SE539610C2 - Verktyg och process för bearbetning av en profil i en cylindrisk yta - Google Patents

Abstract

SAM MAN DRAG [0060] Ett skärverktyg (300) beskrivs här. Skärverktyget innefattar en cylindrisk kropp(302) och en eller flera axiella rader av skärelement (318, 336, 362), vilka skjuter ut i riktningutåt ifrån och är placerade radiellt mot omkretsen för den cylindriska kroppen. Varjeskärelement i varje rad innefattar ett eller flera fick-/fördjupningsskärande element och etteller flera spårskärande element. Varje fick-/fördjupningsskärande element innefattar en skäryta. Varje spårskärande element innefattar en skäryta som har spårskärande tänder.

Description

[0001] Den föreliggande uppfinningen avser ett skärande verktyg för cylindriska ytor ochen process.

BAKGRUND

[0002] 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 lämpligt nötningsmotstånd och hållfasthet. Bearbetningsprocessen kan inkluderaatt göra den inre ytan grövre och därefter applicera en metallbeläggning på den förgrovadeytan och sedan hena/hona metallbeläggningen för att uppnå en polerad/glättad inre yta. Olikaytförgrovande tekniker är kända inom området men lider av en eller flera nackdelar eller ofördelaktigheter.SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN

[0003] Ett skärverktyg beskrivs här. Skärverktyget innefattar en cylindrisk kropp och eneller flera axiella rader av skärelement, vilka skjuter ut i riktning utåt ifrån och är placeraderadiellt mot omkretsen för den cylindriska kroppen. Varje skärelement i varje rad innefattarett eller flera fick-/fördjupningsskärande element och ett eller flera spårskärande element.Varje fick-/fördjupningsskärande element innefattar en skäryta. Varje spårskärande element innefattar en skäryta som har spårskärande tänder.

[0004] I en eller flera utförandeformer är höjden för de spårskärande tänderna högre änhöjden för de fick-/fördjupningsskärande tänderna med en offset h som inte är noll (eng. ”anonzero offset h"). De axiella skärelementen kan vara huvudsakligen jämnt fördelade radielltpå avstånd från varandra. Det ena eller de flera axiella raderna av skärelement kan innefattatvå eller flera axiella rader av skärelement. Bredden för var och en av de två eller flera axiella raderna av skärelement kan överlappa närliggande axiella rader av skärelement. I en eller flera utförandeformer innefattar två eller flera axiella raderna av skärelement första och andra 2axiella rader av skärelement, varvid varje rad har samma ordning av spår- och fick- /fördjupningsskärande element, som är axiellt förskjutna med ett skärelement.

[0005] I en eller flera utförandeformer kan de axiella raderna av skärelement innefatta tre eller flera skärelement. De tre eller flera skärelementen kan innefatta ett fick-/fördjupningsskärande element och två spårskärande skärelement. De två spårskärandeskärelementen kan vara närliggande varandra. Den spårskärande ytan kan innefatta plattadalpartier mellan de fick-/fördjupningsskärande tänderna. De översta ytorna för despårskärande tänderna kan vara offset radiellt från översta ytan för det fick-/fördjupningsskärande elementet med ett värde h som inte är noll (eng. ”a nonzero offset h").De spårskärande tänderna kan innefatta ett par sidoväggar som är huvudsakligen parallellamed varandra och en översta yta som är huvudsakligen vinkelrät mot paret av sidoväggar.Skärelementen kan vara tillverkade av ett material som har en styvhet som är högre än enaluminium- eller magnesiumlegering. De fick-/fördjupnings- och spårskärande ytorna kan varatangentiella mot ytan för den cylindriska kroppen. Diametern för den inre ytan hos ettcylinderborrhål som är skuret medelst skärverktyget kan vara avsevärt större än skärverktygets diameter.

[0006] Ett skärelement hos ett skärverktyg beskrivs här. Skärelementet innefattar enkropp som har en skäryta och en avsmalnande/konisk yta som sträcker sig iväg frånskärkanten. Skärkanten innefattar en serie av rektangulära skärtänder. Kroppen är tillverkadav ett material som har en styvhet som är högre än en aluminium- eller magnesiumlegering.Kroppen är tillverkad av ett verktygsmaterial som är lämpligt för att bearbeta en aluminium- eller magnesiumlegering. Serien av rektangulära skärtänder skär spår i aluminium- eller magnesiumlegeringen.

