B visar en enskild tvärsnittsvy av ett cylinderborrhål längs linje 1B-1B i figur 1A;

[0010] Figur 2A visar ett förborrningsstegi vilket en obearbetad inre cylinderborrhålsyta uppborras till en diameter; 10 15 20 25 3

[0011] Figur 2B visar ett interpoleringssteg i vilket ett förflyttningsområde bearbetas genom att använda ett skärverktyg för att åstadkomma en spårgjord inre yta med en ficka/fördjupning och ringformiga ytspår;

[0012] Figur 2C visar ett deformeringssteg i vilket platta toppar mellan närliggande spår deformeras för att åstadkomma deformerade toppar;

[0013] Figur 2D visar ett interpoleringssteg i vilket ett eller flera av icke-förflyttnings- områdena bearbetas genom att använda ett skärverktyg för att åstadkomma ringformiga spår;

[0014] Figur 2E visar en förstorad schematisk vy av ringformiga spår som formats i icke- förflyttningsområdena för ett motorborrhål;

[0015] Figur 3A visar en perspektiwy av ett skärverktyg i enlighet med en utförande- form;

[0016] Figur 3B visar en horisontalprojektion sett uppifrån av ett skärverktyg som upp- visar en övre axiell rad av skärelement;

[0017] Figurerna 3C, 3D och 3E visar schematiska tvärsnittsvyer av första och andra skärelement och fick-/fördjupningsskärelement tagna längs linjerna 3C-3C, 30-30 och 3E-3E i figur 3A;

[0018] Figur 3F visar ett cylindriskt skaft för montering av ett skärverktyg i en verktygs- hållare i enlighet med en utförandeform;

[0019] Figur 4A är en schematisk horisontalprojektion sett uppifrån av ett cylinder- borrhål i enlighet med en utförandeform;

[0020] Figur 4B är en schematisk sidovy av cylinderborrhålet i figur 4A i enlighet med en utförandeform;

[0021] Figur 5 visar en fragmenterad sprängvy av den inre ytan hos cylinderborrhålet innan, under och efter ett interpoleringssteg;

[0022] Figur 6A, 6B och 6C illustrerar ett svepande/snurrande verktyg i enlighet med en utförandeform; och 10 15 20 25 4

[0023] borrhål.

Figur 7 illustrerar en förstorad tvärsnittsvy av den inre ytan för ett cylinder- DETAUERAD BESKRIVNING

[0024] Hänvisning kommer nu att göras i detalj till utförandeformer som är kända för uppfinnarna. Det kommer emellertid att inses att beskrivna utförandeformer är enbart exempel på den föreliggande uppfinningen, vilka kan förverkligas i olika och alternativa former. Specifika detaljer häri ska därför inte tolkas som begränsande utan enbart som representativa utgångspunkter för att lära fackmannen att på olika sätt utöva den föreliggande uppfinningen.

[0025] Förutom där det uttryckligen så beskrivs ska alla numeriska storheter i denna beskrivning som anger mängder av material förstås vara bestämda av ordet ”ungefär” vid beskrivning av det bredaste skyddsomfånget för den föreliggande uppfinningen.

[0026] Bilmotorblock inkluderar ett antal cylindriska motorborrhål. Den inre ytan för varje motorborrhål är bearbetad så att ytan är lämplig för användning i biltillämpningar, t.ex. uppvisandes passande slitstyrka och hållfasthet. Bearbetningsprocessen kan inkludera att göra den inre ytan grövre och därefter applicera en metallbeläggning på den förgrovade ytan och sedan hena/hona metallbeläggningen för att uppnå en polerad/glättad inre yta med erforderlig styrka och avnötningsmotstånd. Alternativt kan ett fodermaterial som har nödvändig hållfasthets- och nötningsmotståndsegenskaper appliceras på den opolerade/icke- glättade inre ytan hos motorborrhålet.

[0027] Utförandeformer som beskrivs häri tillhandahåller skärverktyg och processer för att förgrova den inre ytan av cylindriska borrhål, t.ex. motorborrhål, för att förbättra adhesionen och vidhäftningen av en därefter applicerad metallbeläggning, t.ex. termisk sprejpåläggning, på den inre ytan. I överensstämmelse därmed kan den polerade/glättade inre ytan ha förbättrad hållfasthet och förbättrat nötningsmotstånd.

[0028] Figur 1A visar en horisontalprojektion sett uppifrån av en monteringsyta för ett exempel på ett motorblock 100 till en förbränningsmotor. Motorblocket inkluderar cylinderborrhål 102. Figur 1B visar en enskild tvärsnittsvy av cylinderborrhålet 102 längs linje 1B-1B i figur 1A. Cylinderborrhålet 102 inkluderar ett inre ytparti 104, vilket kan bildas av ett 10 15 20 25 30 5 metalliskt material, såsom, men inte begränsat till, aluminium, magnesium eller järn eller en legering därav eller stål. l vissa tillämpningar kan aluminium- eller magnesiumlegeringar användas med anledning av deras relativt låga vikt jämfört med stål eller järn. De relativt lätta aluminium- eller magnesiumlegeringsmaterialen kan möjliggöra en minskning i motorstorlek och vikt, vilket kan förbättra motorns uteffekt och bränsleekonomi.

