WO2019011691A1 - Tool head - Google Patents

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WO2019011691A1
WO2019011691A1 PCT/EP2018/067783 EP2018067783W WO2019011691A1 WO 2019011691 A1 WO2019011691 A1 WO 2019011691A1 EP 2018067783 W EP2018067783 W EP 2018067783W WO 2019011691 A1 WO2019011691 A1 WO 2019011691A1
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tool head
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PCT/EP2018/067783
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Wolfram Wagener
Patrick Woisetschläger
Frank DANNEBERG
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
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    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B33/00Honing machines or devices; Accessories therefor
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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    • B24B5/36Single-purpose machines or devices
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    • B24D5/00Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor
    • B24D5/06Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor with inserted abrasive blocks, e.g. segmental
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Definitions

  • the present invention relates to a tool head, a method for machining an inner surface of a cylinder and a use of a tool head.
  • the cylinders in question are, in particular, the cylinders of internal combustion engines. It is state of the art to provide the cylinder inner surfaces, in particular of aluminum crankcases, with a coating applied, for example by means of a thermal spraying method, wherein this coating process is preceded by an activation of the cylinder inner surface in order to ensure the adhesion of the coating. In this context, it is known to roughen the cylinder surfaces before coating by means of high pressure water jet technology. However, this process is highly dependent on the casting quality. In addition, the process-related investment, energy and resource use is problematic.
  • a more recent approach consists in a mechanical processing of the cylinder wall before coating, in particular, for example, in an introduction of grooves, which may possibly be deformed in a subsequent forming or deformation step so that undercuts are formed, which should allow a clinging with the coating.
  • the difficulty is to ensure that the coating will last reliably over the entire service life.
  • This object is achieved by a tool head according to claim 1, by a method according to claim 1 1 and by a use according to claim 15. Further advantages and features will become apparent from the dependent claims and the description and the accompanying figures.
  • At least one first and at least one second tool are arranged on a tool head, which has an axis of rotation
  • the at least one first tool is an adjusting tool, which is arranged so axially movable that an axial position relative to the at least a second tool can be adjusted.
  • the adjusting tool is arranged such along a feed direction of the tool head or along the aforementioned axis of rotation such that a processing sequence along the axis of rotation / feed direction can be adjusted.
  • position or (machining) sequence means, in particular, that an engagement sequence can be defined, that is, it can be set which or which of the tools first or last reach or process a specific area of the cylinder wall.
  • the tool allows integral, depending on the tools used, at least two-stage machining.
  • the first and second tools are rotatably arranged in the tool head.
  • the tools can be mounted via a rolling bearing. According to a preferred embodiment, they are only slidably mounted.
  • the tool head For machining the cylinder, the tool head according to an embodiment, connected or driven by a machine tool or a machining center, etc., set in rotation and retracted into a cylinder.
  • the tools are rotatably arranged or mounted in the tool head, they are automatically set into rotary motion by the contact with the cylinder wall. On a separate drive can therefore be advantageously dispensed with.
  • the processing sequence of the tools By positioning the at least one adjusting tool when driving into a cylinder, the processing sequence of the tools, virtually along a first feed direction, can now advantageously be set.
  • a new positioning of the at least one adjusting tool relative to the or the other tools so that it can be achieved, for example, that maintain the same processing sequence when moving out of the tool head from the crankcase which was also used when driving in.
  • a surface structure generated during retraction is thus not destroyed - possibly by a "wrong" tool sequence - but actually further and / or post-processed.
  • the at least one adjusting tool is arranged in the axial direction, in other words along the axis of rotation of the tool head, with clearance or has an adjustment path.
  • the adjustment takes place, so to speak, automatically when going in or out of the tool head from the respective cylinder to be machined.
  • the size of the adjustment depends on the dimensions of the tool head and is z. B. in a range between 1 and 10 mm.
  • the at least one second tool expediently has at least a slight axial play, which However, not a possible adjustment, but the, in particular rotatable, storage of the tool is used. Conveniently, the position or position of the at least one second tool axially or radially fixed.
  • the tool head is designed to actively adjust the at least one adjusting tool along the axial direction, for example by providing an electric, hydraulic and / or pneumatic, in particular mechanical or kinematic drive, which is designed to displace the at least one adjusting tool in the axial direction or to position.
  • the at least one adjusting tool is a roughening tool
  • the at least one second tool is a forming tool.
  • a plurality of forming tools for example five to ten, and a plurality of roughing tools in the same number circumferentially and alternately provided on the tool head.
  • the tools have a substantially cylindrical (possibly also cone-shaped) base body or tool body, since this shape allows a structurally simple mounting in the tool head. In particular, the rotation of the tools around their respective longitudinal axes is made possible in a very simple manner.
  • the aforementioned game can be adjusted so that the tool head or on a corresponding bearing portion or bearing ring of the tool head, in or on which the tools are arranged, otherwise no further adjustments are required.
  • the tool head has a correspondingly shaped cage for supporting the first and / or second tools.
  • a length of the tool body is in preferred embodiments about 5 to 30 mm, more preferably about 10 to 20 mm. Typical diameters are about 5 to 20 mm, preferably about 8 to 15 mm.
  • the tool head comprises an upper and a lower base plate, between which a cylindrical base body is arranged, in or at which the arrangement and storage, for example in combination with the aforementioned cage, the tools takes place.
  • the aforementioned basic body may be surrounded by an additional bearing ring, which additionally or alternatively serves the arrangement and / or mounting of the tools.
  • the bearing of the tools also, at least partially, via the upper and the lower base plate, wherein the upper base plate expediently has a suitable connection area, for arranging the tool on a tool spindle.
  • the basic structure of the tool is not limited to the aforementioned variants, but, in particular due to the structurally simple basic concept, possible in many ways.
  • the first and the second tool have engagement regions, wherein the engagement regions are preferably cylindrical.
  • the engagement areas are those areas of the tools that are provided for processing and conditioning to the surface to be machined.
  • the first and the second tool on cylindrical body.
  • the basic bodies are slightly inclined or positioned in order to facilitate retraction into a cylindrical body to be machined.
  • the main body are further floating with advantage floating, whereby a certain alignment is possible.
  • the engagement regions preferably have a larger diameter than the otherwise cylindrical basic body of the tools.
  • the engagement areas are thus preferably designed as a kind of paragraph.
  • the engagement regions (of the first and / or second tools) may also be be formed directly on the peripheral surfaces of, in particular cylindrical, basic body of the tools.
  • the training as a paragraph has the advantage that over the length of paragraphs in conjunction with the adjustment very precisely the processing sequence can be adjusted. Diameters of the engagement regions are in preferred embodiments in a range of about 5 to 25 mm.
  • the engagement regions each form effective diameters, wherein the effective diameter of the at least one first tool, in particular of the roughening tool, projects beyond the effective diameter of the at least one second tool, in particular of the forming tool.
  • the fact that the roughening tool travels after the forming tool according to a preferred embodiment, first a deformation and then the roughening.
  • the aforementioned excess is in a range of about 0.01 to 1 mm, more preferably in a range of about 0.02 to 0.5 mm.
  • the effective diameters are according to various embodiments, in particular for the processing of crankcases / cylinders of car engines, at about 70 to 100 mm.
  • the diameters may also be significantly smaller or larger, or significantly larger in the field of commercial vehicle technology or in large engines.
  • the basic structure does not change.
  • the different effective diameters can be realized by a different arrangement of the tools in the tool head or by different diameters of the tools themselves or their engagement areas or by the configuration or shape of the first and second tools, see. the aforementioned conical tool body.
  • the at least one second tool is arranged radially displaceable.
  • the at least one second tool has a conical base body which rests on a corresponding conical section of the tool head. Fes supported and is arranged on this adjustable or movable along the axis of rotation.
  • the conical body is expediently along a first feed direction, which corresponds to a direction when driving in, for example, a cylinder, tapered, so that when driving into a cylinder, the at least one second tool is pressed radially outward.
  • a forming tool is thus advantageously a forming the cylinder wall, in particular the introduced there webs, grooves, etc. when driving into the cylinder.
  • the at least one second tool moves back, so to speak.
  • the at least one first tool has a cylindrical base body, wherein the engagement region can be formed as a shoulder or directly on the base body. Due to the displaceability of the at least one first tool along the feed direction, it is ensured that the cylinder wall is roughened when it leaves the cylinder.
