圆柱形表面轮廓切削工具和工艺的制作方法

圆柱形表面轮廓切削工具和工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及圆柱形表面轮廓切削工具和工艺。提供一种在气缸表面中切削轮廓的方法。所述方法包括：使用切削工具同时内插圆柱形表面的轴向部分，以形成具有多个环形凹槽和口袋部的轮廓，口袋部的半径大于在所述内插步骤之前的圆柱形表面的半径。
【专利说明】
圆柱形表面轮廓切削工具和工艺

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种圆柱形表面切削工具和工艺。

【背景技术】
[0002]汽车发动机缸体包括许多圆柱形发动机孔。对每个发动机孔的内表面进行机加工，以使得内表面适合于用于汽车应用，例如表现出合适的耐磨性和强度。机加工工艺可包括:对内表面进行粗糙化，并且随后将金属涂层涂敷于粗糙化的表面，并且随后珩磨金属涂层以获得抛光的内表面。在本领域已知各种表面粗糙化技术，但是这些表面粗糙化技术具有一个或更多个缺陷或缺点。


【发明内容】

[0003]公开了一种在气缸表面中切削轮廓的方法。所述方法包括:使用切削工具同时内插圆柱形表面的轴向部分，以形成具有多个环形凹槽和口袋部的轮廓，口袋部的半径大于在所述内插步骤之前的圆柱形表面的半径。
[0004]平峰可形成在相邻的凹槽之间，并且所述方法还可包括:使每个平峰变形以形成底切区域。所述方法还可包括:通过对未珩磨的圆柱形表面进行预钻孔来形成所述圆柱形表面。圆柱形表面可以是铝或镁合金。切削工具可包括具有切削元件的圆柱形切削体并且可被安装在主轴中。在一个实施例中，所述同时内插步骤包括:使圆柱形切削体相对于主轴以一定旋转速度旋转。所述旋转速度可以是至少4，500rpm。所述同时内插步骤可包括:使主轴围绕圆柱形表面的轴线旋转。所述旋转速度可以是每转至少0.15毫米。在一个或更多个实施例中，凹槽切削齿可以是矩形的口袋部切削齿和凹槽切削齿。
[0005]可使用具有多个过渡表面的修光工具执行所述变形步骤。所述变形步骤可包括:使修光工具以一定旋转速度旋转。修光工具变形边缘可具有非零轴向螺旋以减小工具弯曲。修光工具变形边缘可与沿径向错开的轴向减压凹槽磨削以减小工具弯曲。切削元件可包括两个或更多个轴向行的切削元件。
[0006]公开了一种在圆柱形孔的内表面中切削轮廓的方法。所述内表面包括轴向行进区域和轴向非行进区域。所述方法包括:使用切削工具内插轴向非行进区域，以形成具有多个环形凹槽的轮廓。在一个或更多个实施例中，所述轴向行进区域的标称直径大于轴向非行进区域的标称直径。在一个或更多个实施例中，轴向非行进区域包括两个轴向宽度不连续的圆柱形孔，并且轴向行进区域在所述两个轴向宽度不连续的圆柱形孔之间延伸。环形凹槽的深度与环形凹槽的宽度的宽高比可以是0.5或更小。所述多个环形凹槽可以是多个矩形的环形凹槽。
[0007]公开了一种在气缸孔表面中切削轮廓的方法。所述方法包括:形成具有多个环形凹槽和位于所述多个环形凹槽之间的多个峰的轮廓；以及切削所述多个环形峰的上部以减小环形峰的高度。

