DE4209938C1 - Melting surface of component with combined rotation and translation of component - using stationary radiation source, with rotation of component about given axis with combined linear motion, esp. for cam shaft mfr. - Google Patents

Abstract

The method is concerned with melting of a component's surface which, in particular, has regions located at different distances from the axis of rotation of the component. A high-energy beam such as, for example, a laser beam is used for this process. The method is characterised by: (a) a stationary radiation source (9) is arranged so that its incident beam (10) onto the surface (13) of a region (11) of a component (1) to be radiated differs by an angle (W) from the vertical; (b) a rotation (A) of the component about an axis parallel to the X direction in combination with linear motions along the coordinate directions is used to bring the surface (13) of the region (11) into the beam (10). The component (1) is moved linearly along the directions of the Y and/or Z axes so that the distance between the zone (11) to be radiated and the radiation source (9) is kept constant. The motions of the component are controlled so that the molten zone (11) is subjected to as uniform as possible motions which are at most only slightly accelerated. Melting is carried out either under a protective gas or under dry air (with less than 50 % relative humidity). USE/ADVANTAGE - For camshaft manufacture. Its use results in an improved uniformity of the quality of the component's working surface.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umschmelzen einer Werkstück­ oberfläche nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a method for remelting a workpiece Surface according to the preamble of claim 1.

Die DE 36 26 808 C2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle mit einer aufgeschmolzenen und abgekühlten Oberflächen­ schicht. Bei diesem Verfahren wird die Nocke um eine in Längsrichtung der Nockenwelle verlaufende Achse gedreht, während der Brenner in Richtung seiner Längsachse bewegt wird, die senkrecht zur vorgenannten Drehachse verläuft. Zusätzlich wird der Brenner noch in Richtung einer horizontalen Achse bewegt, die ebenfalls senkrecht zur Drehachse ver­ läuft. Mit diesem Verfahren wird eine Verminderung des Senkungswinkels und des Schwankungsbereiches bei der Durchführung der Aufschmelz-Ab­ kühl-Bearbeitung unter Verwendung von Strahlungsenergie hoher Dichte erreicht. Außerdem soll dieses Verfahren gewährleisten, daß über die gesamte Umfangsfläche der Nocke eine maximale, in Querrichtung der Nocke gemessene Härtetiefe von mehr als 1,0 mm vorliegt.DE 36 26 808 C2 discloses a method for producing a Camshaft with a melted and cooled surface layer. In this process, the cam is moved one by one in the longitudinal direction the camshaft axis rotated while the burner in Direction of its longitudinal axis is moved, perpendicular to the aforementioned Axis of rotation runs. In addition, the burner is still moving towards one horizontal axis moves, which also ver perpendicular to the axis of rotation running. With this procedure there is a reduction in the countersink angle and the fluctuation range when performing the melting down Cool machining using high density radiation energy reached. In addition, this procedure is intended to ensure that total circumferential surface of the cam a maximum, in the transverse direction of the Cam hardness depth of more than 1.0 mm is present.

Ein weiteres Verfahren zum Umschmelzen einer Werkstückoberfläche ist in der DE 39 16 684 A1 beschrieben. Dieses Verfahren dient der Vergü­ tung, insbesondere Härtung von Oberflächen metallischer Werkstücke, und wird zur Härtung der Nocken von Nockenwellen eingesetzt. Als die Oberfläche kurzzeitig aufschmelzender Strahl kann ein Wolfram-Inert­ gas-Lichtbogen, ein Plasmalichtbogen, ein Elektronenstrahl oder ein Laserstrahl verwendet werden. In der DE 39 16 684 A1 ist einerseits vorgeschlagen, den Strahl zickzackförmig über die Lauffläche der Nocken zu lenken, wobei die Nockenwelle um ihre Rotationsachse gedreht wird und der Strahl pendelnd ausgelenkt wird. Andererseits ist in der DE 39 16 684 A1 auch vorgeschlagen worden, einen Laserstrahl recht­ eckigen Querschnitts in einer geradlinigen Bewegung über einen mitt­ leren Oberflächenbereich eines Schlepphebels zu lenken. Another method for remelting a workpiece surface is described in DE 39 16 684 A1. This procedure is for remuneration processing, in particular hardening of surfaces of metallic workpieces, and is used to harden the camshafts of camshafts. As the A beam that briefly melts on the surface can be a tungsten inert gas arc, a plasma arc, an electron beam or a Laser beam can be used. DE 39 16 684 A1 is on the one hand suggested the beam zigzag across the tread of the Steer cam, the camshaft rotated about its axis of rotation and the beam is deflected oscillating. On the other hand, in the DE 39 16 684 A1 has also been proposed to right a laser beam angular cross-section in a straight line movement over a mitt to steer the surface area of a rocker arm.  