[0029] Figurerna 2A, 2B, 2C, 2D och 2E visar tvärsnittsvyer en inre cylinderborrhålsyta som processtekniska steg för applicering av en profil mot den inre ytan av cylinderborrhålet.

Figur 2A visar ett förborrningssteg i vilket en obearbetad inre cylinderborrhålsyta 200 uppborras till en diameter som är mindre än diametern för den färdiga, t.ex. glättade/henade/honade, diametern för den inre ytan. I vissa varianter är skillnaden i diameter 150 till 250 mikroner (um). I andra varianter är skillnaden i diameter 175 till 225 mikroner (pm). len variant är skillnaden i diameter 200 mikroner.

[0030] Figur 2B visar ett interpoleringssteg i vilket ett förflyttningsområde 202 bearbetas in i den förborrade inre ytan 200 genom att använda ett skärverktyg. lnterpoleringsbaserad förgrovning kan åstadkommas med ett skärverktyg som är lämpligt för cylinderborrhål med varierande diameter. Skärverktyget kan användas för att förgrova enbart ett utvalt område av borrhålet, såsom ringförflyttningsområdet i borrhålet. Förgrovning av borrhålet kan reducera enbart ringförflyttningsområdet hos beläggningscykeltiden, materialåtgången, henings-/honingstiden och översprejningen av vevhuset.

[0031] Längden på förflyttningsområdet motsvarar det avstånd som en kolv förflyttar sig inuti motorborrhålet. l vissa varianter är förflyttningsområdets 202 längd 90 till 150 millimeter. I en variant är förflyttningsområdets 202 längd 117 millimeter.

Förflyttningsområdet är tillverkat för att motstå nötning som orsakas av kolvslag/-förflyttning.

Skärverktyget åstadkommer ringformiga spår 204 (såsom visas i det förstorade området 208 i figur 2B) och en ficka/fördjupning 206 in i förflyttningsområdet 202. Det bör inses att antalet spår som visas i det förstorade området 208 bara är ett exempel. Dimension 210 visar djupet i fickan/fördjupningen 206. Dimension 212 visar djupet för de ringformiga spåren 204. l vissa varianter är spårdjupet 100 till 140 mikroner. l en annan variant är spårdjupet 120 mikroner. I vissa varianter är fickans djup 200 till 300 mikroner. I en annan variant är fördjupningen 250 mikroner. 10 15 20 25 30 6

[0032] Den förborrade inre ytan 200 innefattar också partier av icke-förflyttning 214 och 216. Dessa områden är utanför den axiella förflyttningssträckan/slaglängden för kolven.

Dimensioner 218 och 220 visar längden för icke-förflyttningspartierna 214 och 216. I vissa varianter är icke-förflyttningspartiets 214 längd 2 till 7 millimeter. I en variant är icke- förflyttningspartiets 214 längd 3.5 millimeter. I vissa varianter är icke-förflyttningspartiets 216 längd 5 till 25 millimeter. I en variant är icke-förflyttningspartiets 216 längd 17 millimeter.

Skärverktyget och interpoleringssteget beskrivs i större detalj nedan.

[0033] Figur 2C visar ett deformeringssteg i vilket de platta topparna mellan närliggande spår 204 deformeras för att åstadkomma deformerade toppar 222 i vilka varje topp 222 innefattar ett par underskärningar 224, såsom visas i det förstorade området 226 i figur 2C.

Det bör förstås att antalet deformerade toppar som visas i det förstorade området 226 helt enkelt är ett exempel. Deformeringssteget kan utföras genom att använda ett snurrande/svepande verktyg. Det snurrande/svepande verktyget och deformeringssteget beskrivs i större detalj nedan.

[0034] Figur 2D visar ett interpoleringssteg i vilket ett eller flera av icke-förflyttnings- områdena 214 och 216 bearbetas genom att använda ett skärverktyg för att åstadkomma ringformiga spår 228, såsom visas i det förstorade området 230 i figur 2E. Platta toppar 232 sträcker sig mellan ringformiga spåren 228. Det bör inses att antalet spår som visas i det förstorade området 230 bara är exempel. I en utförandeform bildar spåren en fyrkantsvågform med en likformig/enhetlig dimension. I vissa varianter är dimensionen 25 till 100 mikroner. I en variant är dimensionen 50 mikroner. Såsom beskrivs i mer detalj nedan kan skärverktyget forma en profil av spår inuti ett eller flera av icke-förflyttningsområdena 214 och 216.