  • the at least one second tool also has a cylindrical base body.
  • the tool head is used in particular during the activation of cylinder inner surfaces in the thermal coating, in particular during the further processing of a cylinder after a machining of the cylinder inner wall.
  • grooves / webs are introduced for activating the cylinder wall for the subsequent coating.
  • the grooves, in particular for producing undercuts, are not only deformed with the present tool, but also the intervening webs are structured by the roughening tools, whereby an optimal micro- as well as makroverklamm réelle with later applied coating, for example by means of thermal spraying, he follows.
  • the engagement region of the first tool in particular therefore of the roughening tool, is coated, in particular diamond-coated or corundum-coated, or formed by a coating.
  • the engagement region has elevations, projections, grooves, grooves and / or the like.
  • a grain diameter in a diamond coating is preferably selected between D91 and D301.
  • the coating is harder than the material to be formed formed.
  • the coating shows no affinity for the material to be formed.
  • the engagement region of the at least one second tool expediently has a substantially smooth or even surface.
  • the first and / or the second tool made of hard metal.
  • the first and / or the second tool made of hard metal.
  • the axial mobility and / or a length of the engagement regions are dimensioned such that the engagement regions of the roughening tools and the forming tools in an end position overlap or do not overlap. It is meant with the end position of the maximum travel of the adjusting tool in one or the other direction.
  • the adjustment can also be designed so that, for example, a section of a cylinder - by the rotation of the tool head - alternately by a forming tool and then by a roughening tool, etc. is processed. Again, however, it can be ensured that a certain point of the cylinder "sees" a roughening tool last.
  • the tool head comprises a drive unit for driving one or more first and / or second tools.
  • the tool head comprises a cooling device.
  • the cooling device is designed to cool the circumferentially arranged tools.
  • Such a cooling device is particularly advantageous when using coated roughening tools, such as diamond-coated roughening tools, since this can ensure that the coating, for example in the form of diamonds or even corundum, is held on the corresponding tool.
  • Typical coolant flows operate at a pressure of up to 80 bar.
  • the coolant flow may be used to drive the tools.
  • the rotatably arranged or mounted tools are, so to speak, indirectly driven by the rotation of the tool head relative to the stationary cylinder wall, according to one embodiment. This results in driving into the cylinder in a very strong speed gradient.
  • a drive or a certain pre-drive which offset the tools at least in a certain rotational movement, has shown to be extremely advantageous with regard to the wear behavior.
  • the invention is also directed to a method for machining an inner surface of a cylinder, in particular a cylinder of an internal combustion engine, comprising the steps:
  • a tool head which has a rotation axis and a plurality of circumferentially arranged tools
  • the method comprises the step: - Changing the order of the tools at least during or for extension out of the cylinder.
  • At least one tool is a roughening tool and at least one tool is a forming tool, the method comprising the step:
  • This arrangement can be realized by a corresponding adjustment mechanism of the tool head.
  • the arrangement is realized in a particularly advantageous manner by a play-related mounting of the roughening tools, as a result of which the abovementioned setting can, as it were, be automatic.
  • the method comprises the steps:
  • the surface structure comprises, as already indicated, for example, a plurality of grooves, grooves, threads or spirals, which were preferably mechanically introduced.
  • the structuring can also take place by means of suitable laser technology.
  • the thermal spraying is used for coating, wherein, for example, the so-called Flame spraying or the plasma spraying or arc spraying are used.
  • powder and / or wire particles with high thermal and kinetic energy are thrown or sprayed onto the surface of the substrate to be coated. Coating takes place after machining the cylinder wall with the tool head.
  • the invention is further directed to a use of a tool head according to the invention for producing an internal combustion engine or a crankcase.
  • Fig. 1 a partial plan view of a tool head along a
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of a tool head to illustrate the functionality of the adjusting tool.
  • FIG. 1 shows a tool head 10 with a plurality of circumferentially arranged first and second tools 20 and 22 in its left half of the image along an axis of rotation R, wherein a roughing tool 24 and a forming tool 22 can be seen alternately.
  • dashed A cylinder wall 50 which is machined by means of the tool head 10, is illustrated.
  • a roughing tool 24 and a forming tool 22 with their respective engagement areas 23 and 25 are shown sketchily in the right-hand half of the drawing, it being understood that the engagement area 25 of the roughening tool 24 projects beyond the engagement area 23 of the forming tool 22 by a radial offset d.
  • an effective diameter D24 of the roughening tool 24 is greater than an effective diameter D22 of the forming tool 22.
  • Typical values are in a range of approximately 0.01 to 1 mm. For better orientation, the course of the axis of rotation is still sketched by the reference symbol R.
  • Fig. 2 now shows in its left half of a tool head 10, comprising an upper and a lower base plate 13, between which a cylindrical base body 12 is arranged.
  • the reference numeral 14, a bearing portion or a bearing ring 14 is outlined, which among other things, the storage of the tools 22, 24 is used.
  • the configuration comprising the main body 12 and the base plates 13 and the bearing portion 14 is to be understood as an example only.
  • the arrangement or storage of the tools 22, 24 can be done in many ways.
  • the axial mobility or the axial play along the axis of rotation R can be achieved in a constructive manner in various ways.
  • the second serves to visualize the mode of operation of the first tool or adjusting tool, in this case a roughening tool 24, in the right-hand half of the figure.
  • the tool head is directed downwards along the feed direction V1 (in the middle image area), for example when the tool head 10 moves into a cylinder, this leads to the adjustment tool, in particular the roughening tool 24, moving rearward with respect to the feed direction V1 this results in an axial displacement x.
  • V2 sketched in the right half of the picture (see reference numeral V2) takes place, automatically (or by the provision of an adjusting device), a realignment of the adjusting tool or the roughening tool 24 so that this in relation to the forming Tool 22 (re-runs).
  • the axial position / position of the at least one second tool 22 is maintained. As a result, first a forming and then a roughening done.
  • the automatic alignment can be carried out in particular by way of a play-related mounting of the corresponding tool base body 26. It can advantageously be ensured that the cylinder wall is always roughened as the last processing step, at least in this embodiment.

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Abstract

The invention relates to a tool head (10) comprising a rotational axis (R), wherein at least one first tool (24) and at least one second tool (22) are mounted on the periphery of the tool head, and wherein the at least one first tool (24) is an adjusting tool (24) which is arranged in an axially movable manner such that an axial position relative to the at least one second tool (22) can be adjusted.

Description

Werkzeugkopf  tool head
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkzeugkopf, ein Verfahren zum Bearbeiten einer Innenfläche eines Zylinders sowie eine Verwendung eines Werkzeugkopfes. The present invention relates to a tool head, a method for machining an inner surface of a cylinder and a use of a tool head.
Bei den in Rede stehenden Zylindern handelt es sich insbesondere um die Zylinder von Verbrennungskraftmaschinen. Es ist Stand der Technik, die Zylinderinnenflächen, insbesondere von Aluminiumkurbelgehäusen, mit einer Beschichtung zu versehen, aufgebracht beispielsweise mittels eines thermischen Spritzverfahrens, wobei diesem Beschichtungsprozess eine Aktivierung der Zylinderinnenfläche vorausgeht, um die Haftung der Beschichtung zu gewährleisten. In diesem Zusammenhang ist es bekannt, die Zylinderlaufflächen vor der Beschichtung mittels Hochdruckwasserstrahltechnik aufzu- rauen. Dieses Verfahren ist allerdings stark abhängig von der Gussqualität. Zudem ist der prozessbedingt nötige Investitions-, Energie- und Ressourceneinsatz problematisch. Ein jüngerer Ansatz besteht in einer mechanischen Bearbeitung der Zylinderwand vor dem Beschichten, insbesondere beispielsweise in einem Einbringen von Nuten, welche in einem anschließendem Umform- oder Verformungsschritt ggf. noch derart verformt werden, dass Hinterschnitte entstehen, welche ein Verklammern mit der Beschichtung ermöglichen sollen. Damit können unter Umständen zwar einige der vorgenannten Nachteile beseitigt werden. Die Schwierigkeit besteht allerdings darin, sicherzustellen, dass die Beschichtung über die gesamte Betriebsdauer zuverlässig hält. The cylinders in question are, in particular, the cylinders of internal combustion engines. It is state of the art to provide the cylinder inner surfaces, in particular of aluminum crankcases, with a coating applied, for example by means of a thermal spraying method, wherein this coating process is preceded by an activation of the cylinder inner surface in order to ensure the adhesion of the coating. In this context, it is known to roughen the cylinder surfaces before coating by means of high pressure water jet technology. However, this process is highly dependent on the casting quality. In addition, the process-related investment, energy and resource use is problematic. A more recent approach consists in a mechanical processing of the cylinder wall before coating, in particular, for example, in an introduction of grooves, which may possibly be deformed in a subsequent forming or deformation step so that undercuts are formed, which should allow a clinging with the coating. Thus, although some of the aforementioned disadvantages may be eliminated under certain circumstances. However, the difficulty is to ensure that the coating will last reliably over the entire service life.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Werkzeugkopf, ein Verfahren zum Bearbeiten einer Innenfläche eines Zylinders sowie eine Verwendung eines Werkzeugkopfes anzugeben, welche die vorgenannten Nachteile beseitigen und dabei einfach und kostengünstig realisierbar sind. Diese Aufgabe wird durch einen Werkzeugkopf gemäß Anspruch 1 , durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 1 sowie durch eine Verwendung gemäß Anspruch 15 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren. It is therefore an object of the present invention to provide a tool head, a method for processing an inner surface of a cylinder and a use of a tool head, which eliminate the aforementioned disadvantages and are easy and inexpensive to implement. This object is achieved by a tool head according to claim 1, by a method according to claim 1 1 and by a use according to claim 15. Further advantages and features will become apparent from the dependent claims and the description and the accompanying figures.