Eine Anlage zum Umschmelzen von Oberflächen von Nockenwellen mittels eines Lasers ist auch in der Literaturstelle LASER MAGAZIN 4/91, Seite 40, 41 beschrieben. Diese Anlage ist CNC-gesteuert.A system for remelting surfaces of camshafts using a Lasers is also in the literature reference LASER MAGAZIN 4/91, pages 40, 41 described. This system is CNC controlled.

Untersuchungen haben ergeben, daß bei Verfahren nach dem Stand der Technik aufgrund der Werkstückgeometrie und des Ablaufs der Relativbewegung zwischen dem Strahl und dem Werkstück in den jeweils nacheinander aufzuschmelzenden Zonen thermisch und dynamisch unterschiedliche Ver­ hältnisse entstehen. Diese beeinflussen im Endergebnis die durch das Umschmelzen erstrebte Qualitätsverbesserung der Werkstückoberfläche ne­ gativ.Studies have shown that in processes according to the prior art due to the workpiece geometry and the course of the relative movement between the beam and the workpiece one after the other zones to be melted thermally and dynamically different Ver Relationships arise. In the end, these influence the through Remelt striving for quality improvement of the workpiece surface negative.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art vor­ zuschlagen, bei dem der verwendete Laserstrahl einen kleinen Reflexionsgrad hat und das hinsichtlich der Zuordnung der aufzuschmelzenden Zone zum aufzuschmelzenden Strahl verbessert ist, um die erstrebte Qualität der Werkstückoberfläche möglichst gleichmäßig zu erreichen.The object of the invention is to provide a method of the type mentioned strike, in which the laser beam used has a low reflectance has and that with regard to the assignment of the melting zone to melting beam is improved to the desired quality of the To reach the workpiece surface as evenly as possible.

Erfindungsgemäß ist die obige Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspru­ ches 1 gelöst. Weiterbildungen sind den Unteransprüchen 2 bis 8 zu ent­ nehmen.According to the invention the above object is through the features of claim ches 1 solved. Further developments can be found in subclaims 2 to 8 to take.

Durch die Erfindung wird ein konstanter Einstrahlwinkel zwischen dem Strahl und der Oberfläche der jeweils bestrahlten Zone eingestellt. Alle aufzu­ schmelzenden Zonen jeweils mit dem gleichen Einstrahlwinkel zu bestrahlen, ist vorteilhaft, da durch den Einstrahlwinkel (Einkoppelwinkel) die Ener­ gieübertragung von dem Strahl auf die aufzuschmelzende Zone, insbesondere bei einem circular polarisierten oder linear polarisierten Laserstrahl, abhängt. Der Strahl kann senkrecht zur Oberfläche der jeweils zu bestrahlenden Zone stehen. Bei Laserstrahlen ändert sich die Reflexion an der Oberfläche und damit gegensinnig die Absorption der Laserstrahlenergie mit dem Einstrahlwinkel. Vorzugsweise wird ein Einstrahlwinkel gewählt, bei dem der verwendete Laserstrahl einen kleinen Reflexions­ grad hat.The invention provides a constant angle of incidence between the beam and the surface of the respective irradiated zone. Open all to irradiate melting zones with the same angle of incidence, is advantageous because the energy input angle (coupling angle) Gie transfer from the beam to the zone to be melted, in particular with a circularly polarized or linearly polarized laser beam, depends. The beam can be perpendicular to the surface of each irradiating zone. The reflection changes with laser beams the surface and thus the absorption of the laser beam energy in opposite directions  with the angle of incidence. An angle of incidence is preferred chosen, in which the laser beam used has a small reflection degree.