[0035] Figur 3A visar en perspektivvy av ett skärverktyg 300 i enlighet med en utförandeform. Skärverktyget 300 innefattar en cylindrisk kropp 302 och första, andra, tredje och fjärde axiella rader 304, 306, 308 och 310 av skärelement. Cylindriska kroppen 302 kan tillverkas av stål eller sintrad volframkarbid. Skärelementen kan tillverkas av ett skärverktygsmaterial som är lämpligt för bearbetning av aluminium- eller magnesiumlegeringar. Övervägandena för att välja sådana material inkluderar utan begränsning kemisk kompatibilitet och/eller hårdhet. Icke-begränsande exempel på sådana 10 15 20 25 30 7 material innefattar, utan begränsning, snabbstål, sintrad volframkarbid eller polykristallin diamant. Varje axiell rad 304, 306, 308 och 310 innefattar 6 skärelement. Såsom visas i figur 3A är de 6 skärelementen jämnt fördelade radiellt på avstånd från närliggande skärelement.

Med andra ord, de sex skärelementen är placerade vid 0, 60, 120, 180, 240 och 300 grader runt omkretsen av den cylindriska kroppen 302. Medan 6 skärelement visas i figur 3A kan vilket som helst antal skärelement användas i enlighet med en eller flera utförandeformer. I vissa varianter används 2 till 24 skärelement.

[0036] Figur 3B visar en horisontalprojektion sett uppifrån av skärverktyget 300 som uppvisar den första, axiella raden 304 av skärelement. Såsom visas i figur 3B innefattar 0- gradersskärelementet en skäryta 312 och en avbacknings-/släppningsyta 314. De andra gradernas skärelement innefattar liknande skär- och avbacknings-lsläppningsytor. I den utförandeform som visas är vart och ett av skärelementen något av tre typer av skärelement, d.v.s. en första typ av spårskärande element (G1), en andra typ av spårskärande element (G2) och ett fick-/fördjupningsskärande element (P). I utförandeformen som visas i figur 3B är de 60- och 240-gradersskärelementen den första typen av spårskärande element; de 120- och 300-gradersskärelementen är den andra typen av spårskärande element; och de 0- och 180- gradersskärelementen är det fick-/fördjupningsskärande elementet. I överensstämmelse därmed är sekvensen av skärelement från 0 till 300 grader G1, G2, P, G1, G2 och P, såsom visas i figur 3B. Det skall emellertid inses att vilken som helst skärelementordning ligger inom skyddsomfånget för en eller flera utförandeformer. l några varianter är ordningen G1, P, G2, G1, P och G2 eller P, G1, G1, P G2 och G2. I utförandeformen som visas är två spårskärande element nödvändiga beroende på bredden och antalet dalar mellan topparna, vilka överskrider det antal och bredder, vilka kan skäras med ett element. För andra spårgeometrier kan ett eller tre spårskärande element användas. Sekvensen av skärning är inte signifikant så länge alla använda element befinner sigi den axiella raden.

[0037] I vissa varianter finns åtminstone en av G1 och G2 samt åtminstone en av P.

Såsom visas i figur 3A är skärelementen i varje rad offset/förskjutna eller sicksackade omkretsmässigt från varandra mellan varje rad, t.ex. är varje skärelement av de 0-, 60-, 120-, 180-, 240-, och 300-gradersskärelementen förskjutna med 60 grader i närliggande rader.

Förskjutningen förbättrar livslängden för skärverktyget genom att släta/jämna ut det initiala skäret av den inre ytans profil. Om skärelementen är bringade i linje mellan närliggande rader 10 15 20 25 30 8 skulle en större kraft vara nödvändig för att initiera skäroperationen och kan orsaka mer nötning på skärelementen eller utböjning och vibration för verktyget.

[0038] Figurerna 3C, 3D och 3E visar schematiska tvärsnittsvyer av G1-, G2- och P-skär- element tagna längs linjerna 3C-3C, 3D-3D och 3E-3E i figur 3B. Med hänvisning till figur 3C visas ett Gl-skärelement 318 som har skäryta 320, släppningsyta 322 och styryta 324. Skärytan 320 innefattar schematiskt ett antal tänder 326. Det bör förstås att det antal tänder som visas är enbart ett exempel. I vissa varianter är antalet tänder 1 till 2 per millimeter axiell längd. I en variant är antalet tänder 1.25 per axiell längd. Varje tand är rektangulär i form, även om andra former, t.ex. kvadratiska former, är tilltänkta i en eller flera utförandeformer. Varje tand har en översta yta 328 och sidoytor 330. Såsom visas i figur 3C är den översta ytans 328 längd 250 mikroner och sidoytornas 330 längd är 300 mikroner. I andra varianter är längden för den översta ytan 200 till 400 mikroner och längden för sidoytorna är 200 till 500 mikroner. Platta toppar 358 sträcker sig mellan angränsande tänder 326. Såsom visas i figur 3C är dalens 358 bredder 550 mikroner. I andra varianter är dalens bredd 450 till 1000 mikroner. Skärelement 318 innefattar också en avfasning 334. I den visade utförandeformen har fasen 334 en 15 graders vinkel. Avfasningen åstadkommer spänningsavlastning/-utjämning och underlättar monteringen av skärelementen. I den visade utförandeformen är skärelementen utbytbara, andra utförandeformer hårdlödda poly-kristallina diamantelement. I kan utbytbara volframkarbidelement monterade i justerbara hållare/hylsor användas.