【专利附图】

【附图说明】
[0008]图1A描述内燃发动机的示例性发动机缸体的接合或配合面的俯视图；
[0009]图1B描述沿图1A的线1B-1B截取的气缸孔的孤立的剖视图；
[0010]图2A描述预钻孔步骤，在该预钻孔步骤中，未加工的气缸孔内表面被钻孔至一定直径；
[0011]图2B描述内插步骤，在该内插步骤中，使用切削工具对行进区域进行机加工以产生具有口袋部和环形表面凹槽的凹入内表面；
[0012]图2C描述变形步骤，在该变形步骤中，使相邻的凹槽之间的平峰变形以获得变形峰；
[0013]图2D描述内插步骤，在该内插步骤中，使用切削工具对一个或更多个非行进区域进行机加工以形成环形凹槽；
[0014]图2E示出了形成在发动机孔的非行进区域中的环形凹槽的放大示意图；
[0015]图3A描述根据一个实施例的切削工具的透视图；
[0016]图3B描述切削工具的俯视图，示出了位于顶部轴向行的切削元件；
[0017]图3C、图3D和图3E描述分别沿图3B的线3C_3C、3D_3D和3E-3E截取的第一凹槽切削元件、第二凹槽切削元件以及口袋部切削元件的剖视示意图；
[0018]图3F示出了根据一个实施例的用于在工具架中安装切削工具的圆柱柄；
[0019]图4A是根据一个实施例的气缸孔的示意性俯视图；
[0020]图4B是根据一个实施例的图4A的气缸孔的示意性侧视图；
[0021]图5示出了在内插步骤之前、在内插步骤期间以及在内插步骤之后的气缸孔的内表面的分解局部视图；
[0022]图6A、图6B和图6C示出了根据一个实施例的修光工具；和
[0023]图7示出了气缸孔的内表面的放大剖视图。
[0024]实施方式
[0025]现在将详细参照本发明人已知的实施例。然而，应该理解，公开的实施例仅是本发明的示例，本发明可按照各种和可选择的形式实施。因此，这里公开的特定细节不应被解释为是限制，而仅被解释为用于教导本领域技术人员以各种方式应用本发明的代表性基础。
[0026]除了明确指示的情况之外，在本描述中指示材料的量的所有数值量应该被理解为在描述本发明的最宽范围时由词语“大约”修饰。
[0027]汽车发动机缸体包括许多圆柱形发动机孔。对每个发动机孔的内表面进行机加工，以使得内表面适合于用于汽车应用，例如表现出合适的耐磨性和强度。机加工工艺可包括:对内表面进行粗糙化，并且随后将金属涂层涂敷于粗糙化的表面，并且随后珩磨金属涂层以获得具有所需的强度和耐磨性的抛光的内表面。可选择地，具有所需的强度和耐磨性特性的衬里材料可被涂敷于发动机孔的未抛光的内表面。
[0028]这里公开的实施例提供切削工具和工艺，用于对圆柱形孔(例如，发动机孔)的内表面进行粗糙化以增强随后涂敷的金属涂层(例如，热喷涂层)在内表面上的附着和结合。因此，抛光的内表面可具有增强的强度和耐磨性。
[0029]图1A描述内燃发动机的示例性发动机缸体100的接合面的俯视图。发动机缸体包括气缸孔102。图1B描述沿图1A的线1B-1B截取的气缸孔102的孤立的剖视图。气缸孔102包括内表面部分104，内表面部分104可由金属材料(诸如但不限于，铝、镁或铁或其合金或钢)形成。在某些应用中，可使用铝或镁合金，其原因是，与钢或铁相比，铝或镁合金的重量相对较轻。重量相对较轻的铝或镁合金材料可允许发动机尺寸和重量的减小，这可提高发动机功率输出和燃料经济性。
[0030]图2A、图2B、图2C、图2D和图2E描述与用于将轮廓应用于气缸孔的内表面的工艺步骤相关的气缸孔内表面的剖视图。图2A描述预钻孔步骤，在该预钻孔步骤中，未加工的气缸孔内表面200被钻孔至比抛光的(例如，珩磨的)内表面的直径小的直径。在一些变型中，直径差是150到250微米(μ m)。在其它变型中，直径差是175到225微米。在一个变型中，直径差是200微米。
[0031]图2B描述内插步骤，在该内插步骤中，使用切削工具在预钻孔的内表面200中对行进区域202进行机加工。可利用适合于变化直径的气缸孔的切削工具完成基于内插的粗糙化。切削工具可用于仅对孔的选择的区域(诸如，孔的环形行进区域)进行粗糙化。仅对孔的环形行进部分进行粗糙化，这样可减少曲轴箱的涂覆周期时间、材料消耗、珩磨时间和过度喷涂。
[0032]行进区域的长度对应于活塞在发动机孔内行进的距离。在一些变型中，行进区域202的长度是90到150毫米。在一个变型中，行进区域202的长度是117毫米。行进区域表面被制造为耐得住由活塞行进引起的磨损。切削工具在行进区域202中形成环形凹槽204 (如图2B的放大区域208中所示)和口袋部206。应该理解，在放大区域208中示出的凹槽的数量仅是示例。尺寸210示出了口袋部206的深度。尺寸212示出了环形凹槽204的深度。在一些变型中，凹槽深度是100到140微米。在另一变型中，凹槽深度是120微米。在一些变型中，口袋部深度是200到300微米。在另一变型中，口袋部深度是250微米。