Die durch den Strahl jeweils aufgeschmolzene, dünnflüssige Zone hat immer die gleiche Lage, so daß sich die Schmelze bzw. ihr Schmelz­ spiegel, um den Umfang der Werkstückoberfläche gesehen, nicht einmal mehr und einmal weniger dem schon aufgeschmolzenen oder wieder er­ starrten Rand der benachbarten Zone oder dem Rand zur benachbarten und noch nicht aufgeschmolzenen Zone zuneigt. Daraus ergibt sich eine erheblich verbesserte Gleichmäßigkeit der umgeschmolzenen Werkstück­ oberfläche sowohl hinsichtlich der Geometrie der umgeschmolzenen Werkstückoberfläche als auch hinsichtlich der durch das Umschmelzen verbesserten Werkstoffstruktur im Bereich der Werkstückoberfläche.The thin-fluid zone melted by the jet always the same position, so that the melt or its melt mirror, seen around the circumference of the workpiece surface, not even more and less less the one that has already melted or again staring at the edge of the neighboring zone or the edge of the neighboring and not yet melted in the zone. This results in one significantly improved uniformity of the remelted workpiece surface both in terms of the geometry of the remelted Workpiece surface as well as in terms of remelting improved material structure in the area of the workpiece surface.

Vorzugsweise liegen die Tangenten der Bestrahlungsfläche jeweils hori­ zontal. Die Schmelze der jeweils aufgeschmolzenen Zone liegt damit an den sie begrenzenden nicht mehr oder noch nicht aufgeschmolzenen Rän­ dern der Werkstückoberfläche in gleicher Form an. Es ist auch möglich, im Bedarfsfall die Oberfläche der jeweils zu bestrahlenden Zone, d. h. die Tangenten der Bestrahlungsfläche, in einen gewissen Winkel zur Horizontalen zu stellen. Es konzentriert sich dann die Schmelze näher beim einen Rand als beim anderen Rand.The tangents of the irradiation surface are preferably each hori zontal. The melt of the respective melted zone is thus in contact the border that no longer or has not yet melted on the workpiece surface in the same form. It is also possible, if necessary, the surface of the zone to be irradiated, d. H. the tangents of the radiation surface, at a certain angle to the To put horizontal. The melt then concentrates closer at one edge than at the other edge.

Durch die Erfindung ergibt sich über die einzelnen aufzuschmelzenden Zonen gesehen ein gleichbleibender Temperaturgradient einerseits zwischen dem Strahl und der jeweils aufzuschmelzenden Zone und an­ dererseits zwischen der jeweils aufgeschmolzenen Zone und den diese umgebenden Bereichen des Werkstoffs. Unerwünschte und insbesondere ungleichmäßige Balligkeiten der erstarrten Schmelze sind vermieden. The invention results in the individual to be melted Seen zones, on the one hand, a constant temperature gradient between the beam and the respective zone to be melted on on the other hand between the respective melted zone and this surrounding areas of the material. Undesirable and in particular uneven crowning of the solidified melt is avoided.  

Dadurch, daß durch eine Relativbewegung in Z-Richtung der Abstand zwischen der jeweils zu bestrahlenden Zone und der Strahlquelle konstantgehalten wird, erübrigt sich eine Verstellung der Fokussierung bzw. der Spiegel der Strahlquelle auf einen sich ändernden Abstand zwischen der jeweils zu bestrahlenden Zone und der Strahlquelle. Vorzugsweise wird das Werkstück in Z-Richtung bewegt. Die Strahlquelle kann somit auch in Z-Richtung still­ stehen.The fact that by a relative movement in the Z direction, the distance between the zone to be irradiated and the beam source are kept constant there is no need to adjust the focus or the mirror of the Beam source to a changing distance between each irradiating zone and the radiation source. Preferably, the workpiece is in Z direction is moving. The beam source can therefore be still in the Z direction stand.