[0039] Med hänvisning till figur 3D visas ett G2-skärelement 336 som har en skäryta 338, en släppningsyta 340 och en styryta 342. Skärytan 338 innefattar schematiskt ett antal tänder 344. Det bör förstås att antalet tänder som visas är enbart ett exempel. I vissa varianter är antalet tänder 1 till 2 tänder per millimeter axiell längd. I en variant är antalet tänder 1.25 per millimeter axiell längd. Varje tand är rektangulär i form, även om andra former, t.ex. kvadratiska former, är möjliga i en eller flera utförandeformer. Varje tand har en överyta 346 och sidoytor 348. Såsom visas i figur 3D är överytans 346 längd 250 mikroner och sidoytornas 348 längd är 300 mikroner. I andra varianter är längden för överytan 200 till 400 mikroner och längden för sidoytorna är 200 till 500 mikroner. En tand 350, vilken är närmast släppningsytan 340, har en sidoyta ytterst som är offset/förskjuten från släppningsytan 340. Såsom visas i figur 3D är förskjutningen 400 mikroner. I andra varianter kan förskjutningen vara 0 till 500 mikroner. Platta dalar 358 sträcker sig mellan angränsande tänder 344. Såsom visas i figur 3D 10 15 20 25 30 9 är dalens 358 bredd 550 mikroner. I andra varianter är dalens bredd 400 till 1000 mikroner.

Skärelementet 336 innefattar också en avfasning 352. I utförandeformen som visas har fasen 352 en vinkel på 15 grader. Denna avfasning åstadkommer spänningsavlastning/-utjämning och underlättar monteringen av skärelementen. I den visade utförandeformen är skärelementen utbytbara, hårdlödda polykristallina diamantelement. I andra utförandeformer kan utbytbara volframkarbidelement monterade i justerbara hållare/hylsor användas.

[0040] I utförandeformen som visas är arrangemanget av tänder på G1- och G2- skärelementen olika dimensionerade. När det gäller G1 som visas i figur 3C har tand 332, vilken är närmast framkant 322, en yttersta sidovägg som är i jämnhöjd med släppningsytan 322. När det gäller G2 som visas i figur 3D, har tanden 350, vilken är närmast framkanten 340, en yttersta sidovägg som är offset/förskjuten från släppningsytan 340. Såsom visas i figur 3D är förskjutningen 400 mikroner. I andra varianter kan förskjutningen vara 0 till 500 mikroner. I överensstämmelse därmed finns en offset på 400 mikroner mellan släppningskantens tand för G1 och släppningskantens tand för G2. Den mot släppningsytan vettande sidan av den sjätte tanden 354 för Gl-skärelementet 318 och den mot släppningsytan vettande sidan av den femte tanden 356 för G2-skärelementet 336 är förskjutna/offset från varandra med 550 mikroner. Dessa avvikande dimensioner är så utnyttjade att inom varje rad av skärelementen kan G1- och G2-skärelementen vara axiellt förskjutna från varandra. Den axiella förskjutningen kan till exempel vara 550 mikroner. I denna utförandeform möjliggörs för kanterna att skära två separata rader av spår, en för varje förskjutet element, med godtagbar belastning på tänderna.

[0041] Med hänvisning till figur 3E visas ett P-skärelement 362 som har en skäryta 364, en släppningsyta 366 och en styryta 368. Skärytan 364 är platt eller huvudsakligen platt, och har inga tänder, till skillnad mot skärytorna för G1- och G2-skärelementen, vilka visas med streckade fantomlinjer. Tänderna som visas med fantomlinjer i figur 3E indikerar tandgeometrin hos G1- och/eller G2-skärelementen och hur skärytan 364 är radiellt offset/förskjuten iväg från tandtoppytorna 328 och 346. P-skärelementet 362 tar bort ett parti av topparna mellan spåren och åstadkommer fickan/fördjupningen. Storleken på den radiella förskjutningen reglerar djupet för spåren som skärs in i bottnen av fickan/fördjupningen som visas i figur 2B. I den illustrerade utförandeformen är dimensionen 120 mikroner i figur 3E djupet hos de spår som skärs när G1-, G2- och P-elementen används i kombination. 10 15 20 25 30 10 Dimensionen på 50.06 millimeter är diametern på skärverktyget mätt till toppytorna (minimumdiameter) för tänderna som formas.

[0042] Figur 3F visar ett cylindriskt skaft 380 för montering av skärverktyget 300 i en verktygshållare för montering i en maskinspindel. l andra utförandeformer kan skaftet bytas ut mot en direktspindelanslutning, såsom en CAT-V eller HSK-konanslutning.

[0043] Efter att ha beskrivit konstruktionen av skärverktyget 300 i enlighet med en utförandeform beskrivs i det följande användningen av skärverktyget 300 för att bearbeta in en profil i en inre yta av ett cylinderborrhål. Figur 4A är en schematisk horisontalprojektion sett uppifrån av ett cylinderborrhål 400 i enlighet med en utförandeform. Figur 4B är en schematisk sidovy av cylinderborrhålet 400 i enlighet med en utförandeform. Såsom visas i figur 4A är skärverktyget 300 monterat i en maskinverktygsspindel med en rotationsaxel AT som är parallell med cylinderborrhålsaxeln AB. Verktygsaxeln AT är offset från borrhålsaxeln AB.