[0007] Ett cylindriskt borrhål beskrivs också här. Det cylindriska borrhålet innefattar eninre yta innefattande ett axiellt förflyttningsområde och ett axiellt icke- förflyttningsområde,och ett flertal ringformiga spår utformade i det axiella icke-förflyttningsområdet. Dennominella diametern för det axiella förflyttningsområdet kan vara större än diametern för detaxiella icke-förflyttningsområdet. Det axiella icke-förflyttningsområdet kan innefatta två diskontinuerliga axialbredder hos det cylindriska borrhålet och det axiella förflyttningsområdet 3kan sträcka sig däremellan. Bredd-/Höjdförhållandet för djupet av de ringformiga spåren i förhållande till bredden av de ringformiga spåren kan vara 0.5 eller mindre.

KORT BESKRIVNING AV FlGURERNA

[0008] Figur 1A visar en övre vy av en sammansättnings- eller fogyta för ett exempel på ett motorblock till en förbränningsmotor;

[0009] Figur 1B visar en enskild tvärsnittsvy av ett cylinderborrhål längs linje 1b-1Bifigur 1A;[0010] Figur 2A visar ett förborrningssteg i vilket en obearbetad inre cylinderborrhålsyta uppborras till en diameter;

[0011] Figur 2B visar ett interpoleringssteg i vilket ett förflyttningsområde bearbetasgenom 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 perspektivvy av ett skärverktyg i enlighet med en utförande-form;[0016] Figur 3B visar en övre vy av ett skärverktyg som uppvisar en övre axiell rad av skärelement;

[0017] Figurerna 3C, 3D och 3E visar schematiska tvärsnittsvyer av första och andraskärelement och fick-/fördjupningsskärelement tagna längs linjerna 3C-3C, 3D-3D och 3E-3E i figur 3A; 4[0018] Figur 3F visar ett cylindriskt skaft för montering av ett skärverktyg i en verktygshållare i enlighet med en utförandeform;

[0019] Figur 4A är en schematisk övre vy av ett cylinderborrhål i enlighet med en utförandeform;

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

[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

[0023] Figur 7 illustrerar en förstorad tvärsnittsvy av den inre ytan för ett cylinderborrhål.DETAUERAD BESKRIVNING

[0024] Hänvisning kommer nu att göras i detalj till utförandeformer som är kända föruppfinnarna. Det kommer emellertid att inses att beskrivna utförandeformer är enbartexempel på den föreliggande uppfinningen, vilka kan förverkligas i olika och alternativaformer. Specifika detaljer häri ska därför inte tolkas som begränsande utan enbart somrepresentativa 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 dennabeskrivning 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 förvarje motorborrhål är bearbetad så att ytan är lämplig för användning i biltillämpningar, t.ex.uppvisandes passande slitstyrka och hållfasthet. Bearbetningsprocessen kan inkludera att göraden inre ytan grövre och därefter applicera en metallbeläggning på den förgrovade ytan ochsedan hena/hona metallbeläggningen för att uppnå en polerad/glättad inre yta med erforderlig styrka och avnötningsmotstånd. Alternativt kan ett fodermaterial som har 5nödvändig hållfasthets- och nötningsmotståndsegenskaper appliceras på den opolerade/icke- glättade inre ytan hos motorborrhålet.

[0027] Utförandeformer som beskrivs häri tillhandahåller skärverktyg och processer föratt förgrova den inre ytan av cylindriska borrhål, t.ex. motorborrhål, för att förbättraadhesionen och vidhäftningen av en därefter applicerad metallbeläggning, t.ex. termisksprejpåläggning, 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 ettexempel på ett motorblock 100 till en förbränningsmotor. Motorblocket inkluderarcylinderborrhål 102. Figur 1B visar en enskild tvärsnittsvy av cylinderborrhålet 102 längs linje1B-1B i figur 1A. Cylinderborrhålet 102 inkluderar ett inre ytparti 104, vilket kan bildas av ettmetalliskt material, såsom, men inte begränsat till, aluminium, magnesium eller järn eller enlegering därav eller stål. I vissa tillämpningar kan aluminium- eller magnesiumlegeringaranvändas 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 cylinderborrhålsytasom processtekniska steg för applicering av en profil mot den inre ytan av cylinderborrhålet.Figur 2A visar ett förborrningssteg i vilket en obearbetad inre cylinderborrhålsyta 200uppborras 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 (pm). I andra varianter är skillnaden i diameter 175 till 225 mikroner (um). I en variant är skillnaden i diameter 200 mikroner.