Es ist also insgesamt zu erreichen, daß die Strahlquelle, speziell der Laser stillsteht und nur das Werkstück um die Rotationsachse A gedreht und in Y-Richtung und Z-Richtung bewegt wird. Die Steuerung des Werkstücks kann dabei mittels einer üblichen CNC-Steuerung erfolgen. Die Strahlquelle läßt sich einfach auf den jeweils günstigen Einstrahlwinkel einstellen, ohne daß diese Einstellung während des Umschmelzens geändert werden muß.Overall, it can be achieved that the radiation source, especially the Laser stands still and only the workpiece is rotated about the axis of rotation A and is moved in the Y direction and Z direction. The control of the workpiece can take place by means of a conventional CNC control. The beam source leaves simply adjust to the most favorable angle of incidence without this setting must be changed during remelting.

Die Bewegung des Werkstücks wird vorzugsweise so gesteuert, daß die jeweils aufgeschmolzene Zone einer möglichst gleichförmigen, oder geringfügig beschleunigten Bewegung ausgesetzt wird. Dadurch ist erreicht, daß die dünnflüssige Schmelze nicht in Schwingungen gerät, die sich ungünstig auf ihren Erstarrungszustand auswirken können. Durch die Steuerung der Bewegungskomponenten des Werkstückes kann die Drehgeschwindigkeit um die Rotationsachse A jeweils an die Lage der zu bestrahlenden Zonen in den von der Rotationsachse unterschiedlich beabstandeten Bereichen angepaßt werden.The movement of the workpiece is preferably controlled so that the respective melted zone of as uniform as possible, or slightly accelerated movement is exposed. This ensures that the thin melt does not vibrate, which is unfavorable can affect their solidification state. By controlling the Movement components of the workpiece can change the rotational speed around the Rotation axis A in each case to the position of the zones to be irradiated in the areas of different spacing are adapted to the axis of rotation.

Vorzugsweise ist der Strahl ein linienförmiger Strahl, dessen Längsrichtung etwa parallel zur X-Richtung liegt. Es erübrigt sich damit eine Pendelbewegung des Strahles in X-Richtung.The jet is preferably a linear jet whose longitudinal direction is approximately parallel to the X direction. So there is no need Pendulum movement of the beam in the X direction.

In der Zeichnung ist ein Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens darge­ stellt. Es zeigen: An example of the method according to the invention is shown in the drawing poses. Show it:  

Fig. 1 eine Nocke einer Nockenwelle in einem ersten Verfahrenssta­ dium des Umschmelzens ihrer Oberfläche, Fig. 1 is a cam of a camshaft in a first Verfahrenssta dium remelting its surface,

Fig. 2 die Nocke in einem zweiten, späteren Verfahrensstadium des Umschmelzens, Fig. 2 shows the cam in a second, later stage of the remelting,

Fig. 3 die Nocke in einem dritten, noch späteren Verfahrensstadium des Umschmelzens, Fig. 3 shows the cam, in a third, yet later stage of the remelting

Fig. 4 eine Aufsicht der Nocke etwa in Richtung des Pfeiles IV nach Fig. 2 und Fig. 4 is a plan view of the cam approximately in the direction of arrow IV of Fig. 2 and

Fig. 5 die Nocke einer Nockenwelle mit Darstellung der Schmelze in bestimmter räumlicher Lage. Fig. 5 shows the cam of a camshaft showing the melt in a certain spatial position.

In den Figuren ist von einer Nockenwelle (1) eine Nocke (2) gezeigt. Die Nockenwelle (1) weist eine Rotationsachse (3) auf. Die Nocke (2) bildet im Beispielsfall Bereiche (4, 5, 6, 7), die von der Rotations­ achse (3) unterschiedlich beabstandet sind.A cam ( 2 ) of a camshaft ( 1 ) is shown in the figures. The camshaft ( 1 ) has an axis of rotation ( 3 ). The cam ( 2 ) forms areas ( 4 , 5 , 6 , 7 ) in the example, which are spaced differently from the axis of rotation ( 3 ).