Spindeln kan vara antingen en box/packbox eller en motoriserad spindel. Verktyget roterar i spindeln runt dess egen axel AT vid en vinkelhastighet (11 och precesserar runt borrhålsaxeln AB vid en vinkelhastighet 02. Denna precession hänvisas till som cirkulär interpolering. lnterpoleringsrörelsen medger formningen av en ficka/fördjupning och ringformiga, parallella spår inom den inre ytan för ett cylinderborrhål.

[0044] I en utförandeform tas det hänsyn till bredd-/höjdförhållandet mellan skärverktygets diameter DT och den inre diametern DB för cylinderborrhålet. I vissa varianter är den inre diametern väsentligen större än skärverktygets diameter. I vissa varianter är skärverktygets diameter 40 till 60 millimeter. I vissa varianter är den inre diametern för cylinderborrhålet 70 till 150 millimeter. Givet dessa dimensionella skillnader kan detta skärverktyg utnyttjas med en signifikant variation i borrhålsdiameter. Med andra ord, användning av skärverktygen i en eller flera utförandeformer kräver ingen separat uppsättning av verktyg för varje borrhålsdiameter.

[0045] Avseende det förborrande steget i figur 2A såsom identifierat ovan kan en arborrstång/borrstång (ej visad) anslutas mot en maskinspindel för att borra en diameter som är mindre än diametern för den färdiggjorda/polerade diametern för den inre ytan. I vissa varianter, är matningshastigheten för spindeln, d.v.s. den hastighet med vilken borrstången matas radiellt i riktning utåt in i den inre ytan, 0.1 till 0.3 mm/varv. I en eller flera 10 15 20 25 30 11 utförandeformer är spindeln teleskopisk/förskjutbar. I andra utförandeformer, kan spindeln vara fixerad och borrhålet kan röra sig. I en annan variant, är matningshastigheten 0.2 mm/varv. I vissa varianter är rotationshastigheten för borrstången 1000 till 3000 varv/min. I en annan variant är rotationshastigheten för borrstången 2000 varv/min.

[0046] Avseende interpoleringssteget i figur 2B såsom identifierat ovan används skärverktyget 300 för att bearbeta in en profil i den inre ytan av cylinderborrhålet 400. I vissa varianter, är interpoleringsmatningshastigheten (radiellt i riktning utåt) för spindeln under detta steg 0.1 till 0.3 mm/varv. I en annan variant är matningshastigheten 0.2 mm/varv. I vissa varianter är skärverktygets 300 rotationshastighet 3000 till 10000 varv/min. I en annan variant är skärverktygets 300 rotationshastighet 6000 varv/min.

[0047] Såsom beskrivs ovan innefattar skärverktyget 300 den cylindriska kroppen 302 som innefattar fyra rader av skärelement. I enlighet med denna utförandeform är den axiella längden av skäret 35 mm. Om längden på förflyttningsområdet följaktligen är 105 mm används tre axiella steg för att fullständiga interpoleringen av förflyttningsområdet. Med andra ord är den axiella positionen för spindeln inställd vid en övre, en mittre och en nedre position innan skärverktyget roteras vid var och en av positionerna. Även om 4 skärelementrader visas i en utförandeform är det underförstått att ytterligare rader kan användas. 6 rader kan till exempel användas för att skära ett liknande förflyttningsområde i 2 axiella steg istället för 3. Vidare kan 12 rader användas för att skära ett liknande förflyttningsområde i 1 axiellt steg.

[0048] Med hänvisning till figur 4B visas ett fragmenterat parti av den cylindriska kroppen 302 hos skärverktyget 300 och skärelement från axiella raderna 304, 306, 308 och 310 schematiskt i överlappande förhållande. Såsom beskrivs ovan och visas i denna figur 4B finns där överlapp 406, 408 och 410 mellan närliggande skärelementrader. Denna överlappning hjälper till att åstadkomma likformig och jämn profilskärning i gränsområden.

[0049] Figur 5 visar en fragmenterad sprängvy av den inre ytan 500 hos cylinderborrhålet innan, under och efter interpoleringssteget. Skärverktyget 300 matas radiellt i riktning utåt in i den inre ytan av cylinderborrhålet vid en matningshastighet på 0.2 mm per varv. Medan skärverktyget 300 matas in i den inre ytan roteras det vid en hastighet av 6000 varv per minut. P-fickskärelementen skär fickan 502 in i den inre ytan 500. Höjden på fickan är 10 15 20 25 30 12 H och bredden är Wv. H-värdet motsvarar den axiella förskjutningen mellan dalarna 358 för G1- och G2-skärelementen 318 och 336 samt skärytan 364 för P-skärelementet 362. I ett icke- begränsande, specifikt exempel är förskjutningen 250 mikroner. H är därför 250 mikroner. Wv- värdet motsvarar längden för tandöverytorna 328 och 346, 356 för G1- och G2-skärelementen 318 och 336. I det icke-begränsande, specifika exemplet som beskrivs ovan har tandöverytorna en längd på 250 mikroner. I överensstämmelse därmed är Wv 250 mikroner.