[0033]预钻孔的内表面200还包括非行进部分214和216。这些区域位于活塞的轴向行进距尚之外。尺寸218和220不出了非行进部分214和216的长度。在一些变型中，非行进区域214的长度是2到7毫米。在一个变型中，非行进区域214的长度是3.5毫米。在一些变型中，非行进区域216的长度是5到25毫米。在一个变型中，非行进区域216的长度是17毫米。以下更详细地描述切削工具和内插步骤。
[0034]图2C描述变形步骤，在该变形步骤中，使相邻的凹槽204之间的平峰变形以获得变形峰222，其中，每个峰222包括一对底切224，如图2C的放大区域226中所示。应该理解，在放大区域226中示出的变形峰的数量仅是示例。可使用修光工具执行变形步骤。以下更详细地描述修光工具和变形步骤。
[0035]图2D描述内插步骤，在该内插步骤中，使用切削工具对非行进区域214和216中的一个或更多个非行进区域进行机加工以形成环形凹槽228，如图2E的放大区域230中所示。平峰232在环形凹槽228之间延伸。应该理解，在放大区域230中示出的凹槽的数量仅是示例。在一个实施例中，凹槽形成相同尺寸的方波形状。在一些变型中，该尺寸是25到100微米。在一个变型中，该尺寸是50微米。如以下更详细地描述，切削工具可在非行进区域214和216中的一个或更多个非行进区域内形成凹槽的轮廓。
[0036]图3A描述根据一个实施例的切削工具300的透视图。切削工具300包括圆柱体302以及第一轴向行304的切削元件、第二轴向行306的切削元件、第三轴向行308的切削元件和第四轴向行310的切削元件。圆柱体302可由钢或烧结碳化钨形成。切削元件可由适合于对铝或镁合金进行机加工的切削工具材料形成。选择这种材料的考虑因素包括但不限于化学兼容性和/或硬度。这种材料的非限制性示例包括但不限于高速钢、烧结碳化钨或多晶金刚石。每个轴向行304、306、308和310包括6个切削元件。如图3A中所示，所述6个切削元件沿径向等间隔地与相邻的切削元件分隔开。换句话说，所述六个切削元件围绕圆柱体302的圆周位于O度、60度、120度、180度、240度和300度。尽管在图3A中示出了6个切削元件，但根据一个或更多个实施例可使用任何数量的切削元件。在某些变型中，使用2到24个切削元件。
[0037]图3B描述切削工具300的俯视图，示出了第一轴向行304的切削元件。如图3B中所示，位于O度的切削元件包括切削表面312和减压表面314。位于其它角度的切削元件包括类似的切削表面和减压表面。在示出的实施例中，每个切削元件是三种类型的切削元件(即，第一类型的凹槽切削元件(G1)、第二类型的凹槽切削元件(G2)和口袋部切削元件(P))之一。在图3B中示出的实施例中，位于60度的切削元件和位于240度的切削元件是第一类型的凹槽切削元件；位于120度的切削元件和位于300度的切削元件是第二类型的凹槽切削元件；并且位于O度的切削元件和位于180度的切削元件是口袋部切削元件。因此，从O度到300度，切削元件的顺序是Gl、G2、P、Gl、G2和P，如图3B中所示。然而，应该理解，切削元件的任何顺序落在一个或更多个实施例的范围内。在一些变型中，该顺序是G1、P、G2、G1、P和G2或者P、G1、G1、P、G2和G2。在示出的实施例中，由于峰之间的谷的宽度和数量超过可利用一个元件切削的宽度和数量，所以需要两个凹槽切削元件。对于其它凹槽几何形状，可使用一个或三个凹槽切削元件。切削的顺序不重要，只要所有使用的元件位于轴向行中即可。
[0038]在一些变型中，存在至少一个Gl和G2以及至少一个P。如图3A中所示，每一行中的切削元件在每一行之间沿圆周方向相对于彼此偏移或错开，例如，位于O度、60度、120度、180度、240度和300度的切削元件中的每个切削元件在相邻行中错开60度。所述错开排列通过使内表面轮廓的初始切削平滑来提高切削工具的寿命。如果切削元件在相邻行之间排成行，则将会需要更大的力以开始切削操作，并且可能引起切削元件上的更大磨损或切削工具的弯曲和振动。
[0039]图3C、图3D和图3E描述分别沿图3B的线3C_3C、3D_3D和3E-3E截取的G1、G2和P切削元件的剖视示意图。参照图3C，G1切削元件318被示出为具有切削表面320、减压表面322和定位表面324。切削表面320示意性地包括许多齿326。应该理解，示出的齿的数量仅是示例。在某些变型中，齿的数量是每毫米的轴向长度为I到2个。在一个变型中，齿的数量是每轴向长度为1.25个。每个齿的形状是矩形，但一个或更多个实施例可设想其它形状，例如正方形。每个齿具有顶表面328和侧表面330。如图3C中所示，顶表面328的长度是250微米并且侧表面330的长度是300微米。在其它变型中，顶表面的长度是200到400微米并且侧表面的长度是200到500微米。平谷358在相邻的齿326之间延伸。如图3C中所示，谷358的宽度是550微米。在其它变型中，谷的宽度是450到1，000微米。切削元件318还包括倒角334。在示出的实施例中，倒角334处于15度的角度。这个倒角提供切削元件的应力消除和安装的方便性。在示出的实施例中，切削元件是可替换铜焊多晶金刚石元件。在其它实施例中，可使用安装在可调整的盒中的可替换碳化钨元件。