[0030] Figur 2B visar ett interpoleringssteg i vilket ett förflyttningsområde 202bearbetas in i den förborrade inre ytan 200 genom att använda ett skärverktyg.lnterpoleringsbaserad förgrovning kan åstadkommas med ett skärverktyg som är lämpligt förcylinderborrhål med varierande diameter. Skärverktyget kan användas för att förgrova enbartett utvalt område av borrhålet, såsom ringförflyttningsområdet i borrhålet. Förgrovning avreducera beläggningscykeltiden, enbart ringförflyttningsområdet hos borrhålet kan materialåtgången, henings-/honingstiden och översprejningen av vevhuset. 6[0031] Längden på förflyttningsområdet motsvarar det avstånd som en kolv förflyttar siginuti motorborrhålet. I vissa varianter är förflyttningsområdets 202 längd 90 till 150millimeter. 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 ifigur 2B) och en ficka/fördjupning 206 in i förflyttningsområdet 202. Det bör inses att antaletspår som visas i det förstorade området 208 bara är ett exempel. Dimension 210 visar djupet ifickan/fördjupningen 206. Dimension 212 visar djupet för de ringformiga spåren 204. I vissavarianter är spårdjupet 100 till 140 mikroner. I en annan variant är spårdjupet 120 mikroner. Ivissa varianter är fickans djup 200 till 300 mikroner. I en annan variant är fördjupningen 250 mikroner.

