DE20321769U1 - surface structuring - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Einbringen von Vertiefungen (28) in Anlageflächen zweier kraftschlüssig verbundener Körper durch Strahlenbehandlung mit
– einem Laser zur Erzeugung eines Laserstrahls (42),
– einer Schwenkspiegeleinrichtung (32) mit einem Schwenkspiegel (44) zum Umlenken des Laserstrahls (42) auf die zu bearbeitende Anlagefläche des Körpers,
– einer Auflageeinrichtung (32) zum Einspannen des Körpers, wobei die Auflageeinrichtung (32) als drehbarer Rundtisch ausgeführt ist und zumindest eine Schwenkspiegeleinrichtung (34) seitlich außerhalb des Rundtisches (32) gelagert ist.Device for introducing recesses (28) in contact surfaces of two non-positively connected bodies by radiation treatment with
A laser for generating a laser beam (42),
- A pivoting mirror device (32) having a pivoting mirror (44) for deflecting the laser beam (42) on the contact surface of the body to be machined,
- A support means (32) for clamping the body, wherein the support means (32) is designed as a rotatable rotary table and at least one pivoting mirror device (34) laterally outside of the rotary table (32) is mounted.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen von Vertiefungen in Anlageflächen nach Anspruch 1.The The invention relates to a device for introducing depressions in contact surfaces according to claim 1.
Derartige Vertiefungen haben den Zweck, eine reibschlüssige Verbindung zwischen der Lageraufnahme und einer in dieser Lageraufnahme aufgenommen Lagerschale herzustellen, so dass im Betrieb eine Relativbewegung zwischen der Lageraufnahme und der Lagerschale und somit ein Fressen der Lagerschale in der Lageraufnahme verhindert ist.such Wells have the purpose of a frictional connection between the Bearing holder and a bearing cup included in this bearing receiver so that during operation a relative movement between the Bearing support and the bearing shell and thus seizure of the bearing shell prevented in the bearing receptacle.
Bekannte Lösungen sehen vor, die Innenumfangsfläche der Lagerbohrung mechanisch mittels Honen zu bearbeiten. Ein Honstein wird in die Lageraufnahme eingebracht und in dieser bevorzugterweise in einer sich translatorisch und rotatorisch überlagernden Bewegung entlang der Innenumfangsfläche geführt. Dadurch ergibt sich ein Kreuzschliff, der aufgrund seiner diagonal und sich kreuzenden Vertiefungen einem Verrutschen der Lagerschale entgegen wirken soll.Known solutions foresee, the inner peripheral surface to machine the bearing bore mechanically by honing. A honing stone is introduced into the bearing receptacle and in this preferably in a translationally and rotationally overlapping motion along the inner peripheral surface guided. This results in a cross-cut, due to its diagonal and intersecting recesses slipping of the bearing shell to counteract.
Nachteilig an diesen Lösungen ist, dass der Honstein einem mechanischen Verschleiß unterliegt, so dass die beim Honen erzeugten Vertiefungen unregelmäßige Geometrien aufweisen und somit kein optimaler Reibschluß zwischen der Lagerschale und der Lageraufnahme erreichbar ist.adversely at these solutions is that the honing stone is subject to mechanical wear, so that the depressions created during honing irregular geometries and thus no optimal frictional engagement between the bearing shell and the storage receptacle is reachable.
Ein anderer Nachteil ist, dass das zu bearbeitende Werkstück bei den bekannten mechanischen Verfahren mit einer zusätzlichen Kraft beaufschlagt wird, die ungünstige Spannungen in dem fertig bearbeiteten Bauteil hervorrufen können.One Another disadvantage is that the workpiece to be machined in the subjected to known mechanical process with an additional force will, the unfavorable Can cause stresses in the finished component.