Zum Umschmelzen der umlaufenden Oberfläche (8) der Nocke (2) ist ein Laser (9) vorgesehen, der beispielsweise ein CO₂-Laser mit einer Leistung bis etwa 25 kW sein kann. Es ist ebenso auch denkbar, einen YAG-Laser vorzusehen. Der Laser (9) ist an einer nicht näher darge­ stellten Bearbeitungsmaschine angeordnet. An dieser ist die Nockenwel­ le (1) an ihrer Rotationsachse (3) anspannbar. Mittels der Bearbei­ tungsmaschine ist die Nocke (2) in Richtung des Pfeiles (A) um ihre Rotationsachse (3) drehbar. Außerdem ist sie mittels der Bearbeitungs­ maschine in Z-Richtung und in Y-Richtung beweglich. Zur Vereinfachung der Darstellung ist der Nullpunkt 0 der Bewegungsmöglichkeiten in Z- und Y-Richtung an der Stelle dargestellt, in der bei dem beschriebenen Verfahren der Laserstrahl (10) während des Verfahrens auf die Ober­ fläche (8) der Nocke (2) trifft.A laser ( 9 ) is provided for remelting the circumferential surface ( 8 ) of the cam ( 2 ), which can be, for example, a CO ₂ laser with an output of up to approximately 25 kW. It is also conceivable to provide a YAG laser. The laser ( 9 ) is arranged on a processing machine not shown Darge. On this the Nockenwel le ( 1 ) can be clamped on its axis of rotation ( 3 ). By means of the processing machine, the cam ( 2 ) can be rotated in the direction of arrow (A) about its axis of rotation ( 3 ). In addition, it can be moved in the Z direction and in the Y direction by means of the processing machine. To simplify the illustration, the zero point 0 of the movement possibilities in the Z and Y directions is shown at the point in which, in the described method, the laser beam ( 10 ) hits the upper surface ( 8 ) of the cam ( 2 ) during the method.

Der Laserstrahl (10) ist während des Umschmelzverfahrens in einem Einstrahlwinkel (W) zur Z-Achse auf die Oberfläche (8) der Nocke (2) ausgerichtet. Dieser Einstrahlwinkel (W) ist in den Figuren als spitzer Winkel dargestellt. Der Winkel (W) wird im Einzelfall je nach dem Typ des verwendeten Lasers (9) so eingestellt, daß dieser einen möglichst hohen Anteil seiner Energie an die bestrahlte, aufzuschmel­ zende Zone (11) der Oberfläche (8) abgibt.The laser beam ( 10 ) is aligned during the remelting process at an angle of incidence (W) to the Z axis on the surface ( 8 ) of the cam ( 2 ). This angle of incidence (W) is shown in the figures as an acute angle. The angle (W) is set in individual cases, depending on the type of laser ( 9 ) used, so that it emits as much of its energy as possible to the irradiated, melting zone ( 11 ) of the surface ( 8 ).

Besonders gute Ergebnisse wurden in Versuchen dann ermittelt, wenn der Einstrahlwinkel (W) eine Funktion der Rotationsachse (3) ist; d. h., daß sich der Einstrahlwinkel (W) während der Bearbeitung und der Drehung der Nockenwelle (5) ändern kann.Particularly good results were found in experiments when the angle of incidence (W) is a function of the axis of rotation ( 3 ); that is, the angle of incidence (W) can change during machining and rotation of the camshaft ( 5 ).

Bei dem Verfahrensstadium nach Fig. 1 ist davon ausgegangen, daß die Nocke (2) in einem Oberflächenbereich (12) bereits umgeschmolzen ist. Die im Verfahrensstadium nach Fig. 1 vom Laserstrahl (10) bestrahlte Zone (11) befindet sich in einem Abstand Z1 und in einem Abstand Y1 von der Rotationsachse (3). Die Oberfläche (13) der Zone (11) bzw. deren Tangente (14) liegt horizontal, also parallel zur X-Y-Ebene. Der Laserstrahl (10) ist auf die Oberfläche (13) in einer Linie (F) fokus­ siert.In the method stage of Fig. 1 is assumed, that the cam (2) has been remelted in a surface region (12). The zone ( 11 ) irradiated by the laser beam ( 10 ) in the process stage according to FIG. 1 is at a distance Z1 and at a distance Y1 from the axis of rotation ( 3 ). The surface ( 13 ) of the zone ( 11 ) or its tangent ( 14 ) is horizontal, that is parallel to the XY plane. The laser beam ( 10 ) is focused on the surface ( 13 ) in a line (F).