[0032] Den förborrade inre ytan 200 innefattar också partier av icke-förflyttning 214 och216. Dessa områden är utanför den axiella förflyttningssträckan/slaglängden för kolven.Dimensioner 218 och 220 visar längden för icke-förflyttningspartierna 214 och 216. I vissavarianter 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 216längd 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 närliggandespår 204 deformeras för att åstadkomma deformerade toppar 222 i vilka varje topp 222innefattar 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 heltenkelt är ett exempel. Deformeringssteget kan utföras genom att använda ettsnurrande/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 åstadkommaringformiga spår 228, såsom visas i det förstorade området 230 i figur 2E. Platta toppar 232sträcker 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 7fyrkantsvågform med en likformig/enhetlig dimension. I vissa varianter är dimensionen 25 till100 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 enutförandeform. Skärverktyget 300 innefattar en cylindrisk kropp 302 och första, andra, tredjeoch fjärde axiella rader 304, 306, 308 och 310 av skärelement. Cylindriska kroppen 302 kantillverkas av stål eller sintrad volframkarbid. Skärelementen kan tillverkas av ett skärverktygsmaterial som är lämpligt för bearbetning av aluminium- ellermagnesiumlegeringar. Övervägandena för att välja sådana material inkluderar utanbegränsning kemisk kompatibilitet och/eller hårdhet. Icke-begränsande exempel på sådanamaterial innefattar, utan begränsning, snabbstål, sintrad volframkarbid eller polykristallindiamant. Varje axiell rad 304, 306, 308 och 310 innefattar 6 skärelement. Såsom visas i figur3A är de 6 skärelementen jämnt fördelade radiellt på avstånd från närliggande skärelement.Med andra ord, de sex skårelementen är placerade vid 0, 60, 120, 180, 240 och 300 graderrunt omkretsen av den cylindriska kroppen 302. Medan 6 skärelement visas i figur 3A kanvilket 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 somuppvisar den första, axiella raden 304 av skärelement. Såsom visas i figur 3B innefattar 0-gradersskärelementet en skäryta 312 och en avbacknings-/släppningsyta 314. De andragradernas skärelement innefattar liknande skär- och avbacknings-/släppningsytor. I denutförandeform som visas är vart och ett av skårelementen 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 de60- och 240-gradersskärelementen den första typen av spårskärande element; de 120- och300-gradersskärelementen är den andra typen av spårskärande element; och de 0- och 180-gradersskärelementen är det fick-/fördjupningsskärande elementet. I överensstämmelsedärmed 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. I några varianter är ordningen G1, P, G2, 8G1, P och G2 eller P, G1, G1, P G2 och G2. I utförandeformen som visas är två spårskärandeelement nödvändiga beroende på bredden och antalet dalar mellan topparna, vilkaöverskrider det antal och bredder, vilka kan skäras med ett element. För andra spårgeometrierkan ett eller tre spårskärande element användas. Sekvensen av skärning är inte signifikant så länge alla använda element befinner sig i 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 sicksackadeomkretsmässigt från varandra mellan varje rad, t.ex. är varje skärelement av de O-, 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 initialaskäret av den inre ytans profil. Om skärelementen är bringade i linje mellan närliggande rader 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 3Cvisas ett G1-skärelement 318 som har skäryta 320, släppningsyta 322 och styryta 324. Skärytan320 innefattar schematiskt ett antal tänder 326. Det bör förstås att det antal tänder som visasär enbart ett exempel. I vissa varianter är antalet tänder 1 till 2 per millimeter axiell längd. I envariant är antalet tänder 1.25 per axiell längd. Varje tand är rektangulär i form, även om andraformer, t.ex. kvadratiska former, är tilltänkta i en eller flera utförandeformer. Varje tand haren översta yta 328 och sidoytor 330. Såsom visas i figur 3C är den översta ytans 328 längd 250mikroner och sidoytornas 330 längd är 300 mikroner. I andra varianter är längden för denöversta ytan 200 till 400 mikroner och längden för sidoytorna är 200 till 500 mikroner. Plattatoppar 358 sträcker sig mellan angränsande tänder 326. Såsom visas i figur 3C är dalens 358bredder 550 mikroner. I andra varianter är dalens bredd 450 till 1000 mikroner. Skärelement318 innefattar också en avfasning 334. I den visade utförandeformen har fasen 334 en 15graders vinkel. Avfasningen åstadkommer spänningsavlastning/-utjämning och underlättarmonteringen av skärelementen. I den visade utförandeformen är skärelementen utbytbara,andra utförandeformer hårdlödda poly-kristallina diamantelement. I kan utbytbara volframkarbidelement monterade ijusterbara hållare/hylsor användas. 9[0039] Med hänvisning till figur 3D visas ett G2-skärelement 336 som har en skäryta338, en släppningsyta 340 och en styryta 342. Skärytan 338 innefattar schematiskt ett antaltänder 344. Det bör förstås att antalet tänder som visas är enbart ett exempel. I vissa varianterär antalet tänder 1 till 2 tänder per millimeter axiell längd. I en variant är antalet tänder 1.25per 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 346och sidoytor 348. Såsom visas i figur 3D är överytans 346 längd 250 mikroner och sidoytornas348 längd är 300 mikroner. I andra varianter är längden för överytan 200 till 400 mikroner ochlängden för sidoytorna är 200 till 500 mikroner. En tand 350, vilken är närmast släppningsytan340, har en sidoyta ytterst som är offset/förskjuten från släppningsytan 340. Såsom visas ifigur 3D är förskjutningen 400 mikroner. I andra varianter kan förskjutningen vara 0 till 500mikroner. Platta dalar 358 sträcker sig mellan angränsande tänder 344. Såsom visas i figur 3Där 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 fasen352 en vinkel på 15 grader. Denna avfasning åstadkommer spänningsavlastning/-utjämningoch underlättar monteringen av skärelementen. I den visade utförandeformen är skärelementen utbytbara, hårdlödda polykristallina diamantelement. I andra utförandeformer kan utbytbara volframkarbidelement monterade ijusterbara 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 släppningsytan322. 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 3Där förskjutningen 400 mikroner. I andra varianter kan förskjutningen vara 0 till 500 mikroner. Iöverensstämmelse därmed finns en offset på 400 mikroner mellan släppningskantens tand förG1 och släppningskantens tand för G2. Den mot släppningsytan vettande sidan av den sjättetanden 354 för Gl-skärelementet 318 och den mot släppningsytan vettande sidan av denfemte tanden 356 för G2-skärelementet 336 är förskjutna/offset från varandra med 550mikroner. Dessa awikande 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, ochhar inga tänder, till skillnad mot skärytorna för G1- och G2-skärelementen, vilka visas medstreckade fantomlinjer. Tänderna som visas med fantomlinjer i figur 3E indikerartandgeometrin hos G1- och/eller G2-skärelementen och hur skärytan 364 är radielltoffset/förskjuten iväg från tandtoppytorna 328 och 346. P-skärelementet 362 tar bort ett partiav topparna mellan spåren och åstadkommer fickan/fördjupningen. Storleken på den radiellaförskjutningen reglerar djupet för spåren som skärs in i bottnen av fickan/fördjupningen somvisas i figur 2B. I den illustrerade utförandeformen är dimensionen 120 mikroner i figur 3Edjupet hos de spår som skärs när G1-, G2- och P-elementen används i kombination.

