[发明专利]用于产生具有预定粗糙度的表面的方法和刀具

说明书

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的、用于产生具有预定粗糙度的表面、尤其是例如圆柱形的表面的方法，该表面具有适合于通过热喷射涂覆材料的、带有预定几何形状的表面结构。

本发明还涉及一种用于实施这种方法的刀具以及一种用于实施该制造方法的装置。此外，适当的组合刀具包括珩磨机、设计成用于操纵该刀具的操纵装置以及用于有针对性且可再现地制造预定表面质量和表面几何形状的机械加工方法都是本发明的组成部分。

背景技术

为解决规定的技术问题，尤其是摩擦学的问题，常常希望用具有完全确定的、与相应使用条件最佳匹配的特性的材料来涂覆载体材料的表面。与要么机械地、要么通过粘结连接或者钎焊连接将多个组分连接到一起的解决方案相比，这种涂层具有极其紧凑的结构方式的优点，与相邻材料的较大接触面相结合，由此这种连接技术尤其适合于热学要求高的部件。通过涂覆获得了非常好的材料接合，因此能够特别良好地排出热能。

在金属材料领域中，这种涂层通常通过所谓的“热喷涂”施加，其中，在此除了较早时期的所谓火焰喷涂外，常常使用所谓的等离子喷涂或电弧喷涂。在此，将具有高热能和动能的粉末颗粒和/或金属丝颗粒抛到或喷涂到待涂覆的基材的表面上，并在温度降低后在那里形成希望的涂覆层。

除了精确地保持工艺参数以避免所谓的形成孔隙，亦即避免嵌入不再能填充的空腔或者所谓的“喷涂过量”，在该喷涂过量中一部分未熔化的微粒不是粘附在基材上而是弹回，对于可靠地利用该制造方法决定性地取决于涂层和基材之间的机械夹紧，以便实现层粘附足够高的水平。在这种情况下存在这样的需求，即，构造具有预定几何形状的表面结构的基材表面，使得涂层在整个待涂覆的表面上均匀地机械接合(Verzahnung)。在此已经证明，例如通过喷砂或喷水来打毛和/或激活基材表面是不够的。

例如当圆柱曲轴箱配设适当的、通过热喷射施加的涂层时，产生耐磨并且摩擦小的工作面。

被施加的基体材、例如钢基体材在使用中经受并非不显著的机械应力，从而对于提供足够的寿命重要的是，涂层与例如形式为铝铸件的基材固定连接。尤其重要的是，这样加工待涂覆的材料的表面，使得形成具有精确限定的几何参数的、特别好地适于热喷射的表面，其中必须注意，制造过程设计成使得能够以最小的偏差可再现地制造希望的表面结构，以便保证足够的连接。

在这方面已经考虑，借助于一连续刀具以切削方式这样加工基材表面、例如是铝铸件的表面，即，将沟槽横截面逐次地用依次嵌接的切削齿加工到最终尺寸。尽管通过迄今为止设计的这种类型的刀具追求在例如铝铸件的、预加工的圆柱形表面中加工出结构。然而实践表明有这样的问题，即，这些结构不能以保持相同的质量和形状精度加工到基材中。接着通过热喷射施加的涂层的粘附在过宽的区域中发生变化。迄今为止，这种方法不能应用于大批量生产。

发明内容

因此，本发明的目的是，以这样的方式进一步扩展按权利要求1的前序部分所述的、用于产生具有预定表面结构的、例如圆柱形的表面的方法，即，该方法能用于大批量生产对于热喷射优化准备的基材表面。另一目的在于，提供一种用于实施该方法的刀具，利用该刀具能够特别经济地、高精度地并且以小的形状波动制造基材表面，该基材表面以优化的方式为通过热喷射涂覆材料而准备。

最后，本发明的目的还在于，提供一种用于在使用按本发明的刀具的情况下实施所述方法的装置。

所述目的就方法而言通过权利要求1所述的方法步骤实现，就刀具而言通过权利要求12所述的特征实现，以及就装置而言通过权利要求25的特征实现。

按照本发明，以这样的方式制造基材表面中的沟槽结构，即，首先在例如圆柱形的基材表面中加工或切出或成型槽底宽度比制成的沟槽的槽底宽度小的基本沟槽。接着将该基本沟槽以切削或非切削的方式按这种方式继续加工，即，至少在加工到基材中的沟槽的一侧或一个侧面上获得这样的轮廓，该轮廓对于热喷射的后续方法步骤优化地准备。优选以这样的方式加工沟槽的至少一个侧面，即，使得获得加工到表面中的沟槽的底切或底切状的变窄部。由于沟槽的该变窄部实现，在基材和涂层之间提供特别牢固的夹紧。通过该分步地加工沟槽结构能保证，在后续嵌接的齿或刀刃上出现保持不变的力。

按照一种有利的构造，刀具可以构成为连续刀具。其它有利的构造是各从属权利要求的内容。