Erfindungsgemäß sind an einem Werkzeugkopf, welcher eine Rotationsachse aufweist, umfänglich zumindest ein erstes und zumindest ein zweites Werkzeug, insbesondere drehbar, angeordnet, wobei das zumindest eine erste Werkzeug ein Verstellwerkzeug ist, welches derart axial beweglich angeordnet ist, dass eine axiale Position relativ zu dem zumindest einen zweiten Werkzeug eingestellt werden kann. Mit anderen Worten ist das Verstellwerkzeug derart entlang einer Vorschubrichtung des Werkzeugkopfes bzw. entlang der vorgenannten Rotationsachse beweglich angeordnet, dass eine Bearbeitungsreihenfolge entlang der Rotationsachse/Vorschubrichtung eingestellt werden kann. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine Bearbeitung ein Vor- und Zurückfahren bzw. ein Hinein- und Hinausfahren beinhaltet, wie dies bei der Bearbeitung eines Zylinders eines Kurbelgehäuses einer Verbrennungskraftmaschine der Fall ist. According to the invention, at least one first and at least one second tool, in particular rotatable, are arranged on a tool head, which has an axis of rotation, wherein the at least one first tool is an adjusting tool, which is arranged so axially movable that an axial position relative to the at least a second tool can be adjusted. In other words, the adjusting tool is arranged such along a feed direction of the tool head or along the aforementioned axis of rotation such that a processing sequence along the axis of rotation / feed direction can be adjusted. This is particularly advantageous when a machining includes a forward and backward driving or a driving in and out, as is the case when machining a cylinder of a crankcase of an internal combustion engine.
Dabei ist mit dem Begriff Position bzw. (Bearbeitungs-)Reihenfolge insbesondere gemeint, dass eine Eingriffsreihenfolge festgelegt werden kann, dass also einstellbar ist, welches bzw. welche der Werkzeuge zuerst bzw. auch als letztes einen bestimmten Bereich der Zylinderwand erreichen bzw. bearbeiten. Insofern ermöglicht das Werkzeug integral, abhängig von den verwendeten Werkzeugen, eine zumindest zweistufige Bearbeitung. In this case, the term position or (machining) sequence means, in particular, that an engagement sequence can be defined, that is, it can be set which or which of the tools first or last reach or process a specific area of the cylinder wall. In this respect, the tool allows integral, depending on the tools used, at least two-stage machining.
Zweckmäßigerweise sind die ersten und zweiten Werkzeuge drehbar in dem Werkzeugkopf angeordnet. Die Werkzeuge können über eine Wälzlagerung gelagert sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind sie lediglich gleitgelagert angeordnet. Zur Bearbeitung des Zylinders wird der Werkzeugkopf gemäß eine Ausführungsform, verbunden bzw. angetrieben über eine Werkzeugmaschine oder ein Bearbeitungszentrum etc., in Rotation versetzt und in einen Zylinder eingefahren. Vorteilhafterweise werden die Werkzeuge, da sie drehbar in dem Werkzeugkopf angeordnet bzw. gelagert sind, durch den Kontakt mit der Zylinderwand hierbei automatisch in eine Drehbewegung versetzt. Auf einen eigenen Antrieb kann daher vorteilhafterweise verzichtet werden. Conveniently, the first and second tools are rotatably arranged in the tool head. The tools can be mounted via a rolling bearing. According to a preferred embodiment, they are only slidably mounted. For machining the cylinder, the tool head according to an embodiment, connected or driven by a machine tool or a machining center, etc., set in rotation and retracted into a cylinder. Advantageously, since the tools are rotatably arranged or mounted in the tool head, they are automatically set into rotary motion by the contact with the cylinder wall. On a separate drive can therefore be advantageously dispensed with.
Durch die Positionierung des zumindest einen Verstellwerkzeugs beim Hineinfahren in einen Zylinder, kann nun mit Vorteil die Bearbeitungsreihenfolge der Werkzeuge, quasi entlang einer ersten Vorschubrichtung, eingestellt werden. Beim Hinausfahren, sozusagen entlang einer zweiten Vorschubrichtung, welche der ersten Vorschubrichtung entgegengerichtet ist, erfolgt eine neue Positionierung des zumindest einen Verstellwerkzeugs relativ zu dem oder den anderen Werkzeugen, sodass beispielsweise erreicht werden kann, dass beim Herausfahren des Werkzeugkopfes aus dem Kurbelgehäuse die gleiche Bearbeitungsreihenfolge beibehalten wird, welche auch beim Hineinfahren verwendet wurde. Eine beim Hineinfahren erzeugte Oberflächenstruktur wird also nicht - durch eine ggf.„falsche" Werkzeugreihenfolge - zerstört, sondern tatsächlich weiter- und/oder nachbearbeitet. By positioning the at least one adjusting tool when driving into a cylinder, the processing sequence of the tools, virtually along a first feed direction, can now advantageously be set. When driving out, so to speak, along a second feed direction, which is directed counter to the first feed direction, a new positioning of the at least one adjusting tool relative to the or the other tools, so that it can be achieved, for example, that maintain the same processing sequence when moving out of the tool head from the crankcase which was also used when driving in. A surface structure generated during retraction is thus not destroyed - possibly by a "wrong" tool sequence - but actually further and / or post-processed.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das zumindest eine Verstellwerkzeug in axialer Richtung, mit anderen Worten entlang der Rotationsachse des Werkzeugkopfes gesehen, mit Spiel angeordnet bzw. weist einen Verstellweg auf. Dadurch ist es möglich, ohne irgendeinen mechanischen Verstellmechanismus oder dergleichen die Ausrichtung und damit Verstellung des Verstellwerkzeugs zu realisieren. Die Verstellung erfolgt sozusagen automatisch beim Hinein- oder Hinausfahren des Werkzeugkopfes aus dem jeweils zu bearbeitenden Zylinder. Die Größe des Verstellwegs ist von den Maßen des Werkzeugkopfes abhängig und liegt z. B. in einem Bereich zwischen 1 und 10 mm. Auch das zumindest eine zweite Werkzeug weist zweckmäßigerweise ein zumindest geringes axiales Spiel auf, welches aller- dings nicht einer etwaigen Verstellung, sondern der, insbesondere drehbaren, Lagerung des Werkzeugs dient. Zweckmäßigerweise ist die Position bzw. Lage des zumindest einen zweiten Werkzeugs axial bzw. auch radial festgelegt. According to a preferred embodiment, the at least one adjusting tool is arranged in the axial direction, in other words along the axis of rotation of the tool head, with clearance or has an adjustment path. This makes it possible, without any mechanical adjustment mechanism or the like to realize the alignment and thus adjustment of the adjusting tool. The adjustment takes place, so to speak, automatically when going in or out of the tool head from the respective cylinder to be machined. The size of the adjustment depends on the dimensions of the tool head and is z. B. in a range between 1 and 10 mm. Also, the at least one second tool expediently has at least a slight axial play, which However, not a possible adjustment, but the, in particular rotatable, storage of the tool is used. Conveniently, the position or position of the at least one second tool axially or radially fixed.