Die Oberfläche (13) bzw. die Tangente (14) liegt im wesentlichen hori­ zontal, so daß die in der Zone (11) entstehende Schmelze zwischen dem bereits erstarrten Werkstoffrand (15) und dem noch nicht aufgeschmol­ zenen Rand (16) der Werkstückoberfläche (8) praktisch in einer hori­ zontalen Wanne liegt. The surface ( 13 ) or the tangent ( 14 ) lies essentially horizontally, so that the melt formed in the zone ( 11 ) between the already solidified material edge ( 15 ) and the not yet melted edge ( 16 ) of the workpiece surface ( 8 ) practically lies in a horizontal tub.

Bei einem weiteren Verfahrensablauf ändert sich dieses Verhältnis nicht. Die Nockenwelle (1) wird kontinuierlich in Richtung des Pfeiles (A) um die Rotationsachse (3) so gedreht und in Richtung der Y-Rich­ tung und der Z-Richtung so translatorisch verschoben, daß die nächste aufzuschmelzende Zone (11) wieder in der unveränderten Fokuslinie (F) liegt.This ratio does not change in a further procedure. The camshaft ( 1 ) is continuously rotated in the direction of arrow (A) about the axis of rotation ( 3 ) and translationally shifted in the direction of the Y-direction and the Z-direction so that the next zone ( 11 ) to be melted again in the unchanged focus line (F) lies.

Die Fig. 2 zeigt ein weiteres Umschmelzstadium. Auch dort steht die Oberfläche (13) der aufzuschmelzenden Zone (11) bzw. deren Tangente (14) horizontal und in der Fokuslinie (F). Die aufzuschmelzende Zone (11) weist in dieser Stellung einen Abstand Z2 in Z-Richtung und einen Abstand Y2 in Y-Richtung von der Achse (3) auf. Der Abstand Z2 ist kleiner als der Abstand Z1. Der Abstand Y2 ist kleiner als der Abstand Y1. Fig. 2 shows another Umschmelzstadium. There too, the surface ( 13 ) of the zone ( 11 ) to be melted or its tangent ( 14 ) is horizontal and in the focus line (F). In this position, the zone ( 11 ) to be melted has a distance Z2 in the Z direction and a distance Y2 in the Y direction from the axis ( 3 ). The distance Z2 is smaller than the distance Z1. The distance Y2 is smaller than the distance Y1.

Im Zuge der kontinuierlichen Weiterbewegung der Nocke (2) um ihre Ro­ tationsachse (3) in Richtung des Pfeiles (A) und ihre translatorische Bewegung in Z- und Y-Richtung mittels der Bearbeitungsmaschine kommt die Nocke (2) in die in Fig. 3 gezeigte Zwischenstellung. Die aufzu­ schmelzende Zone (11) liegt nun im Bereich (4) der Nocke (2). Auch in diesem Fall liegt die Tangente (14) der Oberfläche (13) der aufzu­ schmelzenden Zone (11) horizontal, so daß die Schmelze zwischen den Rändern (15, 16) ebenso wie in den zuvor beschriebenen Fällen liegt.In the course of the continuous further movement of the cam ( 2 ) about its axis of rotation ( 3 ) in the direction of the arrow (A) and its translational movement in the Z and Y directions by means of the processing machine, the cam ( 2 ) comes into that in FIG. 3 intermediate position shown. The zone ( 11 ) to be melted is now in the area ( 4 ) of the cam ( 2 ). In this case too, the tangent ( 14 ) of the surface ( 13 ) of the zone ( 11 ) to be melted lies horizontally, so that the melt lies between the edges ( 15 , 16 ) as in the cases described above.

Ersichtlich ist in der Stellung nach Fig. 3 der Abstand (Y3) der Zone (11) von der Rotationsachse (3) kleiner als die Abstände (Y2, Y1). Der Abstand (Z3) entspricht im wesentlichen dem Radius des Bereiches (4).Seen the distance (Y3) is in the position of FIG. 3, the zone (11) from the rotational axis (3) is smaller than the distances (Y2, Y1). The distance (Z3) corresponds essentially to the radius of the area ( 4 ).

