[发明专利]用于在孔的圆筒表面中产生螺旋状延伸的梯形底切槽的切削元件、切削工具和切削方法

说明书

本发明提供一种用于在孔的圆筒形表面中产生螺旋状延伸的梯形底切槽(52)的切削元件(34)。切削元件(34)优选为配置成切削刀片，并因此而具有多个槽切削齿(54‑2到54‑8)，用于产生具有对称横截面形状的凹槽(52)。槽切削齿(54‑2到54‑8)的分布间距配合所要产生的凹槽(52)的间距。槽切削齿(54‑2到54‑8)包括至少一个预加工齿(54‑2至54‑4)，用以产生并加工底槽，以及跟随所述至少一个预加工齿(54‑2至54‑4)之后的多个梯形齿(54‑5至54‑8)，其齿头部轮廓的横截面形状在所述齿的垂直方向上呈梯形扩展，而以两个侧面(54‑5F；54‑6F)限定一个侧面角。梯形齿(54‑5至54‑8)用于进一步加工所述底槽，以产生一个最终横截面为梯形的底切槽。根据本发明，所述梯形齿头部轮廓中被两个侧面(54‑5F；54‑6F)限定的侧面角在由至少一个梯形齿(54‑5)向排列其后的槽切削齿(54‑6)增大，以达到最终尺寸。

技术领域

本发明涉及一种用于在孔的圆筒形表面中产生螺旋状延伸的梯形底切槽的切削元件、切削工具和切削方法。

背景技术

众所周知，在受到高水平摩擦学应力的金属工件的表面，例如气缸套筒或气缸曲轴箱中的气缸孔的活塞运动表面，都会以机械方式粗糙化，目的是要为表面涂层准备良好的粘合剂基础，特别是通过热喷涂方法施用的表面涂层。

例如WO 2010/015229 A1就提出使用连续型工具对铝铸件的圆筒形表面进行加工，其方式是以连续加工，以连续接合的机械齿加工形成槽形横截面的方式，直到得到所需的最终尺寸。为此目的所指定的工具是配置为一种连续型工具，而包括：称为钻出齿的第一齿，以将圆筒形表面钻出预先定义的公称直径；以及多个切削齿，以在该钻出齿加工之后产生并加工出一个凹槽；以及一个非切削成形齿，也称为移位齿。切削齿是配置成梳状的序列，其间的间距对应于要产生的螺旋状延伸凹槽的间距，并包括多个预加工齿，用于创建和连续加工一个底槽，以及多个梯形齿，以在预加工齿加工之后进一步将所述底槽连续加工，形成最终横截面为梯形的底切槽。该梯形齿在其横截面上具有不对称的形状，可以连续加宽之前由该预加工齿形成的底槽，其方式是先在该底槽的一个侧面上切削，之后再在另一个侧面上切削，从而获得具有所需的最终横截面的梯形底切槽。最终横截面为梯形的底切槽可以确保使用热喷涂方法施加到气缸表面的涂层，与呈现圆筒形表面的铝铸件之间维持机械的灌填。而使用上述横截面为形状不对称的梯形齿进行连续的、单侧的凹槽侧面加工方法，目的是确保在工具上不会发生所谓的拖尾现象，因为拖尾现象在相对较软的材料如铝材加工时，会导致所形成的凹槽形状不精确。

DE 10 2014 119 514 A1指出，在如上方式所形成的凹槽中，在槽侧表面延伸的边缘具有相对较薄的结构，结果会使施加在这些位置的涂层形成裂纹，并且由于该边缘会限定刀具的几何形状，使切削齿会有至少部分发生断裂脱离。为了避免这些问题，DE 10 2014119 514 A1提出了一种方法，使用一种加工工具，包括具有不同对称性的横截面的多个切削齿进行最初加工，以在工件的圆筒形表面中产生螺旋状延伸的底槽，再对该底槽连续加工，以产生具有梯形横截面的底切槽。具体而言，该专利提出的方法是使用至少一个第一切削齿来形成该底槽，其边界表面的延伸方向相对于从表面延伸的法线倾斜，以形成深度比槽的最终几何形状较浅的第一对称临时凹槽；使用至少一个第二切削齿来加工所述底槽，使该边界表面增大，直到达到或大约达到该凹槽的最终凹槽几何形状所定义的底部为止，以此产生第二临时凹槽几何形状；使用至少一个第三切削齿以同时移除多个区段，以形成第三临时凹槽几何形状。所述区段各自从所述凹槽的底部延伸，或从穿过凹槽底部的直线延伸，或从在一点与边界表面交叉的法线延伸，并定义该倒角的所需长度；以及使用至少一个第四切削齿同时形成所述凹槽的底部，以及所述凹槽的底切槽的侧面，使其具有该凹槽的最终几何形状。