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 enverktygshållare 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 enutförandeform beskrivs i det följande användningen av skärverktyget 300 för att bearbeta inen profil i en inre yta av ett cylinderborrhål. Figur 4A är en schematisk horisontalprojektionsett uppifrån av ett cylinderborrhål 400 i enlighet med en utförandeform. Figur 4B är enschematisk sidovy av cylinderborrhålet 400 i enlighet med en utförandeform. Såsom visas ifigur 4A är skärverktyget 300 monterat i en maskinverktygsspindel med en rotationsaxel ATsom är parallell med cylínderborrhålsaxeln AB. Verktygsaxeln AT är offset från borrhålsaxeln AB.Spindeln kan vara antingen en box/packbox eller en motoriserad spindel. Verktyget roterar ispindeln runt dess egen axel AT vid en vinkelhastighet 01 och precesserar runt borrhålsaxelnAB 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. 11

[0044] I en utförandeform tas det hänsyn till bredd-/höjdförhållandet mellanskärverktygets diameter DT och den inre diametern DB för cylinderborrhålet. I vissa varianterär den inre diametern väsentligen större än skärverktygets diameter. I vissa varianter ärskärverktygets diameter 40 till 60 millimeter. I vissa varianter är den inre diametern förcylinderborrhålet 70 till 150 millimeter. Givet dessa dimensionella skillnader kan dettaskärverktyg 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 enarborrstång/borrstång (ej visad) anslutas mot en maskinspindel för att borra en diameter somär mindre än diametern för den färdiggjorda/polerade diametern för den inre ytan. I vissavarianter, är matningshastigheten för spindeln, d.v.s. den hastighet med vilken borrstångenmatas radiellt i riktning utåt in i den inre ytan, 0.1 till 0.3 mm/varv. I en eller flerautförandeformer är spindeln teleskopisk/förskjutbar. I andra utförandeformer, kan spindelnvara 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 användsskärverktyget 300 för att bearbeta in en profil i den inre ytan av cylinderborrhålet 400. I vissavarianter, är interpoleringsmatningshastigheten (radiellt i riktning utåt) för spindeln underdetta steg 0.1 till 0.3 mm/varv. I en annan variant är matningshastigheten 0.2 mm/varv. I vissavarianter 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 302som innefattar fyra rader av skärelement. I enlighet med denna utförandeform är den axiellalängden av skäret 35 mm. Om längden på förflyttningsområdet följaktligen är 105 mmanvänds tre axiella steg för att fullständiga interpoleringen av förflyttningsområdet. Medandra 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 12användas. 6 rader kan till exempel användas för att skära ett liknande förflyttningsområde i 2axiella 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 cylindriskakroppen 302 hos skärverktyget 300 och skärelement från axiella raderna 304, 306, 308 och310 schematiskt i överlappande förhållande. Såsom beskrivs ovan och visas i denna figur 4Bfinns 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 hoscylinderborrhålet innan, under och efter interpoleringssteget. Skärverktyget 300 matas radiellti riktning utåt in i den inre ytan av cylinderborrhålet vid en matningshastighet på 0.2 mm pervarv. Medan skärverktyget 300 matas in i den inre ytan roteras det vid en hastighet av 6000varv per minut. P-fickskärelementen skär fickan 502 in i den inre ytan 500. Höjden på fickan ärH och bredden är Wv. H-värdet motsvarar den axiella förskjutningen mellan dalarna 358 förG1- 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-skärelementen318 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 toppar506. Höjden på dessa toppar är h och bredden är WP. I det icke-begränsande, specifikaexemplet som visas är WP 150 mikroner. Detta h-värde bestäms av den radiella förskjutningenmellan den övre delen av de spårskärande elementen G1 och G2 samt fickskärningselementetP. I det icke-begränsande, specifika exemplet som beskrivs ovan är denna förskjutning 120mikroner. Därför är h 120 mikroner. Wv-värdet motsvarar längden för de platta dalarna mellanspårskärande tandöverytor. I det icke-begränsande, specifika exemplet som beskrivs ovan ärdallängden 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 13tidsperiod 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 2C ovan används ett snurrandeverktyg för att svepa över utvalda områdens platta toppar mellan spår. Såsom används häri ivissa utförandeformer är "svepning" (eng. "swipe") ett sätt att deformera de utvaldaområdena. I en utförandeform innefattar deformering inte skärning eller slipning av utvaldaområden. Dessa typer av processer innefattar i normala fall fullständig eller åtminstone delvismaterialborttagning. 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 somett avstrykningsinlägg. I vissa varianter är matningshastigheten för spindeln under detta steg0.1 till 0.3 mm/varv. I en annan variant är matningshastigheten 0.2 mm/varv. I vissa varianterär 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.