Fig. 4 zeigt die auf die aufzuschmelzende Zone (11) wirkende Fokus­ linie (F). Die Fokuslinie (F) weist eine Breite (B) auf. Diese kann im Bedarfsfall eingestellt werden. Die Fokuslinie (F) weist eine Länge (1) auf. Diese ist an die Breite der Nocke (2) so anpaßbar, daß sie geringfügig kleiner als die Breite (B) ist, um an der Nocke (2) nicht mitaufgeschmolzene Randbereiche (17, 18) bestehen zu lassen. Fig. 4 shows the focus line (F) acting on the melting zone ( 11 ). The focus line (F) has a width (B). This can be set if necessary. The focus line (F) has a length ( 1 ). This can be adapted to the width of the cam ( 2 ) in such a way that it is slightly smaller than the width (B) in order to allow edge areas ( 17 , 18 ) which have not melted on the cam ( 2 ).

Insgesamt wird also die Nocke (2) an der Oberfläche (8) ihres gesamten Umfangs kontinuierlich fortschreitend umgeschmolzen, ohne daß sich da­ bei in der jeweils aufzuschmelzenden Zone (11) die geometrischen Ver­ hältnisse zwischen der Wirkungsrichtung des Laserstrahls (10), dessen Fokussierung in der Linie (F), der Abstand zwischen dem Laser (9) und der jeweils aufzuschmelzenden Zone (11) und hinsichtlich der horizon­ talen Lage der Oberfläche (13) bzw. der Tangente (14) ändern. Dies führt zu einem über den gesamten Umfang der Nocke (2) gleichmäßigen Umschmelzen.All in all, the cam ( 2 ) on the surface ( 8 ) of its entire circumference is continuously remelted without the geometric relationships between the direction of action of the laser beam ( 10 ), the focus of which in the respective melting zone ( 11 ) the line (F), the distance between the laser ( 9 ) and the respective zone to be melted ( 11 ) and with respect to the horizontal position of the surface ( 13 ) or the tangent ( 14 ) change. This leads to a uniform remelting over the entire circumference of the cam ( 2 ).

In Fig. 5 ist hervorgehoben, in welcher räumlichen Lage die Bestrah­ lungsfläche (11) im günstigen Fall sich befindet. Wie erkenntlich ist, geht die Normale (N) durch den Schwerpunkt (S) der momentanen Schmelze, die in Fig. 5 die Länge (b) besitzt. Um diese räumliche Lage einzuhalten, sind unterschiedliche Beschleunigungen der Nocke (4) in Drehrichtung (A) erforderlich.In Fig. 5 it is emphasized in which spatial position the irradiation surface ( 11 ) is in the favorable case. As can be seen, the normal (N) passes through the center of gravity (S) of the instantaneous melt, which in FIG. 5 has the length (b). To maintain this spatial position, different accelerations of the cam ( 4 ) in the direction of rotation (A) are required.

Damit das Schmelzbad (11) immer in einer relativen Ruhe und der Schmelzvorgang störungsfrei verlaufen kann, indem der Laser besser einkoppelbar ist, können die Dämpfe durch einen Injector (20) mit kon­ stantem Einstellwinkel zum Schmelzbad (11) über der Schmelze seitlich abgezogen werden. Gegenüber dem Injector (20) wird dabei zweckmäßiger­ weise eine Luftzuführung angeordnet werden.So that the weld pool ( 11 ) can always run in a relative calm and the melting process without problems by the laser can be more easily coupled in, the vapors can be drawn off laterally through an injector ( 20 ) with a constant angle of incidence to the weld pool ( 11 ) above the melt. An air supply will expediently be arranged opposite the injector ( 20 ).

Statt dieser Belüftungsart kann der Schmelzvorgang mittels Laser auch unter einem Schutzgas stattfinden.Instead of this type of ventilation, the melting process can also be done using a laser take place under a protective gas.