[0050] Spårskärande elementen G1 och G2 tar bort material 504 för att skapa toppar 506. Höjden på dessa toppar är h och bredden är WP. I det icke-begränsande, specifika exemplet som visas är WP 150 mikroner. Detta h-värde bestäms av den radiella förskjutningen mellan den övre delen av de spårskärande elementen G1 och G2 samt fickskärningselementet P. I det icke-begränsande, specifika exemplet som beskrivs ovan är denna förskjutning 120 mikroner. Därför är h 120 mikroner. Wv-värdet motsvarar längden för de platta dalarna mellan spårskärande tandöverytor. I det icke-begränsande, specifika exemplet som beskrivs ovan är dallängden 250 mikroner. I överensstämmelse med detta är Wv 250 mikroner. Med hänsyn tagen till rotationshastigheten för skärverktyget 300 sker skärningen av fickan och de ringformiga spåren som beskrivs ovan samtidigt eller huvudsakligen samtidigt, t.ex. för en tidsperiod lika med 1/6-dels varv för skärverktyget 300, om skärverktyget innefattar sex skärelement och angränsande element är spår- och fickskärande element.

[0051] Med hänseende till deformeringssteget i figur ZC ovan används ett snurrande verktyg för att svepa över utvalda områdens platta toppar mellan spår. Såsom används häri i vissa utförandeformer är "svepning" (eng. "swipe") ett sätt att deformera de utvalda områdena. I en utförandeform innefattar deformering inte skärning eller slipning av utvalda områden. Dessa typer av processer innefattar i normala fall fullständig eller åtminstone delvis materialborttagning. Det bör inses att andra deformationsmetoder kan användas i detta steg.

Icke-begränsande exempel på andra sekundära processer innefattar rull-/valspolering, diamantlettring eller en utstrykningsprocess i vilken flanken av fickskärverktyget används som ett avstrykningsinlägg. I vissa varianter är matningshastigheten för spindeln under detta steg 0.1 till 0.3 mm/varv. I en annan variant är matningshastigheten 0.2 mm/varv. I vissa varianter är det snurrande/svepande verktygets 300 rotationshastighet 5000 till 7000 varv per minut. I en annan variant är ett snurrande/svepande verktygs 300 rotationshastighet 6000 varv per minut. 10 15 20 25 30 13

[0052] Figur 6A, 6B och 6C illustrerar ett svepande/snurrande verktyg 600 i enlighet med en utförandeform. Figur 6A visar en horisontalprojektion sedd uppifrån av det svepande/snurrande verktyget 600. Figur 6B visar en förstorad vy av område 602 hos det svepande/snurrande verktyget 600. Figur 6C visar en sidovy av det svepande/snurrande verktyget 600 inkluderande ett cylindriskt skaft 604. Det svepande/snurrande verktyget 600 innefattar 4 svepande utsprång 606, 608, 610 och 612. Varje svepande utsprång 606, 608, 610 och 612 skjuter ut i riktning utåt från centrumet 614 av det svepande/snurrande verktyget 600. I en utförandeform har det svepande/snurrande verktyget samma diameter som det skärande verktyget och de svepande elementen har samma axiella längd som skärelementen, så att det svepande verktyget och skärverktyget kan förflyttas över samma verktygsbana för att förenkla programmering och minska rörelsefel. Varje svepande utsprång innefattar en släppningsyta 616, en bakre yta 618 och en rakande yta 620. En avfasning 622 sträcker sig mellan den rakande ytan 620 och släppningsytan 616. Fasen eller liknande kantberedning, såsom en hening/finslipning, används för att tillse att verktyget deformerar topparna istället för att skära dem. I en variant är vinkeln 15 grader för avfasningen 622 relativt överlapps- /släppningsytan 616. I andra varianter är vinkeln 10 till 20 grader eller en hening med en radie på 25 till 100 mikroner. I en utförandeform är vinkeln 110 grader mellan den rakande ytan och släppningsytan för angränsande svepande utsprång.

[0053] Det svepande/snurrande verktyget 600 är tillräckligt trubbigt för att inte skära in i den inre ytan av cylinderborrhålet. Det svepande/snurrande verktyget 600 deformerar istället mekaniskt spår som formats i den inre ytan av cylinderborrhålet. Vid betraktande av figur 5 igen åstadkom det snurrande verktyget 600, som använts i enlighet med metoderna som identifierats ovan, underskärningar 508 och förlänger övre ytan 510. Såsom visas i figur 5 är skillnaden mellan h (höjden på den icke-deformerade toppen) och höjden på den deformerade toppen Ah. I en variant är Ah 10 mikroner, medan i andra varianter kan Ah vara 5 till 60 mikroner. Underskärningarna ökar adhesionen för en efterföljande termisk sprejbeläggning på den förgrovade inre ytan av cylinderborrhålet.