Alternativ ist der Werkzeugkopf ausgelegt, das zumindest eine Verstellwerkzeug entlang der axialen Richtung aktiv zu verstellen, beispielsweise durch Vorsehen eines elektrischen, hydraulischen und/oder pneumatischen, insbesondere mechanischen oder kinematischen, Antriebs, welcher ausgelegt ist, das zumindest eine Verstellwerkzeug in axialer Richtung zu verlagern bzw. zu positionieren. Alternatively, the tool head is designed to actively adjust the at least one adjusting tool along the axial direction, for example by providing an electric, hydraulic and / or pneumatic, in particular mechanical or kinematic drive, which is designed to displace the at least one adjusting tool in the axial direction or to position.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das zumindest eine Verstellwerkzeug ein Aufrauwerkzeug, wobei das zumindest eine zweite Werkzeug ein Umformwerkzeug ist. Besonders bevorzugt sind eine Vielzahl von Um- formwerkzeugen, beispielsweise fünf bis zehn, sowie eine Vielzahl von Auf- rauwerkzeugen in derselben Zahl umfänglich und abwechselnd an dem Werkzeugkopf vorgesehen. Alternative Konfigurationen sind ebenfalls denkbar. Bevorzugt weisen die Werkzeuge einen im Wesentlichen zylindrischen (ggf. auch kegelförmigen) Grundkörper bzw. Werkzeugkörper auf, da diese Form eine konstruktiv einfache Lagerung in dem Werkzeugkopf ermöglicht. Insbesondere wird dadurch auf sehr einfache Weise die Drehbarkeit der Werkzeuge um ihre jeweiligen Längsachsen ermöglicht. Über die Länge der zylindrischen Werkzeugkörper kann zudem sehr leicht das vorgenannte Spiel eingestellt werden, sodass am Werkzeugkopf bzw. an einem entsprechenden Lagerabschnitt oder Lagerring des Werkzeugkopfes, in oder an welchem die Werkzeuge angeordnet sind, sonst weiter keine Anpassungen erforderlich sind. Bevorzugt weist der Werkzeugkopf einen entsprechend ausgebildeten Käfig zur Lagerung der ersten und/oder zweiten Werkzeuge auf. Eine Länge der Werkzeugkörper beträgt bei bevorzugten Ausführungsformen etwa 5 bis 30 mm, besonders bevorzugt etwa 10 bis 20 mm. Typische Durchmesser liegen bei etwa 5 bis 20 mm, bevorzugt bei etwa 8 bis 15 mm. Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Werkzeugkopf eine obere und eine untere Grundplatte, zwischen welchen ein zylindrischer Grundkörper angeordnet ist, in oder an welchem die Anordnung und Lagerung, beispielsweise in Kombination mit dem vorgenannten Käfig, der Werkzeuge erfolgt. Alternativ kann der vorgenannte Grundkörper von einem zusätzlichen Lagerring umgeben sein, welcher zusätzlich oder alternativ der Anordnung und/oder Lagerung der Werkzeuge dient. Weiter alternativ kann die Lagerung der Werkzeuge auch, zumindest teilweise, über die obere und die untere Grundplatte erfolgen, wobei die obere Grundplatte zweckmäßigerweise einen geeigneten Anschlussbereich aufweist, zur Anordnung des Werkzeugs an einer Werkzeugspindel. Der Grundaufbau des Werkzeugs ist nicht auf die vorgenannten Varianten beschränkt, sondern, insbesondere aufgrund des konstruktiv einfachen Grundkonzeptes, auf vielerlei Arten möglich. According to a preferred embodiment, the at least one adjusting tool is a roughening tool, wherein the at least one second tool is a forming tool. Particularly preferred are a plurality of forming tools, for example five to ten, and a plurality of roughing tools in the same number circumferentially and alternately provided on the tool head. Alternative configurations are also conceivable. Preferably, the tools have a substantially cylindrical (possibly also cone-shaped) base body or tool body, since this shape allows a structurally simple mounting in the tool head. In particular, the rotation of the tools around their respective longitudinal axes is made possible in a very simple manner. Over the length of the cylindrical tool body also very easily the aforementioned game can be adjusted so that the tool head or on a corresponding bearing portion or bearing ring of the tool head, in or on which the tools are arranged, otherwise no further adjustments are required. Preferably, the tool head has a correspondingly shaped cage for supporting the first and / or second tools. A length of the tool body is in preferred embodiments about 5 to 30 mm, more preferably about 10 to 20 mm. Typical diameters are about 5 to 20 mm, preferably about 8 to 15 mm. According to one embodiment, the tool head comprises an upper and a lower base plate, between which a cylindrical base body is arranged, in or at which the arrangement and storage, for example in combination with the aforementioned cage, the tools takes place. Alternatively, the aforementioned basic body may be surrounded by an additional bearing ring, which additionally or alternatively serves the arrangement and / or mounting of the tools. Further alternatively, the bearing of the tools also, at least partially, via the upper and the lower base plate, wherein the upper base plate expediently has a suitable connection area, for arranging the tool on a tool spindle. The basic structure of the tool is not limited to the aforementioned variants, but, in particular due to the structurally simple basic concept, possible in many ways.
Gemäß einer Ausführungsform weisen das erste und das zweite Werkzeug Eingriffsbereiche auf, wobei die Eingriffsbereiche bevorzugt zylindrisch ausgebildet sind. Bei den Eingriffsbereichen handelt es sich um diejenigen Bereiche der Werkzeuge, welche zur Bearbeitung und Anlage an die zu bearbeitende Oberfläche vorgesehen sind. According to one embodiment, the first and the second tool have engagement regions, wherein the engagement regions are preferably cylindrical. The engagement areas are those areas of the tools that are provided for processing and conditioning to the surface to be machined.
Zweckmäßigerweise, da günstig zu fertigen, weisen das erste und das zweite Werkzeug zylindrische Grundkörper auf. Gemäß einer Ausführungsform sind die Grundkörper leicht schräg angestellt bzw. positioniert, um ein Einfahren in einen zu bearbeitenden zylindrischen Körper zu erleichtern. Hierzu sind die Grundkörper weiter mit Vorteil schwimmend gelagert, wodurch eine gewisse Ausrichtung ermöglicht wird. Conveniently, as low to manufacture, the first and the second tool on cylindrical body. According to one embodiment, the basic bodies are slightly inclined or positioned in order to facilitate retraction into a cylindrical body to be machined. For this purpose, the main body are further floating with advantage floating, whereby a certain alignment is possible.
Bevorzugt weisen die Eingriffsbereiche einen größeren Durchmesser als die im Übrigen zylindrischen Grundkörper der Werkzeuge auf. Die Eingriffsbereiche sind damit bevorzugt als eine Art Absatz ausgebildet. Alternativ können die Eingriffsbereiche (der ersten und/oder zweiten Werkzeuge) aber auch direkt an den Umfangsflächen der, insbesondere zylindrischen, Grundkörper der Werkzeuge ausgebildet sein. Die Ausbildung als Absatz bringt den Vorteil mit sich, dass über die Länge der Absätze im Zusammenspiel mit dem Verstellweg sehr exakt die Bearbeitungsreihenfolge eingestellt werden kann. Durchmesser der Eingriffsbereiche liegen in bevorzugten Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 5 bis 25 mm. The engagement regions preferably have a larger diameter than the otherwise cylindrical basic body of the tools. The engagement areas are thus preferably designed as a kind of paragraph. Alternatively, however, the engagement regions (of the first and / or second tools) may also be be formed directly on the peripheral surfaces of, in particular cylindrical, basic body of the tools. The training as a paragraph has the advantage that over the length of paragraphs in conjunction with the adjustment very precisely the processing sequence can be adjusted. Diameters of the engagement regions are in preferred embodiments in a range of about 5 to 25 mm.