[0052] Figur 6A, 6B och 6C illustrerar ett svepande/snurrande verktyg 600 i enlighetmed en utförandeform. Figur 6A visar en horisontalprojektion sedd uppifrån av detsvepande/snurrande verktyget 600. Figur 6B visar en förstorad vy av område 602 hos detsvepande/snurrande verktyget 600. Figur 6C visar en sidovy av det svepande/snurrandeverktyget 600 inkluderande ett cylindriskt skaft 604. Det svepande/snurrande verktyget 600innefattar 4 svepande utsprång 606, 608, 610 och 612. Varje svepande utsprång 606, 608, 610och 612 skjuter ut i riktning utåt från centrumet 614 av det svepande/snurrande verktyget600. I en utförandeform har det svepande/snurrande verktyget samma diameter som detskärande verktyget och de svepande elementen har samma axiella längd som skärelementen,så att det svepande verktyget och skärverktyget kan förflyttas över samma verktygsbana föratt förenkla programmering och minska rörelsefel. Varje svepande utsprång innefattar ensläppningsyta 616, en bakre yta 618 och en rakande yta 620. En avfasning 622 sträcker sigmellan 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 14 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 ini den inre ytan av cylinderborrhålet. Det svepande/snurrande verktyget 600 deformeraristället mekaniskt spår som formats i den inre ytan av cylinderborrhålet. Vid betraktande avfigur 5 igen åstadkom det snurrande verktyget 600, som använts i enlighet med metodernasom identifierats ovan, underskärningar 508 och förlänger övre ytan 510. Såsom visas i figur 5är skillnaden mellan h (höjden på den icke-deformerade toppen) och höjden på dendeformerade toppen Ah. I en variant är Ah 10 mikroner, medan i andra varianter kan Ah vara 5till 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 svepningsstegetistället för andra sekundära processer, såsom diamantlettring, rullpresspolering.Adhesionsstyrkan testades genom att använda ett dragprov. Adhesionsshållfastheten kan varainom intervallet 40 till 70 MPa. l andra varianter kan adhesionsstyrkan vara 50 till 60 MPa.Jämfört med adhesionsstyrkan hos en diamantlettringsprocess är adhesionsstyrkan hossvepning (eng. "swiping") åtminstone 20 % högre. Vidare har sökanden insett att adhesion äroberoende av profildjupet för spåren efter det första processteget. Detta kan vara fördelaktigtav åtminstone två anledningar. Det svepande/snurrande verktyget skär relativt grundaprofildjup jämfört med konventionella processer, såsom diamantlettring, rullpresspolering. lvissa varianter är reduceringen i profildjup 30 till 40 %. I enlighet därmed är en mindre mängdmetallsprejmaterial att fylla profilen utan nödvändig för att samtidigt äventyra adhesionsstyrkan. Vilken som helst variation i spårens djup påverkar inte helleradhesionsstyrkan, vilket gör svepningssteget mer robust än konventionella processer. Såsomen 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 0.3mm/varv. I en annan variant är matningshastigheten 0.2 mm/varv. I vissa varianter ärskärverktygets 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. Enbrännare för metallsprejning är i normala fall emellertid igång under hela sprejprocessen. Omdessa icke-ringförflyttningsområdena inte förgrovas kommer sedan sprejmetall som oavsiktligtsprejas på dessa områden inte att vidhäfta och orsakar delaminering. Denna delaminering kanfalla ned i borrhålet under hening och fastna mellan slipstenarna och borrhålsväggar ochorsaka oacceptabel repning. Delamineringen kan också falla ned i vevhuset, vilket sedan skullekräva borttagning. Som sådan, genom att applicera de ringformiga spåren som identifieratshäri på de icke-ringförflyttningsområdena vidhäftar det termiska sprejmaterialet undersprejprocessen och begränsar kontamineringen av den tänkta sprejytan och vevhuset. De lättsprejade enkelt tas bort under icke-ringförflyttningsområdena kan efterföljande heningsoperation.