Des Weiteren ist nachteilig, dass mit dem Honen nur eine stark begrenzte Anzahl von verschiedenen Strukturen realisierbar ist, so dass auf individuelle Anforderungen meist nicht reagiert werden kann.Of Another disadvantage is that with honing only a very limited Number of different structures is feasible, so on individual requirements mostly can not be reacted.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Einbringen von Vertiefungen in Anlageflächen zu schaffen, mit der die vorgenannten Nachteile beseitigt sind und eine gleichbleibend hohe Qualität von Anlageflächen ermöglicht ist.task The present invention is an apparatus for introducing depressions in contact surfaces to provide, with the aforementioned disadvantages are eliminated and a consistently high quality of contact surfaces allows is.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.These The object is achieved by a device having the features according to claim 1 solved.
Es ist vorgesehen, zur Bildung von Oberflächenstrukturen in Form von vorzugsweise linienartigen Vertiefungen in Anlageflächen zweier kraftschlüssig verbundener Körper, die Vertiefungen in die zu behandelnde Anlagefläche über einen Laserstrahl einzubringen. Dabei können die Vertiefungen abschnittsweise ausgebildet sein oder sich über die gesamte Anlagefläche erstrecken.It is intended to form surface structures in the form of preferably line-like depressions in contact surfaces of two force fit connected body, to introduce the depressions in the contact surface to be treated via a laser beam. It can the recesses may be formed in sections or over the entire contact surface extend.
Vorzugsweise ist der eine Körper bzw. das eine Werkstück ein Pleuel oder eine Kreuzgelenkgabel und die zu behandelnde Anlagefläche die Innenumfangsfläche einer Lageraufnahme. Der zweite Körper ist dementsprechend eine Lagerschale, die in der Lageraufnahme aufgenommen ist. Durch die gelaserte Struktur wird die Innenumfangsfläche aufgerauht, so dass diese im gefügten Zustand gegenüber der anliegenden Außenumfangsfläche der Lagerschale eine Bremswirkung hat und somit keine Relativbewegung zwischen der Lageraufnahme und der Lagerschale der Lagerschale erfolgt.Preferably is the one body or a workpiece a connecting rod or a universal joint fork and the contact surface to be treated Inner circumferential surface a camp recording. The second body is accordingly one Bearing cup, which is included in the bearing receptacle. By the lasered structure, the inner peripheral surface is roughened, so this in the joined State against the adjacent outer peripheral surface of Bearing shell has a braking effect and thus no relative movement between the bearing seat and the bearing shell of the bearing shell takes place.
Ein Vorteil der Lösung besteht darin, dass durch das Lasern Strukturen reproduzierbarer Qualität herstellbar sind, so dass bei einer Großserienfertigung des zu bearbeitenden Körpers bzw. Werkstücks eine gleichbleibend hohe Qualität und somit z. B. bei Pleueln eine hohe Führungsgenauigkeit an einer Kurbelwelle erreicht werden kann.One Advantage of the solution is that lasing makes structures more reproducible quality can be produced, so that in a large-scale production of the processed body or workpiece a consistently high quality and thus z. B. with connecting rods high guidance accuracy on a Crankshaft can be achieved.
Außerdem sind über eine entsprechende Ansteuerung des Lasers praktisch beliebige Geometrien herstellbar, wie z. B. eine Kreuzstruktur, eine Parallelstruktur oder eine Punktmatrix. Vorzugsweise weisen die Kreuzstruktur, die Parallelstruktur und die Punktmatrix Auswürfe auf, so dass sich im Querschnitt eine sägezahnartige Struktur ergibt. Dabei wird die Struktur bevorzugterweise so gewählt, dass sich beim Fügen selbst, d. h. beim Einsetzen der Lagerschale in die Lageraufnahme die Struktur nicht negativ auswirkt, d. h. es erfolgt kein Haken der sich berührenden Anlageflächen oder ein Versetzen der eingesetzten Lagerschale.There are also over one corresponding control of the laser practically any geometries can be produced, such. B. a cross structure, a parallel structure or a dot matrix. Preferably, the cross structure, the Parallel structure and the dot matrix thrown out, so that in cross section a sawtooth Structure yields. The structure is preferably chosen so that when joining itself, d. H. when inserting the bearing shell in the bearing support the structure does not adversely affect d. H. there is no catch of the touching ones contact surfaces or a displacement of the bearing shell used.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Laserstrahl keinem Verschleiß unterliegt und somit Wartungsintervalle wesentlich verlängert sind. Des Weiteren werden durch den Laserstrahl aus der Anlagefläche heraus gelöste Partikel überwiegend verdampfen, so dass zum einen weniger Schmutz entsteht und zum anderen auf einen dem Strukturieren der Anlagefläche nachgeschalteten Arbeitsschritt zur Reinigung der behandelten Anlagefläche entfallen kann.One Another advantage is that the laser beam is not subject to wear and thus maintenance intervals are significantly extended. Furthermore, will be By the laser beam from the contact surface dissolved out particles predominantly evaporate, so that on the one hand less dirt and on the other on a structuring of the contact surface downstream step can be omitted for cleaning the treated contact surface.