Bevorzugt formen die Eingriffsbereiche jeweils Wirkdurchmesser, wobei der Wirkdurchmesser des zumindest einen ersten Werkzeugs, insbesondere des Aufrauwerkzeugs, den Wirkdurchmesser des zumindest einen zweiten Werkzeugs, insbesondere des Umformwerkzeugs, überragt. Dadurch dass das Aufrauwerkzeug dem Umformwerkzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nachläuft, erfolgt zunächst eine Umformung und im Anschluss die Aufrauung. In bevorzugten Ausführungsformen liegt das vorgenannte Übermaß in einem Bereich von etwa 0,01 bis 1 mm, besonders bevorzugt in einem Bereich von etwa 0,02 bis 0,5 mm. Die Wirkdurchmesser liegen gemäß verschiedener Ausführungsformen, insbesondere für die Bearbeitung von Kurbelgehäusen/Zylindern von PKW-Motoren, bei etwa 70 bis 100 mm. Bei Motorradmotoren können die Durchmesser beispielsweise auch deutlich kleiner oder größer ausfallen bzw. im Bereich der Nutzfahrzeugtechnik oder bei Großmotoren auch deutlich größer. Der Grundaufbau ändert sich dadurch allerdings nicht. Die unterschiedlichen Wirkdurchmesser können durch eine unterschiedliche Anordnung der Werkzeuge in dem Werkzeugkopf realisiert werden oder durch unterschiedliche Durchmesser der Werkzeuge selbst bzw. deren Eingriffsbereiche bzw. auch durch die Ausgestaltung oder Form der ersten und zweiten Werkzeuge, vgl. die vorgenannten konischen Werkzeuggrundkörper. Preferably, the engagement regions each form effective diameters, wherein the effective diameter of the at least one first tool, in particular of the roughening tool, projects beyond the effective diameter of the at least one second tool, in particular of the forming tool. The fact that the roughening tool travels after the forming tool according to a preferred embodiment, first a deformation and then the roughening. In preferred embodiments, the aforementioned excess is in a range of about 0.01 to 1 mm, more preferably in a range of about 0.02 to 0.5 mm. The effective diameters are according to various embodiments, in particular for the processing of crankcases / cylinders of car engines, at about 70 to 100 mm. For motorcycle engines, for example, the diameters may also be significantly smaller or larger, or significantly larger in the field of commercial vehicle technology or in large engines. However, the basic structure does not change. The different effective diameters can be realized by a different arrangement of the tools in the tool head or by different diameters of the tools themselves or their engagement areas or by the configuration or shape of the first and second tools, see. the aforementioned conical tool body.
Gemäß einer Ausführungsform ist das zumindest eine zweite Werkzeug radial verlagerbar angeordnet. Hierzu ist weist gemäß einer Ausführungsform das zumindest eine zweite Werkzeug einen konischen Grundkörper auf, welcher sich auf einem entsprechenden konischen Abschnitt des Werkzeugkop- fes abstützt und auf diesem verstellbar bzw. beweglich entlang der Rotationsachse angeordnet ist. Der konische Grundkörper ist dabei zweckmäßigerweise entlang einer ersten Vorschubrichtung, welche einer Richtung beim Hineinfahren in beispielsweise einen Zylinder entspricht, sich verjüngend ausgebildet, sodass beim Hineinfahren in einen Zylinder das zumindest eine zweite Werkzeug radial nach außen gedrückt wird. Bei der Ausgestaltung als Umformwerkzeug erfolgt damit mit Vorteil ein Umformen der Zylinderwand, insbesondere der dort eingebrachten Stege, Nuten etc. beim Hineinfahren in den Zylinder. Beim Herausfahren aus dem Zylinder fährt das zumindest eine zweite Werkzeug quasi zurück. According to one embodiment, the at least one second tool is arranged radially displaceable. For this purpose, according to one embodiment, the at least one second tool has a conical base body which rests on a corresponding conical section of the tool head. Fes supported and is arranged on this adjustable or movable along the axis of rotation. The conical body is expediently along a first feed direction, which corresponds to a direction when driving in, for example, a cylinder, tapered, so that when driving into a cylinder, the at least one second tool is pressed radially outward. In the embodiment as a forming tool is thus advantageously a forming the cylinder wall, in particular the introduced there webs, grooves, etc. when driving into the cylinder. When moving out of the cylinder, the at least one second tool moves back, so to speak.
Bevorzugt weist das zumindest eine erste Werkzeug einen zylindrischen Grundkörper auf, wobei der Eingriffsbereich als Absatz oder auch direkt an dem Grundkörper ausgebildet sein kann. Durch die Verlagerbarkeit des zumindest einen ersten Werkzeugs entlang der Vorschubrichtung wird sichergestellt, dass beim Hinausfahren aus dem Zylinder zuletzt ein Aufrauen der Zylinderwand erfolgt. Wie erwähnt, weist auch das zumindest eine zweite Werkzeug einen zylindrischen Grundkörper auf. Preferably, the at least one first tool has a cylindrical base body, wherein the engagement region can be formed as a shoulder or directly on the base body. Due to the displaceability of the at least one first tool along the feed direction, it is ensured that the cylinder wall is roughened when it leaves the cylinder. As mentioned, the at least one second tool also has a cylindrical base body.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass der Werkzeugkopf insbesondere im Rahmen der Aktivierung von Zylinderinnenflächen bei der thermischen Beschich- tung Verwendung findet, insbesondere bei der weiteren Bearbeitung eines Zylinders nach einer spanenden Bearbeitung der Zylinderinnenwand. Bei der vorgenannten spanenden Bearbeitung werden zur Aktivierung der Zylinderwand für die spätere Beschichtung beispielsweise Nuten/Stege eingebracht. Bevorzugt werden die Nuten, insbesondere zum Erzeugen von Hinterschnitten, mit dem vorliegenden Werkzeug nun nicht nur verformt, sondern auch die dazwischenliegenden Stege durch die Aufrauwerkzeuge strukturiert, wodurch eine optimale Mikro- wie auch Makroverklammerung mit der später aufzubringenden Beschichtung, aufgebracht beispielsweise mittels thermischen Spritzens, erfolgt. Gemäß einer Ausführungsform ist der Eingriffsbereich des ersten Werkzeugs, insbesondere also des Aufrauwerkzeugs, beschichtet, insbesondere diamant- oder korundbeschichtet, bzw. durch eine Beschichtung gebildet. Alternativ oder zusätzlich weist der Eingriffsbereich Erhebungen, Vorsprünge, Riefen, Rillen und/oder dergleichen auf. Ein Korndurchmesser bei einer Diamantbeschichtung ist bevorzugt zwischen D91 und D301 gewählt. Bevorzugt ist die Beschichtung härter als der umzuformende Werkstoff ausgebildet. Bevorzugt zeigt die Beschichtung keine Affinität zum umzuformenden Werkstoff. It should be mentioned at this point that the tool head is used in particular during the activation of cylinder inner surfaces in the thermal coating, in particular during the further processing of a cylinder after a machining of the cylinder inner wall. In the aforementioned machining, for example, grooves / webs are introduced for activating the cylinder wall for the subsequent coating. The grooves, in particular for producing undercuts, are not only deformed with the present tool, but also the intervening webs are structured by the roughening tools, whereby an optimal micro- as well as makroverklammerung with later applied coating, for example by means of thermal spraying, he follows. According to one embodiment, the engagement region of the first tool, in particular therefore of the roughening tool, is coated, in particular diamond-coated or corundum-coated, or formed by a coating. Alternatively or additionally, the engagement region has elevations, projections, grooves, grooves and / or the like. A grain diameter in a diamond coating is preferably selected between D91 and D301. Preferably, the coating is harder than the material to be formed formed. Preferably, the coating shows no affinity for the material to be formed.
Der Eingriffsbereich des zumindest einen zweiten Werkzeugs weist zweckmäßigerweise eine im Wesentlichen glatte oder ebene Oberfläche auf. The engagement region of the at least one second tool expediently has a substantially smooth or even surface.
Bevorzugt sind das erste und/oder das zweite Werkzeug aus Hartmetall. Vorteilhafterweise können damit extrem hohe Werkzeugstandzeiten realisiert werden. Preferably, the first and / or the second tool made of hard metal. Advantageously, thus extremely high tool life can be realized.