Claims (8)

1. Verfahren zum Umschmelzen einer Werkstückoberfläche, die insbeson­ dere von einer Rotationsachse des Werkstücks unterschiedlich beab­ standete Bereiche aufweist, insbesondere bei einer Nockenwelle oder einer Kurbelwelle, mittels eines energiereichen Strahls, insbeson­ dere Laserstrahls, wobei durch eine Relativbewegung zwischen dem Strahl und der Werkstückoberfläche benachbarte Zonen der Werkstück­ oberfläche durch den Strahl nacheinander aufgeschmolzen werden, der in eine räumliche Lage gebracht wird, in welcher die Normale (N) durch den Schwerpunkt (S) der momentanen Schmelze mit der Schmelz­ badlänge (l) geht, dadurch gekennzeichnet, daß bei stillstehender Strahlquelle die Oberfläche (13) der zu be­ strahlenden Zone (11) durch eine rotatorische Bewegung (A) des Werkstückes (1, 2) um die zur X-Richtung parallele Rotationsachse (3) und durch eine lineare Bewegung in die Koordinatenrichtungen in den Strahl (10) gebracht wird, der in einem von der Senkrechten ab­ weichenden Einstrahlwinkel (W) auf die Oberfläche (13) der zu bestrahlenden Zone (11) gerichtet ist.1. A method for remelting a workpiece surface which in particular has areas spaced apart from an axis of rotation of the workpiece, in particular in the case of a camshaft or a crankshaft, by means of an energy-rich beam, in particular a laser beam, adjacent by a relative movement between the beam and the workpiece surface Zones of the workpiece surface are melted one after the other by the jet, which is brought into a spatial position in which the normal (N) passes through the center of gravity (S) of the instantaneous melt with the melting bath length (l), characterized in that when stationary Beam source, the surface ( 13 ) of the zone to be blasted ( 11 ) by a rotational movement (A) of the workpiece ( 1 , 2 ) about the axis of rotation parallel to the X direction ( 3 ) and by a linear movement in the coordinate directions in the beam ( 10 ) is brought, which deviates from the vertical in one direct beam angle (W) is directed onto the surface ( 13 ) of the zone ( 11 ) to be irradiated. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (1, 2) linear in Y-Richtung und/oder in Z-Rich­ tung bewegt wird und der Abstand zwischen der jeweils zu bestrah­ lenden Zone (11) und der Strahlquelle (9) konstantgehalten wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the workpiece ( 1 , 2 ) is moved linearly in the Y direction and / or in the Z direction and the distance between the zone to be irradiated ( 11 ) and the beam source ( 9 ) is kept constant. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Werkstückes (1, 2) so gesteuert wird, daß die jeweils aufgeschmolzene Zone (11) einer möglichst gleichförmigen, höchstens geringfügig beschleunigten Bewegung ausgesetzt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the movement of the workpiece ( 1 , 2 ) is controlled so that the respectively melted zone ( 11 ) is exposed to a uniform, at most slightly accelerated movement. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit der Zone (11) um die Rotationsachse (3) angepaßt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the rotational speed of the zone ( 11 ) about the axis of rotation ( 3 ) is adjusted. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl (10) ein linienförmiger Strahl ist, dessen Längs­ richtung (l) etwa parallel zur X-Richtung liegt.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the beam ( 10 ) is a linear beam whose longitudinal direction (L) is approximately parallel to the X direction. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstrahlwinkel (W) konstant ist.6. The method according to claim 1, characterized, that the angle of incidence (W) is constant. 7. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl (10) in einem Einstrahlwinkel (W) schräg zur Z-Richtung auf die Oberfläche (13) der aufzuschmelzenden Zone (11) gerichtet wird.7. The method according to the preceding claims 1 and 6, characterized in that the laser beam ( 10 ) is directed at an angle of incidence (W) obliquely to the Z direction on the surface ( 13 ) of the zone ( 11 ) to be melted. 8. Verfahren zu einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschmelzen wahlweise unter Schutzgas oder unter trockener Luft unter 50 % rel. Feuchte um das Schmelzbad (11) erfolgt.8. The method for one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that the remelting optionally under protective gas or under dry air at 50% rel. Moisture takes place around the weld pool ( 11 ).