Bevorzugterweise ist die Anlagefläche vor dem Strukturieren mit definierter Schneide derart feingedreht, dass ein Mittenrauhwert Ra = 0,8 μm bis 2,5 μm und eine gemittelte Rauhtiefe Rz = 5 μm bis 20 μm erzielt ist.preferably, is the contact surface so finely turned before structuring with a defined cutting edge, that a center roughness Ra = 0.8 μm up to 2.5 μm and an average roughness Rz = 5 microns to 20 microns is achieved.
Der Laser ist erfindungsgemäß außerhalb der Lageraufnahme angeordnet. Dabei kann der Laserstrahl über eine zentral über der Lageraufnahme positionierte Schwenkspiegeleinrichtung mit einem Schwenkspiegel auf die Innenumfangsfläche umgelenkt werden. Durch eine entsprechende Drehung und Kippung des Schwenkspiegels ist somit die gesamte Innenumfangsfläche gleich rotationssymmetrisch zugänglich.The laser is arranged according to the invention outside of the bearing receptacle. In this case, the laser beam can be deflected by means of a pivoting mirror device positioned centrally above the bearing receptacle with a pivoting mirror on the inner peripheral surface. By a corresponding rotation and tilting of the pivoting mirror is thus equal to the entire inner peripheral surface rotationally symmetrical accessible.
Das Werkstück wird auf einem als drehbarer Rundtisch ausgeführten Auflagetisch eingespannt. Dadurch kann auf eine Rotationsachse des Lasers bzw. des Schwenkspiegels verzichtet werden.The workpiece is clamped on a support table designed as a rotatable rotary table. Thereby can on a rotation axis of the laser or the pivoting mirror be waived.
Um Arbeitsschutzvorschriften wie z. B. Laserschutz Klasse 1, zu genügen und um den Laserstrahl nicht durch Umgebungseinflüsse negativ zu beeinflussen, wird eine Schutzhaube zumindest um die Lageraufnahme des eingespannten Werkstücks gelegt, die an der Auflageeinrichtung und der Schwenkspiegeleinrichtung anliegt, so dass ein von der Umgebung getrennter Innenraum entsteht.Around Health and safety regulations such as As laser protection class 1, and so as not to negatively influence the laser beam due to environmental influences, a guard is clamped at least to the bearing seat of the Placed on the workpiece, the on the support device and the pivoting mirror device is applied so that an isolated from the environment interior arises.
Aufgrund der geringen erforderlichen Leistung zum Einbringen der Strukturen, sind einfache, am Markt verfügbare Beschriftungslaser, vorzugsweise Nd:YAG-Laser einsetzbar.by virtue of the low power required to introduce the structures, are simple, available on the market Labeling laser, preferably Nd: YAG laser used.
Alternativ kann zur Schaffung des Arbeitsraums entweder die Schutzhaube absenkbar oder die Auflageeinrichtung mit einer Hubeinrichtung ausgebildet sein.alternative can be lowered to create the work space either the protective cover or the support device formed with a lifting device be.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Auflageeinrichtung als drehbarer Rundtisch ausgeführt, an dessen Außenumfang zumindest eine Schwenkspiegeleinrichtung vorgesehen ist.at a preferred embodiment the support device is designed as a rotatable rotary table, to its outer circumference at least one pivoting mirror device is provided.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine Schwenkspiegeleinrichtung über einen Drehtisch an dem Rundtisch gelagert.at another preferred embodiment is at least one pivoting mirror device via a turntable on the Round table stored.