Gemäß einer Ausführungsform sind die axiale Beweglichkeit und/oder eine Länge der Eingriffsbereiche derart bemessen, dass sich die Eingriffsbereiche der Aufrauwerkzeuge und der Umformwerkzeuge in einer Endstellung überlappen bzw. nicht überlappen. Dabei ist mit der Endstellung der maximale Verfahrweg des Verstellwerkzeugs in die eine oder in die andere Richtung gemeint. Abhängig von der Länge der Eingriffsbereiche bzw. abhängig von dem maximalen Verstellweg entlang der axialen Richtung kann der Werkzeugkopf dahingehend ausgelegt werden, dass ein Eingriff der unterschiedlichen Werkzeuge, bezogen auf die Rotationsachse, sozusagen komplett nacheinander erfolgt oder auch nicht. Die Verstellung kann auch so ausgelegt sein, dass beispielsweise ein Abschnitt eines Zylinders - durch die Rotation des Werkzeugkopfes - abwechselnd von einem Umformwerkzeug und dann von einem Aufrauwerkzeug etc. bearbeitet wird. Auch hierbei kann allerdings sichergestellt werden, dass eine bestimmte Stelle des Zylinders als letztes ein Aufrauwerkzeug„sieht". Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Werkzeugkopf eine Antriebseinheit zum Antrieb eines oder mehrerer erster und/oder zweiter Werkzeuge. According to one embodiment, the axial mobility and / or a length of the engagement regions are dimensioned such that the engagement regions of the roughening tools and the forming tools in an end position overlap or do not overlap. It is meant with the end position of the maximum travel of the adjusting tool in one or the other direction. Depending on the length of the engagement regions or depending on the maximum displacement along the axial direction of the tool head can be interpreted to the effect that an engagement of the different tools, based on the axis of rotation, so to speak completely sequentially or not. The adjustment can also be designed so that, for example, a section of a cylinder - by the rotation of the tool head - alternately by a forming tool and then by a roughening tool, etc. is processed. Again, however, it can be ensured that a certain point of the cylinder "sees" a roughening tool last. According to one embodiment, the tool head comprises a drive unit for driving one or more first and / or second tools.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Werkzeugkopf eine Kühleinrichtung. Insbesondere ist die Kühleinrichtung ausgelegt, die umfänglich angeordneten Werkzeuge zu kühlen. Eine derartige Kühleinrichtung ist insbesondere bei der Verwendung von beschichteten Aufrauwerkzeugen, wie beispielsweise diamantbeschichteten Aufrauwerkzeugen, von Vorteil, da dadurch sichergestellt werden kann, dass die Beschichtung, beispielsweise in Form der Diamanten oder auch Korund, auf dem entsprechenden Werkzeug hält. Typische Kühlmittelströme arbeiten dabei mit einem Druck von bis zu 80 bar. Gemäß einer Ausführungsform kann der Kühlmittelstrom zum Antrieb der Werkzeuge verwendet werden. Wie eingangs erwähnt, werden die drehbar angeordneten bzw. gelagerten Werkzeuge gemäß einer Ausführungsform sozusagen indirekt durch die Drehung des Werkzeugkopfes gegenüber der stillstehenden Zylinderwand angetrieben. Dies resultiert beim Hineinfahren in den Zylinder in einem sehr starken Drehzahlgradienten. Insofern hat sich ein Antrieb bzw. ein gewisser Vorantrieb, welcher die Werkzeuge zumindest in eine gewisse Drehbewegung versetzt, als äußerst vorteilhaft hinsichtlich des Verschleißverhaltens gezeigt. According to one embodiment, the tool head comprises a cooling device. In particular, the cooling device is designed to cool the circumferentially arranged tools. Such a cooling device is particularly advantageous when using coated roughening tools, such as diamond-coated roughening tools, since this can ensure that the coating, for example in the form of diamonds or even corundum, is held on the corresponding tool. Typical coolant flows operate at a pressure of up to 80 bar. According to one embodiment, the coolant flow may be used to drive the tools. As mentioned in the introduction, the rotatably arranged or mounted tools are, so to speak, indirectly driven by the rotation of the tool head relative to the stationary cylinder wall, according to one embodiment. This results in driving into the cylinder in a very strong speed gradient. In this respect, a drive or a certain pre-drive, which offset the tools at least in a certain rotational movement, has shown to be extremely advantageous with regard to the wear behavior.
Die Erfindung richtet sich auch auf ein Verfahren zur Bearbeitung einer Innenfläche eines Zylinders, insbesondere eines Zylinders einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend die Schritte: The invention is also directed to a method for machining an inner surface of a cylinder, in particular a cylinder of an internal combustion engine, comprising the steps:
- Bereitstellen eines Werkzeugkopfes, welcher eine Rotationsachse und eine Vielzahl von umfänglich angeordneten Werkzeugen aufweist; - Providing a tool head, which has a rotation axis and a plurality of circumferentially arranged tools;
- Bevorzugt Drehen des Werkzeugkopfes und Einfahren in einen Zylinder zum Bearbeiten einer Zylinderwand; - Preferably rotating the tool head and retracting into a cylinder for machining a cylinder wall;
- Verändern einer axialen Position zumindest eines Werkzeugs relativ zu dem oder den anderen Werkzeugen zum Einstellen einer Bearbeitungsreihenfolge.  - Changing an axial position of at least one tool relative to the one or other tools for setting a processing order.
Zweckmäßigerweise umfasst das Verfahren den Schritt: - Ändern der Reihenfolge der Werkzeuge zumindest beim oder zum Ausfahren aus dem Zylinder. Conveniently, the method comprises the step: - Changing the order of the tools at least during or for extension out of the cylinder.
Mit anderen Worten erfolgt also ein Richtungswechsel. Zum Beispiel kann dadurch beim Ausfahren die gleiche Bearbeitungsreihenfolge wie beim Einfahren in den Zylinder sichergestellt werden. Die Werkzeuge sind also nicht fest zueinander ausgerichtet, sondern flexibel, wodurch unabhängig von der Vorschubrichtung eine optimale Bearbeitung erfolgen kann. Insbesondere kann das Ausfahren aus dem Zylinder mit Vorteil zur Aufrauung der Zylinderwand genutzt werden.  In other words, there is a change of direction. For example, this can ensure the same processing sequence as when driving into the cylinder during extension. The tools are therefore not fixed to each other, but flexible, which can be done regardless of the feed direction optimal processing. In particular, the extension from the cylinder can advantageously be used for roughening the cylinder wall.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Werkzeug ein Aufrauwerkzeug und zumindest ein Werkzeug ein Umformwerkzeug, wobei das Verfahren den Schritt umfasst: According to a preferred embodiment, at least one tool is a roughening tool and at least one tool is a forming tool, the method comprising the step:
- Anordnen des zumindest einen Aufrauwerkzeugs ganz oder zumindest teilweise hinter dem zumindest einen Umformwerkzeug in Bezug auf die Vorschubrichtung.  - Arranging the at least one roughening tool wholly or at least partially behind the at least one forming tool with respect to the feed direction.
Diese Anordnung kann durch einen entsprechenden Verstellmechanismus des Werkzeugkopfes realisiert werden. Besonders vorteilhaft wird die Anordnung aber durch eine spielbehaftete Lagerung der Aufrauwerkzeuge realisiert, wodurch die vorgenannte Einstellung sozusagen automatisch erfolgen kann.  This arrangement can be realized by a corresponding adjustment mechanism of the tool head. However, the arrangement is realized in a particularly advantageous manner by a play-related mounting of the roughening tools, as a result of which the abovementioned setting can, as it were, be automatic.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte: According to one embodiment, the method comprises the steps:
- Bearbeiten der Zylinderwand zum Einbringen, insbesondere zum Umformen und Einbringen, einer Oberflächenstruktur;  - Processing the cylinder wall for introducing, in particular for forming and introducing, a surface structure;
- Beschichten der Innenwand des Zylinders nach dem Bearbeiten mit dem Werkzeugkopf.  - Coating the inner wall of the cylinder after machining with the tool head.
