DE3144335C2 - "Verfahren zur Herstellung von mit einer verschleißfesten Schicht zu versehenden rotationssymmetrischen Werkstücken" - Google Patents
"Verfahren zur Herstellung von mit einer verschleißfesten Schicht zu versehenden rotationssymmetrischen Werkstücken"Info
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Abstract
Verfahren zur Herstellung von mit einer verschleißfesten Schicht zu versehenden Werkstücken, wobei vor der Beschichtung die vorher paketierten Werkstücke durch ein Wirbelstrom-Rißprüfgerät axial abgetastet, die axiale Lage jeder Berührungsebene festgestellt und gespeichert wird und diese Daten nach der Beschichtung mindestens einem Bearbeitungswerkzeug zur Auffindung der Berührungsebenen zur Verfügung gestellt wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mit einer verschleißfesten Schicht zu versehenden
rotationssymmetrischen Werkstücken, insbesondere von Kolbenringen, indem die Werkstücke paketiert und
zentrisch auf einen Dorn gespannt werden, die äußere Umfangsfläche dann mit einer verschleißfesten Schicht
überzogen und anschließend das Paket wieder in die einzelnen Werkstücke aufgetrennt wird.
Aus wirtschaftlichen Gründen ist es notwendig, Werkstücke, insbesondere Kolbenringe, für die Beschichtung
der Laufflächen durch thermisches Aufspritzen von Molybdän oder dergleichen mit möglichst
großer Paketlänge auf Dorne zu spannen. Die Pakete müssen nach dem Beschichten wieder in einzelne
Werkstücke aufgetrennt werden, da die Beschichtung des Werkstückpaketes sich zusammenhängend bildet
Dies geschieht üblicherweise durch Einstech-Trennschleifen, welches jedoch wegen des Summenfehlers der
axialen Höhe der einzelnen Kolbenringe bisher nur möglich war durch Auftrennen des langen Domes —
nach dem Beschichten — in Kurzpakete. Damit dieses Auftrennen der langen Dorne in Kurzpakete möglien
ist, muß beim Spannen der Kolbenringe vor dem Beschichten zwischen jeweils benachbarten Kurzpaketen
eins Distanzscheibe beigelegt werden, um eine Unterbrechung der Spritzschicht sicherzustellen. Nachteile
dieses Verfahrens sind erhebliche Fertigungskosten und ein relativ umständlicher Arbeitsablauf.
Durch die DE-OS 19 50 081 ist bereits ein ölabstreifring
für Brennkraftmaschinen und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt. Hierbei werden die
ölabstreifringe zu Kurzpaketen auf einer gemeinsamen Achse verspannt, danach in die Außenumfangsfläche
jedes Rohlings mindestens zwei umlaufende Nuten eingestochen, sodann ein hartes, verschleißfestes Material
auf die gesamte Umfangsfläche aufgebracht, wobei die Nuten vollständig gefüllt werden, danach das
gesamte durch Spülablagerung auf der Umfangsfläche aufgebrachte Material abgetragen und schließlich die
Rohlinge so weit aufgekehlt beziehungsweise angefast, bis das Grundmetall zwischen einander benachbarten
Nuten entfernt ist. Bei diesem Verfahren werden lediglich Kurzbüchsen verwendet, bei dem das Problem
des axialen Summenfehlers nicht gegeben ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere bei Werkstücken, die zu relativ langen Paketen
zusammengefaßt sind, ein Verfahren zu finden, welches ein rationelles Beschichten ohne Verwendung von
Zwischenscheiben und anschließendes Auftrennen in einzelne Kurzpakete unter Vermeidung des axialen
Summenfehlers ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor der Beschichtung die paketierten Werkstücke
abgetastet, die axiale Lage jeder Berührungsebene zwischen den einzelnen Werkstücken festgestellt und
gespeichert wird, und diese Daten nach der Beschichtung der Werkstücke einem oder mehreren Bearbeitungswerkseugen
zur Auffindung dieser Berührungsebenen zur Verfügung gestellt werden. Durch dieses
Verfahren ergeben sich eine Reihe von Vorteilen. Zum einen kann nun auf die Distanzscheiben verzichtet
werden (geringerer Arbeitsaufwand beim Spannen der Werkstücke), da jede einmal erfaßte und gespeicherte
Berührungsebene zwischen einzelnen Werkstücken nach dem Beschichten wieder aufgefunden wird, wobei
innerhalb zulässiger Toleranzen liegende Fertigungsmaß der axialen Höhe eines jeden Werkstückes
individuell berücksichtigt werden. Zum anderen besteht nun die Möglichkeit, die Beschichtungsdicke bei
Kolbenringen zu reduzieren. Dies war bei Verwendung von Distanzscheiben aus fertigungstechnischen Gründen
bisher nicht möglich, da die Beschichtung zumindest so dick sein mußte, daß sie nach dem öffnen des
Spanndornes die Kolbenring-Kurzpakete tangential im Bereich des Kolbenring-Stoßes zusammenhalten konnte.