[0057] Figur 7 illustrerar en förstorad tvärsnittsvy av den inre ytan för cylinderborrhålet200. 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 ocksårelaterad 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 kommerde som är bekanta med tekniken till vilken denna uppfinning hänför sig att förstå olikaalternativa utformningar och utförandeformer för att praktisera uppfinningen såsomdefinierad i de följande patentkraven. Olika aspekter av uppfinningen definieras också av detföljande. Aspekt 1: ett skärverktyg 300 innefattande en cylindrisk kropp 302, och en eller fleraaxiella rader av skärelement 318, 336, 362 som skjuter ut i riktning utåt ifrån och är placerade radiellt mot omkretsen för den cylindriska kroppen, varvid varje skärelement i varje rad innefattar ett eller flera fick-/fördjupningsskärande element och ett eller flera spårskärande 16element, varvid varje fick-/fördjupningsskärande element innefattar en skäryta, och varjespårskärande element innefattar en skäryta som har spårskärande tänder. Aspekt 2:skärverktyget 300 i enlighet med aspekt 1, varvid höjden för de spårskärande tänderna ärhögre än höjden för de fick-/fördjupningsskärande tänderna med en offset h som inte är noll(eng. "nonzero offset h"). Aspekt 3: skärverktyget 300 i enlighet med aspekt 1, varvid deaxiella skärelementen är huvudsakligen jämnt fördelade radiellt på avstånd från varandra.Aspekt 4: skärverktyget 300 i enlighet med aspekt 1, varvid det ena eller de flera axiellaraderna av skärelement innefattar två eller flera axiella rader av skärelement. Aspekt 5:skärverktyget 300 i enlighet med aspekt 4, varvid bredden för var och en av de två eller fleraaxiella raderna av skärelement överlappar närliggande axiella rader av skärelement. Aspekt 6:skärverktyget 300 i enlighet med aspekt 4, varvid de två eller flera axiella raderna avskärelement innefattar första och andra axiella rader av skärelement, varvid varje rad harsamma ordning av spår- och fick-/fördjupningsskärande element, som är axiellt förskjutnamed ett skärelement. Aspekt 7: skärverktyget 300 i enlighet med aspekt 1, varvid de axiellaraderna av skärelement innefattar tre eller flera skärelement. Aspekt 8: skärverktyget 300 ienlighet med aspekt 7, varvid de tre eller flera skärelementen innefattar ett fick-/fördjupningsskärande element 362 och två spårskärande skärelement 318, 336. Aspekt 9:skärverktyget 300 i enlighet med aspekt 8, varvid de två spårskärande skärelementen 318, 336är närliggande varandra. Aspekt 10: skärverktyget 300 i enlighet med aspekt 1, varvid denspårskärande ytan innefattar platta dalpartier mellan de fick-/fördjupningsskärande tänderna.Aspekt 11: skärverktyget 300 i enlighet med aspekt 1, varvid de översta ytorna för despårskärande tänderna är offset radiellt från översta ytan för det fick-/fördjupningsskärandeelementet med ett värde h som inte är noll (eng. "nonzero value h"). Aspekt 12: skärverktyget300 i enlighet med aspekt 1, varvid de spårskärande tänderna innefattar ett par sidoväggarsom är huvudsakligen parallella med varandra och en översta yta som är huvudsakligenvinkelrät mot paret av sidoväggar. Aspekt 13: skärverktyget 300 i enlighet med aspekt 1, varvidskärelementen är tillverkade av ett material som har en styvhet som är högre än enaluminium- eller magnesiumlegering. Aspekt 14: skärverktyget 300 i enlighet med aspekt 1,varvid de fick-/fördjupnings- och spårskärande ytorna är tangentiella mot ytan för dencylindriska kroppen. Aspekt 15: skärverktyget 300 i enlighet med aspekt 1, varvid diameternför den inre ytan hos ett cylinderborrhål som är skuren medelst skärverktyget är avsevärt större än skärverktygets diameter. Aspekt 16: ett skärelement hos ett skärverktyg 300 och 17innefattande en kropp som har en skäryta och en avsmalnande/konisk yta som sträcker sigiväg från skärkanten, vilken skärkant innefattar en serie av rektangulära skärtänder, varvidkroppen är tillverkad av ett verktygsmaterial som är lämpligt för att bearbeta en aluminium-eller magnesiumlegering och serien av rektangulära skärtänder skär spår i aluminium- ellermagnesiumlegeringen. Aspekt 17: ett cylindriskt borrhål innefattande en inre yta innefattandeett axiellt förflyttningsområde och ett axiellt icke- förflyttningsområde; och ett flertalringformiga spår 204, 228 utformade i det axiella icke-förflyttningsområdet. Aspekt 18:cylindriskt borrhål i enlighet med aspekt 17, varvid den nominella diametern för det axiellaförflyttningsområdet är större än diametern för det axiella icke-förflyttningsområdet. Aspekt19: cylindriskt borrhål i enlighet med aspekt 17, varvid det axiella icke-förflyttningsområdetinkluderar två diskontinuerliga axialbredder hos det cylindriska borrhålet och det axiellaförflyttningsområdet sträcker sig däremellan. Aspekt 20: cylindriskt borrhål i enlighet medaspekt 17, varvid bredd-/höjdförhållandet för djupet av de ringformiga spåren 204, 228 i förhållande till bredden av de ringformiga spåren är 0.5 eller mindre.