Sonstige vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.other advantageous embodiments are Subject of further subclaims.
Im Folgenden erfolgt eine ausführliche Erläuterung der Erfindung anhand schematischer Darstellungen. Es zeigenin the Following is a detailed explanation the invention with reference to schematic representations. Show it
Die
in
Vorzugsweise
sind die Kreuzstruktur
Die
Punktmatrix
Grundsätzlich sind
beliebige Muster
Zur
Reduzierung der Hitzeeinbringung in die Innenumfangsfläche
Sämtliche
Muster
Bevorzugterweise
ist die Innenumfangsfläche
Die
Auflageeinrichtung
Zur
Beseitigung von Verschmutzungen aus der bearbeiteten Innenumfangsfläche
Das
Pleuel
Durch
die vorteilhafte Anordnung des Pleuels
Die
Schwenkspiegeleinrichtung
Die
Schwenkspiegeleinrichtung
Zusätzlich zur
Dreh- und Kippbewegung des 3D-Schwenkspiegels
Um
Arbeitsschutzvorschriften, insbesondere Laserschutz Klasse
Bei
einem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Oberflächenstrukturierung,
insbesondere zum Einbringen von linienartigen Vertiefungen
Die
Derartige
Anordnungen sind besonders zur Erhöhung der Ausbringung vorteilhaft.
Des Weiteren ist an den Anordnungen gemäß den
Vorzugsweise
entspricht die Anzahl der Schwenkspiegeleinrichtungen zumindest
der halben Anzahl der in die Anlageflächen
Gemäß
Der
Rundtisch
Gemäß
Die
relative Ausrichtung der Schwenkspiegeleinrichtungen
Offenbart ist eine Vorrichtung zum Oberflächenstrukturieren von Anlageflächen zweier reibschlüssig miteinander verbundenen Körpern mittels eines Lasers.Disclosed is a device for surface structuring of contact surfaces two frictionally engaged connected bodies by means of a laser.
- 22
- großes Augebig eye
- 44
- Pleuelpleuel
- 66
- Lagerdeckelbearing cap
- 88th
- Lagerbodenbearing housing
- 1010
- Lageraufnahmebearing seat
- 1212
- Bohrungdrilling
- 1414
- Lagerschalebearing shell
- 1616
- LagerschalenbogenBearing shell bow
- 1818
- LagerschalenbogenBearing shell bow
- 2020
- InnenumfangsflächeInner circumferential surface
- 2222
- AußenumfangsflächeOuter circumferential surface
- 2424
- Kreuzstrukturcross structure
- 2626
- Parallelstrukturparallel structure
- 2828
- Vertiefungdeepening
- 3030
- Vorrichtungcontraption
- 3232
- Auflageeinrichtungsupport device
- 3434
- SchwenkspiegeleinrichtungSwivel mirror device
- 3636
- Absaugkanalsuction
- 3838
- Oberseitetop
- 4040
- Unterseitebottom
- 4242
- Laserstrahllaser beam
- 4444
- Schwenkspiegelswivel mirror
- 4646
- Schutzhaubeguard
- 4848
- Außenumgebungexternal environment
- 5050
- Innenrauminner space
- 6060
- Dichtlippesealing lip
- 6262
- Punktmatrixdot matrix
- 6464
- Kratercrater
- 6666
- Auswurfejection
- 6868
- Außenumfangouter periphery
- 7070
- Winkelarmangle arm
- 7272
- Seitepage
- 7474
- Seitepage
- 7676
- InnenumfangsabschnittInner peripheral portion
- 7878
- InnenumfangsabschnittInner peripheral portion
- 8080
- InnenumfangsabschnittInner peripheral portion
- 8282
- InnenumfangsabschnittInner peripheral portion
- 8484
- Drehtischturntable
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