[0054] Den bearbetade ytan efter det fickspårande steget och det svepande steget har en eller flera fördelar jämfört med andra förgrovningsprocesser. Först kan adhesionshållfastheten för metallsprejningen förbättras genom att använda svepningssteget istället för andra sekundära processer, såsom diamantlettring, rullpresspolering. 10 15 20 25 30 14 Adhesionsstyrkan testades genom att använda ett dragprov. Adhesionsshållfastheten kan vara inom intervallet 40 till 70 MPa. I andra varianter kan adhesionsstyrkan vara 50 till 60 MPa.

Jämfört med adhesionsstyrkan hos en diamantlettringsprocess är adhesionsstyrkan hos svepning (eng. "swiping") åtminstone 20 % högre. Vidare har sökanden insett att adhesion är oberoende av profildjupet för spåren efter det första processteget. Detta kan vara fördelaktigt av åtminstone två anledningar. Det svepande/snurrande verktyget skär relativt grunda profildjup jämfört med konventionella processer, såsom diamantlettring, rullpresspolering. I vissa varianter är reduceringen i profildjup 30 till 40 %. I enlighet därmed är en mindre mängd metallsprejmaterial nödvändig för att fylla profilen utan att samtidigt äventyra adhesionsstyrkan. Vilken som helst variation i spårens djup påverkar inte heller adhesionsstyrkan, vilket gör svepningssteget mer robust än konventionella processer. Såsom en annan fördel hos en eller flera utförandeformer kan det svepande/snurrande verktyget drivas med mycket högre arbetshastigheter än andra processer, såsom rullpresspolering.

[0055] Med avseende på interpoleringssteget i figur 2D ovan används skärverktyget 300 för att bearbeta icke-förflyttningsområden 214 och 216 i syfte att åstadkomma ringformiga spår. I vissa varianter är matningshastigheten för spindeln under detta steg 0.1 till 0.3 mm/varv. I en annan variant är matningshastigheten 0.2 mm/varv. I vissa varianter är skärverktygets 300 rotationshastighet 3000 till 10000 varv/min. I en annan variant är skärverktygets 300 rotationshastighet 6000 varv/min.

[0056] Dessa icke-förflyttningsområden kräver inte en efterföljande metallsprejning. En brännare för metallsprejning är i normala fall emellertid igång under hela sprejprocessen. Om dessa icke-ringförflyttningsområdena inte förgrovas kommer sedan sprejmetall som oavsiktligt sprejas på dessa områden inte att vidhäfta och orsakar delaminering. Denna delaminering kan falla ned i borrhålet under hening och fastna mellan slipstenarna och borrhålsväggar och orsaka oacceptabel repning. Delamineringen kan också falla ned i vevhuset, vilket sedan skulle kräva borttagning. Som sådan, genom att applicera de ringformiga spåren som identifierats häri på de icke-ringförflyttningsområdena vidhäftar det termiska sprejmaterialet under sprejprocessen och begränsar kontamineringen av den tänkta sprejytan och vevhuset. De lätt sprejade enkelt tas bort under icke-ringförflyttningsområdena kan efterföljande heningsoperation. 10 15 20 25 30 15

[0057] Figur 7 illustrerar en förstorad tvärsnittsvy av den inre ytan för cylinderborrhålet 200. Icke-förflyttningsytan 214 inkluderar ringformiga, fyrkantiga spår 228. Förflyttningsytan 202 innefattar spåren 204 och fickan 206.

[0058] Denna ansökan är relaterad till den ansökan som har serienr 13/461 160, inlämnad 1 maj 2012, och införlivad i sin helhet häri medelst hänvisning. Denna är också relaterad till den ansökan som har serienr _/ , inlämnad , och införlivad i sin helhet häri medelst hänvisning.

[0059] Även om det bästa sätter att utöva uppfinningen har beskrivits i detalj kommer de som är bekanta med tekniken till vilken denna uppfinning hänför sig att förstå olika alternativa utformningar och utförandeformer för att praktisera uppfinningen såsom definierad i de följande patentkraven. Olika aspekter av uppfinningen definieras också av det följande. Aspekt 1: metod för skärande bearbetning av en profil i en cylinderyta 200, vilken metod innefattar: simultan interpolering av ett axiellt parti hos den cylindriska ytan medelst användning av ett skärverktyg 300 för att forma en profil som har ett flertal ringformiga spår 204, 228 och en fördjupning 206 med en radie som är större än den cylindriska ytan innan interpoleringssteget. Aspekt 2: metod i enlighet med aspekt 1, varvid platta toppar 222, 232 formas mellan närliggande spår och vidare innefattandes deformering av varje platt topp för att åstadkomma ett underskärningsområde 224. Aspekt 3: metod i enlighet med aspekt 1, vidare innefattande formning av den cylindriska ytan 200 genom förborrning av en icke-henad cylindrisk yta. Aspekt 4: metod i enlighet med aspekt 1, varvid den cylindriska ytan 200 är en aluminium- eller magnesiumlegering. Aspekt 5: metod i enlighet med aspekt 1, varvid skärverktyget 300 inkluderar en cylindrisk skärkropp 302 som har skärande element och är monterad i en spindel. Aspekt 6: metod i enlighet med aspekt 5, varvid det simultant interpolerande steget inkluderar rotering av den cylindriska skärkroppen 302 relativt spindeln i en rotationshastighet. Aspekt 7: metod i enlighet med aspekt 6, varvid rotationshastigheten är åtminstone 4500 varv/min. Aspekt 8: metod i enlighet med aspekt 5, varvid det simultant interpolerande steget inkluderar rotering av spindeln runt den cylindriska ytans axel. Aspekt 9: metod i enlighet med aspekt 8, varvid rotationshastigheten är åtminstone 0.15 mm/varv.