Claims (10)

1. . Ett skärverktyg (300) innefattande: en cylindrisk kropp (302); och en eller flera axiella rader av skärelement (318, 336, 362) som skjuter ut i riktning utåtifrån och är placerade radiellt mot omkretsen för den cylindriska kroppen, varvid varjeskärelement i varje rad innefattar ett eller flera fick-/fördjupningsskärande elementoch ett eller flera spårskärande element, varvid varje fick-/fördjupningsskärandeelement innefattar en skäryta, och varje spårskärande element innefattar en skäryta som har spårskärande tänder. . Skärverktyget (300) i enlighet med krav 1, varvid höjden för de spårskärande tänderna är högre än höjden för de fick-/fördjupningsskärande tänderna med en offset h som inte är noll. .Skärverktyget (300) i enlighet med krav 1, varvid de axiella skärelementen är huvudsakligen jämnt fördelade radiellt på avstånd från varandra. . Skärverktyget (300) i enlighet med krav 1, varvid det ena eller de flera axiella raderna av skärelement innefattar två eller flera axiella rader av skärelement. _ Skärverktyget (300) i enlighet med krav 4, varvid bredden för var och en av de två eller flera axiella raderna av skärelement överlappar närliggande axiella rader av skärelement. . Skärverktyget (300) i enlighet med krav 4, varvid de två eller flera axiella raderna av skärelement innefattar första och andra axiella rader av skärelement, varvid varje radhar samma ordning av spår- och fick-/fördjupningsskärande element, som är axiellt förskjutna med ett skärelement. . Skärverktyget (300) i enlighet med krav 1, varvid de axiella raderna av skärelement innefattar tre eller flera skärelement. _ Skärverktyget (300) i enlighet med krav 7, varvid de tre eller flera skärelementen innefattar ett fick-/fördjupningsskärande element (362) och två spårskärande skärelement (318, 336). . Skärverktyget (300) i enlighet med krav 8, varvid de två spårskärande skärelementen (318, 336) är närliggande varandra. 1910. Skärverktyget (300) i enlighet med krav 1, varvid den spårskärande ytan innefattar platta dalpartier mellan de fick-/fördjupningsskärande tänderna.