Dieses Problem entfällt durch das neue Verfahren, da ein Aufteilen des langen Paketes in Kurzpakete nicht
mehr notwendig ist. Zusätzlich ergibt sich der Vorteil einer geringeren Schichtdickenstreuung über dem
Kolbenringumfang, da das erneute Zentrieren der Umfangskontur für das Trennschleifen entfällt und
somit der Zentrierfehler entfällt.
Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß
werden die paketierten Werkstucke berührungslos abgetastet, und zwar vorzugsweise durch die Verwendung
eines an sich bekannten Wirbelstrom-Rißprüfsystems. Dieses definiert die Berührungsebenen zwischen
den einzelnen Werkstücken — bei Kolbenringen die Koibenringflanken — als Risse innerhalb der Oberfläche
des gesamten Werkstückpaketes. Diese auf einen festgelegten Bezugspunkt bezogenen axialen Abstände
der Berührungsebenen werden, zugeordnet zum jeweiligen gespannten Dorn, gespeichert. Die gespannten iu
Werkstücke werden nun an der Außenkontur beschichtet.
Nach dem Beschichten wird der Dorn in eine numerisch oder elektronisch steuerbare Werkzeugmaschine,
vorzugsweise eine Einstechschleifmaschine, eingebracht, welche eine exakte axiale Verschiebung
zwischen Spanndorn mit Werkstückpaket und Schleifscheibe ermöglicht. Die axiale Zustellung der Werkstückaufnahme
und/oder der Schleifscheibe ermöglichen eine exakte Zuordnung des Spanndorn-Bezugs-Punktes
zur Position der Schleifscheibenkontur. In die Schleifmaschinensteuerung werden nun, z. B. mittels
Lochstreifen oder Datenleitung, die axialen Positionen der Berührungsebenen zwischen den einzelnen Werkstücken
— bei Kolbenringen die Kolbenringflanken — des jeweiligen Spanndornes eingegeben und das
Werkstück relativ zur Schleifscheibe jeweils so positioniert, daß die Profilkonturen der Schleifscheibe,
insbesondere zu den Koibenringflanken, übereinstimmen. Danach erfolgt das Trennschleifen, indem die
Schleifscheibe im Bereich der Berührungsebene zwe:er oder mehrerer benachbarter Kolbenringe die Spritzschicht
radial durchtrennt. Dabei können in einem Arbeitsgang auch die Laufflächen der Kolbenringe
profilgeschliffen werden. Durch diesen Verfahrensschritt ist es möglich, spezielle Laufflächenkonturen bei
Kolbenringen (Schrägen, Balligkeiten usw.) ohne zusätzlichen Zeitaufwand zu erzeugen. Darüberhinaus kann
das Werkstück am Außenumfang und/oder seiner Flankenflächen gleichzeitig auf das Fertigmaß geschlif- w
fen werden.
Die einzelnen Verfahrensschriiie sind in der Zeichnung
dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 obere Hälfte eines Spanndornes mit Abtasteinrichtung,
F i g. 2 untere Hälfte eines Spanndornes mit Beschichtungseinrichtung,
F i g. 3 in eine Werkzeugmaschine eingespannter Dorn mit Bearbeitungswerkzeug.