Aspekt 10: metod i enlighet med aspekt 2, varvid deformeringssteget är anordnat att utföras genom att använda ett svepande/snurrande verktyg 600 som har flertalet deformerande ytor.

Aspekt 11: metod i enlighet med aspekt 10, varvid deformeringssteget innefattar att rotera 10 15 20 16 det svepande/snurrande verktyget 600 i en rotationshastighet. Aspekt 12: metod i enlighet med aspekt 10, varvid det svepande/snurrande verktygets deformerande kanter har en icke- noll axiell spiral för att reducera verktygsutböjning. Aspekt 13: metod i enlighet med aspekt 10, varvid det svepande/snurrande verktygets deformerande kanter är slipade med radiellt förskjutna, axiella avbackningsspår för att reducera verktygsutböjning. Aspekt 14: metod i enlighet med aspekt 10, varvid de skärande elementen inkluderar två eller fler axiella rader av skärelement. Aspekt 15: metod för skärande bearbetning av en profil i en inre yta hos ett cylindriskt borrhål, vilken inre yta inkluderar ett axiellt förflyttningsområde och ett axiellt icke- förflyttningsområde, vilken metod innefattar: interpolering av det axiella icke- förflyttningsområdet medelst användning av ett skärverktyg 300 för att forma en profil som har ett flertal ringformiga spår 204, 228. Aspekt 16: cylindriskt borrhål i enlighet med aspekt 15, varvid den nominella diametern för det axiella förflyttningsområdet är större än det axiella icke-förflyttningsområdet. Aspekt 17: cylindriskt borrhål i enlighet med aspekt 15, varvid det axiella icke-förflyttningsområdet inkluderar två diskontinuerliga axialbredder hos det cylindriska borrhålet och det axiella förflyttningsområdet sträcker sig däremellan. Aspekt 18: cylindriskt borrhål i enlighet med aspekt 15, varvid bredd-/höjdförhållandet för djupet av de ringformiga spåren 204, 228 i förhållande till bredden av de ringformiga spåren är 0.5 eller mindre. Aspekt 19: metod enligt aspekt 15, varvid flertalet av ringformiga spår 204, 228 är ett flertal av rektangulära ringformiga spår. Aspekt 20: metod för skärande bearbetning av en profil i en cylindrisk borrhålsyta, vilken metod innefattar: formande av en profil som har ett flertal ringformiga spår 204, 228 och ett flertal toppar 222, 232 däremellan; och bearbetning av ett yttre parti av flertalet ringformiga toppar för att reducera höjden på de ringformiga topparna 222, 232.

Claims (10)

1. 0 15 20 25 30 17 PATENTKRAV 1. 10. Metod för skärande bearbetning av en profil i en cylinderyta (200), vilken metod innefattar: simultan interpolering av ett axiellt parti hos den cylindriska ytan medelst användning av ett skärverktyg (300) för att forma en profil som har ett flertal ringformiga spår (204, 228) och en fördjupning (206) med en radie som är större än den cylindriska ytan innan interpoleringssteget. Metod i enlighet med krav 1, varvid platta toppar (222, 232) formas mellan närliggande spår och vidare innefattandes deformering av varje platt topp för att åstadkomma ett underskärningsområde (224). Metod i enlighet med krav 1, vidare innefattande formning av den cylindriska ytan (200) genom förborrning av en icke-henad cylindrisk yta. Metod i enlighet med krav 1, varvid den cylindriska ytan (200) är en aluminium- eller magnesiumlegering. Metod i enlighet med krav 1, varvid skärverktyget (300) inkluderar en cylindrisk skärkropp (302) som har skärande element och är monterad i en spindel. Metod i enlighet med krav 5, varvid det simultant interpolerande steget inkluderar rotering av den cylindriska skärkroppen (302) relativt spindeln i en rotationshastighet. Metod i enlighet med krav 6, varvid rotationshastigheten är åtminstone 4500 varv/min. Metod i enlighet med krav 5, varvid det simultant interpolerande steget inkluderar rotering av spindeln runt den cylindriska ytans axel. Metod i enlighet med krav 8, varvid rotationshastigheten är åtminstone 0.15 mm/varv. Metod i enlighet med krav 2, varvid deformeringssteget är anordnat att utföras genom att använda ett svepande/snurrande verktyg (600) som har flertalet deformerande ytor.