Die Oberflächenstruktur umfasst, wie bereits angedeutet, beispielsweise eine Vielzahl von Nuten, Rillen, Gewinde bzw. Spiralen, welche bevorzugt mechanisch eingebracht wurden. Alternativ oder zusätzlich kann die Strukturierung auch mittels geeigneter Lasertechnik erfolgen. Bevorzugt wird zum Beschichten das thermische Spritzen verwendet, wobei zum Beispiel das sogenannte Flammspritzen bzw. das Plasmaspritzen oder das Lichtbogenspritzen zur Anwendung kommen. Dabei werden Pulver- und/oder Drahtpartikel mit hoher thermischer und kinetischer Energie auf die Oberfläche des zu beschichtenden Substrats geschleudert bzw. gespritzt. Das Beschichten erfolgt nach der Bearbeitung der Zylinderwand mit dem Werkzeugkopf. The surface structure comprises, as already indicated, for example, a plurality of grooves, grooves, threads or spirals, which were preferably mechanically introduced. Alternatively or additionally, the structuring can also take place by means of suitable laser technology. Preferably, the thermal spraying is used for coating, wherein, for example, the so-called Flame spraying or the plasma spraying or arc spraying are used. In this case, powder and / or wire particles with high thermal and kinetic energy are thrown or sprayed onto the surface of the substrate to be coated. Coating takes place after machining the cylinder wall with the tool head.
Die Erfindung richtet sich weiter auf eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Werkzeugkopfes zum Herstellen einer Verbrennungskraftmaschine bzw. eines Kurbelgehäuses. The invention is further directed to a use of a tool head according to the invention for producing an internal combustion engine or a crankcase.
Die im Zusammenhang mit dem Werkzeugkopf erwähnten Vorteile und Merkmale gelten analog und entsprechend auch für das Verfahren sowie für die Verwendung sowie umgekehrt und untereinander. The advantages and features mentioned in connection with the tool head apply analogously and correspondingly also for the method and for the use as well as vice versa and with each other.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen eines Werkzeugkopfes mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Further advantages and features will become apparent from the following description of preferred embodiments of a tool head with reference to the accompanying figures.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 : eine teilweise Draufsicht auf einen Werkzeugkopf entlang einer Fig. 1: a partial plan view of a tool head along a
Rotationsachse gesehen sowie eine Detailansicht zur  Rotation axis seen as well as a detail view to the
Veranschaulichung der unterschiedlichen Wirkdurchmesser der Werkzeuge;  An illustration of the different effective diameters of the tools;
Fig. 2: eine schematische Schnittdarstellung eines Werkzeugkopfes zur Verdeutlichung der Funktionalität des Verstellwerkzeugs. 2 is a schematic sectional view of a tool head to illustrate the functionality of the adjusting tool.
Fig. 1 zeigt in ihrer linken Bildhälfte entlang einer Rotationsachse R gesehen einen Werkzeugkopf 10 mit einer Vielzahl von umfänglich angeordneten ersten und zweiten Werkzeugen 20 bzw. 22, wobei abwechselnd jeweils ein Aufrauwerkzeug 24 und ein Umformwerkzeug 22 zu erkennen sind. Gestri- chelt dargestellt ist eine Zylinderwand 50, welche mittels des Werkzeugkopfes 10 bearbeitet wird. In der rechten Bildhälfte sind skizzenhaft ein Aufrau- werkzeug 24 sowie ein Umformwerkzeug 22 mit ihren jeweiligen Eingriffsbereichen 23 bzw. 25 gezeigt, wobei deutlich wird, dass der Eingriffsbereich 25 des Aufrauwerkzeugs 24 den Eingriffsbereich 23 des Umformwerkzeugs 22 um einen radialen Versatz d überragt. Mit anderen Worten ist ein Wirkdurchmesser D24 des Aufrauwerkzeugs 24 größer als ein Wirkdurchmesser D22 des Umformwerkzeugs 22. Typische Werte liegen hierbei in einem Bereich von etwa 0,01 bis 1 mm. Zur besseren Orientierung ist noch mit dem Bezugszeichen R der Verlauf der Rotationsachse skizziert. FIG. 1 shows a tool head 10 with a plurality of circumferentially arranged first and second tools 20 and 22 in its left half of the image along an axis of rotation R, wherein a roughing tool 24 and a forming tool 22 can be seen alternately. dashed A cylinder wall 50, which is machined by means of the tool head 10, is illustrated. A roughing tool 24 and a forming tool 22 with their respective engagement areas 23 and 25 are shown sketchily in the right-hand half of the drawing, it being understood that the engagement area 25 of the roughening tool 24 projects beyond the engagement area 23 of the forming tool 22 by a radial offset d. In other words, an effective diameter D24 of the roughening tool 24 is greater than an effective diameter D22 of the forming tool 22. Typical values are in a range of approximately 0.01 to 1 mm. For better orientation, the course of the axis of rotation is still sketched by the reference symbol R.
Die Fig. 2 zeigt nun in ihrer linken Bildhälfte hälftig einen Werkzeugkopf 10, umfassend eine obere und eine untere Grundplatte 13, zwischen welchen ein zylindrischer Grundkörper 12 angeordnet ist. Mit dem Bezugszeichen 14 ist ein Lagerabschnitt bzw. ein Lagerring 14 skizziert, welcher unter anderem der Lagerung der Werkzeuge 22, 24 dient. Grundsätzlich ist die Konfiguration, umfassend den Grundkörper 12 bzw. die Grundplatten 13 sowie den Lagerabschnitt 14 lediglich beispielhaft zu verstehen. Die Anordnung bzw. Lagerung der Werkzeuge 22, 24 kann auf vielerlei Arten erfolgen. Insbesondere kann die axiale Beweglichkeit bzw. das axiale Spiel entlang der Rotationsachse R konstruktiv auf verschiedene Arten gelöst werden. Die Fig. 2 dient insbesondere dazu, die Funktionsweise des ersten Werkzeugs bzw. Verstellwerkzeugs, hier ein Aufrauwerkzeug 24, in der rechten Bildhälfte zu vi- sualisieren. Wird der Werkzeugkopf entlang der Vorschubrichtung V1 (im mittleren Bildbereich) nach unten gerichtet, beispielsweise beim Hineinfahren des Werkzeugkopfes 10 in einen Zylinder, führt dies dazu, dass das Verstellwerkzeug, insbesondere das Aufrauwerkzeug 24, in Bezug auf die Vorschubrichtung V1 nach hinten wandert, wobei dies in einem axialen Versatz x resultiert. Beim Herausfahren aus dem Zylinder, skizziert in der rechten Bildhälfte (vgl. Bezugszeichen V2) erfolgt, automatisch (bzw. durch das Vorsehen einer Versteileinrichtung), eine Neuausrichtung des Verstellwerkzeugs bzw. des Aufrauwerkzeugs 24, sodass dieses in Bezug auf das Umform- Werkzeug 22 (erneut) nachläuft. Die axiale Position/Lage des zumindest einen zweiten Werkzeugs 22 wird dabei beibehalten. Im Ergebnis erfolgen damit zunächst eine Umformung und dann eine Aufrauung. Die automatische Ausrichtung kann insbesondere über eine spielbehaftete Lagerung der entsprechenden Werkzeugrundkörper 26 erfolgen. Mit Vorteil kann sichergestellt werden, dass als letzter Bearbeitungsschritt, zumindest bei dieser Ausführungsform, immer ein Aufrauen der Zylinderwand erfolgt. Fig. 2 now shows in its left half of a tool head 10, comprising an upper and a lower base plate 13, between which a cylindrical base body 12 is arranged. The reference numeral 14, a bearing portion or a bearing ring 14 is outlined, which among other things, the storage of the tools 22, 24 is used. Basically, the configuration comprising the main body 12 and the base plates 13 and the bearing portion 14 is to be understood as an example only. The arrangement or storage of the tools 22, 24 can be done in many ways. In particular, the axial mobility or the axial play along the axis of rotation R can be achieved in a constructive manner in various ways. In particular, FIG. 2 serves to visualize the mode of operation of the first tool or adjusting tool, in this case a roughening tool 24, in the right-hand half of the figure. If the tool head is directed downwards along the feed direction V1 (in the middle image area), for example when the tool head 10 moves into a cylinder, this leads to the adjustment tool, in particular the roughening tool 24, moving rearward with respect to the feed direction V1 this results in an axial displacement x. When moving out of the cylinder, sketched in the right half of the picture (see reference numeral V2) takes place, automatically (or by the provision of an adjusting device), a realignment of the adjusting tool or the roughening tool 24 so that this in relation to the forming Tool 22 (re-runs). The axial position / position of the at least one second tool 22 is maintained. As a result, first a forming and then a roughening done. The automatic alignment can be carried out in particular by way of a play-related mounting of the corresponding tool base body 26. It can advantageously be ensured that the cylinder wall is always roughened as the last processing step, at least in this embodiment.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Werkzeugkopf 10 tool head
12 zylindrischer Grundkörper  12 cylindrical body
13 Grundplatte  13 base plate
14 Lagerabschnitt, Lagerring  14 bearing section, bearing ring
20 erstes Werkzeug, Verstellwerkzeug, 20 first tool, adjusting tool,
22 zweites Werkzeug, Umformwerkzeug22 second tool, forming tool
D22 Wirkdurchmesser UmformwerkzeugD22 working diameter forming tool
23 Eingriffsbereich Umformwerkzeug23 Engagement area forming tool
24 Aufrauwerkzeug 24 roughening tool
D24 Wirkdurchmesser Aufrauwerkzeug D24 working diameter roughening tool
25 Eingriffsbereich Aufrauwerkzeug25 engagement area roughening tool
26 Werkzeugkörper 26 tool body
50 Zylinderwand  50 cylinder wall
d radialer Versatz d radial offset
X axialer Versatz  X axial offset
V, V1 , V2 Vorschubrichtung  V, V1, V2 feed direction
R Rotationsachse  R rotation axis
P Pfeile  P arrows

Claims

Patentansprüche claims
1 . Werkzeugkopf (10), 1 . Tool head (10),
welcher eine Rotationsachse (R) aufweist,  which has an axis of rotation (R),
wobei umfänglich an dem Werkzeugkopf (10) zumindest ein erstes Werkzeug (20) und zumindest ein zweites Werkzeug (22) angeordnet sind, und  wherein circumferentially on the tool head (10) at least a first tool (20) and at least one second tool (22) are arranged, and
wobei das zumindest eine erste Werkzeug (20) ein Verstellwerkzeug ist, welches derart axial beweglich angeordnet ist, dass eine axiale Position relativ zu dem zumindest einen zweiten Werkzeug (22) eingestellt werden kann.  wherein the at least one first tool (20) is an adjusting tool which is arranged so as to be axially movable so that an axial position relative to the at least one second tool (22) can be adjusted.