In F i g. 1 ist der Dorn 1 dargestellt, auf welchem eine
Vielzahl von selbstfedemden Kolbenringen 2 zentrisch aufgebracht und axial verspannt sind. Eine Abtasteinrichtung
in Form eines Wirbelstrom-Rißprüfgerätes 3 tastet die gesamte axiale Höhe des Kolbenringpaketes
2, bezogen auf einen festgelegten Bezugspunkt des Domes 1, ab und ermittelt die axialen Lagen der
Berührungsebenen (Koibenringflanken) 4 zwischen den einzelnen Kolbenringen. Die Meßwerte werden über
eine Datenleitung 5 einer in F i g. 3 abgebildeten Datenverarbeitungsanlage 6 zugeleitet und dort für den
jeweils abgetasteten Dorn 1 zugeordnet gespeichert
Fig. 2 zeigt, wie die paketierten Kolbenringe 2 mittels einer Spritzpistole 7 im Aufspritzverfahren mit
einer verschleißfesten Schicht 8 überzogen werden.
Der überspritzte Dorn wird nun in eine Werkstückaufnahme 9 einer nicht weiter dargestellten Einstechschleifmaschine
eingebracht und dort in Rotation versetzt. Die für die axiale Zustellung des Bearbeitungswerkzeuges relevanten und auf den jeweiligen Dorn
bezogenen Daten werden anschließend von der Datenverarbeitungsanlage über eine weitere Datenleitung
10 in das Steuerungssystem 11 der Schleifmaschine eingegeben. Das Bearbeitungswerkzeug 12 ist hier zum
Abtrennen mehrerer Kolbenringe 2 ausgebildet und ist durch die dem Steuerungssystem 11 zugeführten Daten
in der Lage, die Berührungsebenen (Koibenringflanken) 4 zwischen den einzelnen Kolbenringen 2 wieder
aufzufinden. Ein Bearbeitungswerkzeug 12 zum Abtrennen mehrerer Kolbenringe 2 wird deshalb verwendet,
da der auch hier auftretende axiaie Summenfehler noch in der zulässigen Toleranz liegt. Die Ausbildung des
Bearbeitungswerkzeuges 12 in bezug auf seine axiale Höhe ist also von dem maximal zulässigen axialen
Summenfehler innerhalb einer bestimmten Anzahl von axial aufeinander liegenden Kolbenringen abhängig.
Anschließend werden die Werkstücke 2 und das Bearbeitungswerkzeug 12 jeweils axial so zueinander
positioniert, daß die Profilkontur des Werkzeuges 12 zu den Koibenringflanken 4 übereinstimmen und das
Trennschleifen mehrerer Kolbenringe 2 in einem Arbeitsgang erfolgen kann.
In der unteren Hälfte der Fig.3 ist strichpunktiert auch die alternative Verwendung einer zum gleichzeitigen
Erzeugen eines besonderen Laufflächenprofiles sowie zum Fertigschleifen der Koibenringflanken 4 und
der Lauffläche auf Endmaß 13 profilierten Schleifscheibe 12' abgebildet.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung von mit einer
verschleißfesten Schicht zu versehenden rotationssymmetrischen Werkstücken, insbesondere von
Kolbenringen, indem die Werkstücke paketiert und zentrisch auf einen Dorn gespannt werden, die
äußere Umfangsfläche dann mit einer verschleißfesten Schicht überzogen und anschließend das Paket
wieder in die einzelnen Werkstücke aufgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor
der Beschichtung die paketierten Werkstücke in axialer Richtung abgetastet, die axiale Lage jeder
Berührungsebene zwischen den einzelnen Werkstücken festgestellt und gespeichert wird und diese
Daten nach der Beschichtung der Werkstücke einem oder mehreren Bearbeitungswerkzeugen zur Auffindung
der Berührungsebenen zu-· Verfügung gestellt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Werkstücke berührungslos abgetastet werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke durch
ein Wirbelstrom-Rißprüfsystem abgetastet werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn mit den beschichteten
Werkstücken in eine numerisch oder elektronisch gesteuerte Werkzeugmaschine eingebracht wird,
und die gespeicherten Daten dem Steuerungssystem der Werkzeugmaschine zugeführt werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug der Werkzeugmaschine
und die paketierten Werkstücke jeweils so zueinander axial positioniert werden, daß das Paket
im Bereich der Berührungsebenen der einzelnen Werkstücke radial aufgetrennt werden kann.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Werkstücke gleichzeitig
in einem Arbeitsgang radial getrennt werden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke im gleichen
Arbeitsgang zusätzlich in radialer Richtung an der Außenkontur profiliert werden.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke im gleichen
Arbeitsgang im Bereich des Außenumfanges und/ oder der Flankenflächen auf das Fertigmaß geschliffen
werden.
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