2. Werkzeugkopf (10) nach Anspruch 1 , 2. Tool head (10) according to claim 1,
wobei das Verstellwerkzeug (20) in axialer Richtung mit Spiel angeordnet ist bzw. einen Verstellweg aufweist.  wherein the adjusting tool (20) is arranged in the axial direction with clearance or has an adjustment path.
3. Werkzeugkopf (10) nach Anspruch 1 oder 2, 3. tool head (10) according to claim 1 or 2,
wobei das Verstellwerkzeug (20) ein Aufrauwerkzeug (24) ist, und wobei das zweite Werkzeug (22) ein Umformwerkzeug ist, und wobei der Werkzeugkopf (10) derart ausgelegt ist, dass das Aufrauwerkzeug (24) dem Umformwerkzeug entlang einer Vorschubrichtung (V) nachläuft.  wherein the adjusting tool (20) is a roughening tool (24), and wherein the second tool (22) is a forming tool, and wherein the tool head (10) is designed such that the roughening tool (24) is provided to the forming tool along a feed direction (V) lags.
4. Werkzeugkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. Tool head according to one of the preceding claims,
wobei das erste und das zweite Werkzeug (20; 22) Eingriffsbereiche (23; 25) aufweisen, und  wherein the first and second tools (20; 22) have engagement portions (23; 25), and
wobei die Eingriffsbereiche (23; 25) zylindrisch ausgebildet sind.  wherein the engagement portions (23; 25) are cylindrical.
5. Werkzeugkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. Tool head according to one of the preceding claims,
wobei das erste und das zweite Werkzeug (20; 22) zylindrische Grundkörper aufweisen. wherein the first and second tools (20; 22) comprise cylindrical bodies.
6. Werkzeugkopf (10) nach einem der Ansprüche 4-5, wobei die Eingriffsbereiche (23; 25) Wirkdurchmesser formen, und wobei der Wirkdurchmesser (D24) des zumindest einen ersten Werkzeugs (20) den Wirkdurchmesser (D22) des zumindest einen zweiten Werkzeugs (22) überragt. 6. Tool head (10) according to any one of claims 4-5, wherein the engagement portions (23; 25) form effective diameter, and wherein the effective diameter (D24) of the at least one first tool (20) the effective diameter (D22) of the at least one second tool (22) surpasses.
7. Werkzeugkopf (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. Tool head (10) according to one of the preceding claims,
wobei das zumindest eine zweite Werkzeug (22) radial verlagerbar angeordnet ist.  wherein the at least one second tool (22) is arranged radially displaceable.
8. Werkzeugkopf (10) nach einem der Ansprüche 4-7, 8. tool head (10) according to any one of claims 4-7,
wobei der oder ein Eingriffsbereich (25) des zumindest einen ersten Werkzeugs (20) beschichtet, insbesondere diamantbeschichtet, ist.  wherein the or an engagement region (25) of the at least one first tool (20) is coated, in particular diamond-coated, is.
9. Werkzeugkopf (10) nach einem der Ansprüche 4-8, 9. tool head (10) according to any one of claims 4-8,
wobei die axiale Beweglichkeit und/oder eine Länge der Eingriffsbereiche (23; 25) derart bemessen ist, dass sich die Eingriffsbereiche (23; 25) in einer Endstellung überlappen oder nicht überlappen.  wherein the axial mobility and / or a length of the engagement regions (23; 25) is dimensioned such that the engagement regions (23; 25) overlap or do not overlap in an end position.
10. Werkzeugkopf (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 10. Tool head (10) according to one of the preceding claims,
umfassend eine Antriebseinheit, welche ausgelegt ist, das erste und/oder das zweite Werkzeug (20; 22) anzutreiben.  comprising a drive unit which is designed to drive the first and / or the second tool (20; 22).
1 1 . Verfahren zum Bearbeiten einer Innenfläche eines Zylinders, insbesondere eines Zylinders einer Verbrennungskraftmaschine, 1 1. Method for processing an inner surface of a cylinder, in particular a cylinder of an internal combustion engine,
umfassend die Schritte:  comprising the steps:
- Bereitstellen eines Werkzeugkopfes (10), welcher eine Rotationsachse (R) und eine Vielzahl von umfänglich angeordneten Werkzeugen (20; 22) aufweist;  - Providing a tool head (10) having a rotation axis (R) and a plurality of circumferentially arranged tools (20; 22);
Einfahren in einen Zylinder zum Bearbeiten einer Zylinderwand (50); - Verändern einer axialen Position zumindest eines Werkzeugs (20) relativ zu dem oder den anderen Werkzeugen (22) zum Einstellen einer Bearbeitungsreihenfolge. Retracting into a cylinder for machining a cylinder wall (50); - Changing an axial position of at least one tool (20) relative to the one or more other tools (22) for setting a processing order.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , 12. The method according to claim 1 1,
umfassend den Schritt:  comprising the step:
- Ändern der Reihenfolge der Werkzeuge (20; 22) zumindest beim oder zum Ausfahren aus dem Zylinder.  - Changing the order of the tools (20; 22) at least during or for extension out of the cylinder.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 -12, 13. The method according to any one of claims 1 1 -12,
wobei zumindest ein Werkzeug ein Aufrauwerkzeug (24) und zumindest ein Werkzeug ein Umformwerkzeug (22) ist,  wherein at least one tool is a roughening tool (24) and at least one tool is a forming tool (22),
umfassend den Schritt:  comprising the step:
- Anordnen des zumindest einen Aufrauwerkzeugs (24) ganz oder zumindest teilweise hinter dem zumindest einen Umformwerkzeug (22) in Bezug auf die Vorschubrichtung (V).  - Arranging the at least one roughening tool (24) completely or at least partially behind the at least one forming tool (22) with respect to the feed direction (V).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 -13, 14. The method according to any one of claims 1 1 -13,
umfassend die Schritte:  comprising the steps:
- Bearbeiten der Zylinderwand (50) zum Einbringen einer Oberflächenstruktur;  - Processing the cylinder wall (50) for introducing a surface structure;
- Beschichten der Innenwand (50) des Zylinders nach dem Bearbeiten mit dem Werkzeugkopf (10)  Coating the inner wall (50) of the cylinder after machining with the tool head (10)
15. Verwendung eines Werkzeugkopfes (10) nach einem der Ansprüche 1 - 10 zum Herstellen einer Verbrennungskraftmaschine. 15. Use of a tool head (10) according to any one of claims 1-10 for the manufacture of an internal combustion engine.
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