[0040]参照图3D，G2切削元件336被示出为具有切削表面338、减压表面340和定位表面342。切削表面338示意性地包括许多齿344。应该理解，示出的齿的数量仅是示例。在某些变型中，齿的数量是每毫米的轴向长度为I到2个齿。在一个变型中，齿的数量是每毫米的轴向长度为1.25个。每个齿的形状是矩形，但一个或更多个实施例可设想其它形状，例如正方形。每个齿具有顶表面346和侧表面348。如图3D中所示，顶表面346的长度是250微米并且侧表面348的长度是300微米。在其它变型中，顶表面的长度是200到400微米并且侧表面的长度是200到500微米。最接近减压表面340的齿350具有相对于减压表面340偏移的最外部侧壁。如图3D中所示，该偏移是400微米。在其它变型中，该偏移可以是O到500微米。平谷358在相邻的齿344之间延伸。如图3D中所示，谷358的宽度是550微米。在其它变型中，谷的宽度是400到1，000微米。切削元件336还包括倒角352。在示出的实施例中，倒角352处于15度的角度。这个倒角提供切削元件的应力消除和安装的方便性。在示出的实施例中，切削元件是可替换铜焊多晶金刚石元件。在其它实施例中，可使用安装在可调整的盒中的可替换碳化钨元件。
[0041]在示出的实施例中，Gl和G2切削元件上的齿的布置在尺寸方面存在不同。关于图3C中示出的G1，最接近前边缘322的齿332具有与减压表面322平齐的最外部侧壁。关于图3D中示出的G2，最接近前边缘340的齿350具有相对于减压表面340偏移的最外部侧壁。如图3D中所示，该偏移是400微米。在其它变型中，该偏移可以是O到500微米。因此，在Gl的减压边缘齿和G2的减压边缘齿之间存在400微米偏移。Gl切削元件318的第六齿354的减压表面面对侧和G2切削兀件336的第五齿356的减压表面面对侧相对于彼此偏移550微米。使用这些不同的尺寸，以使得在每一行的切削元件内，Gl切削元件和G2切削元件可沿轴向相对于彼此偏移。例如，轴向偏移可以是550微米。在这个实施例中，这样允许边缘切削两不同行的凹槽，由每个偏移元件切削一个行的凹槽，以使得在齿上具有可接受的应力。
[0042]参照图3E，P切削元件362被示出为具有切削表面364、减压表面366和定位表面368。与以虚线示出的Gl和G2切削元件的切削表面相比，切削表面364是平坦的或者大体上平坦的并且没有齿。图3E中以虚线示出的齿指示Gl和/或G2切削元件的齿几何形状以及切削表面364如何沿径向相对于齿顶表面328和346偏移。P切削元件362去除凹槽之间的峰的一部分并且生成口袋部。径向偏移的量控制在图2B中描述的口袋部的底部切削的凹槽的深度。在示出的实施例中，图3E中的尺寸120微米是当组合使用G1、G2和P元件时切削的凹槽的深度。50.06毫米的尺寸是测量到形成的齿的顶表面的切削工具的直径(最小直径)。
[0043]图3F示出了用于将切削工具300安装在工具架中以安装在机器主轴中的圆柱柄380。在其它实施例中，该柄可由直接主轴连接(诸如，CAT-V或者HSK锥形连接)替换。
[0044]已描述根据一个实施例的切削工具300的结构，下面描述使用切削工具300在气缸孔的内表面中机加工出一定的轮廓。图4A是根据一个实施例的气缸孔400的不意性俯视图。图4B是根据一个实施例的气缸孔400的不意性侧视图。如图4A中所不,切削工具300被安装在机器工具主轴中，机器工具主轴具有平行于气缸孔轴线Ab的旋转轴线Ατ。工具轴线At相对于孔轴线Ab偏移。主轴可以是主轴箱或电主轴。工具在主轴上以角速度Q1围绕其自己的轴线At旋转，并且以角速度Ω2围绕孔轴线Ab旋进。这种旋进被称为环形内插。这种内插移动允许在气缸孔的内表面内形成口袋部和环形的平行凹槽。
[0045]在一个实施例中，考虑切削工具的直径叫与孔的内径Db的宽高比。在某些变型中，孔的内径显著大于切削工具的直径。在某些变型中，切削工具的直径是40到60毫米。在某些变型中，气缸孔的内径是70到150毫米。考虑到这种尺寸差异，可在孔直径的显著变化的情况下使用这种切削工具。换句话说，一个或更多个实施例的切削工具的使用不需要针对每个孔直径单独使用工具进行加工。
[0046]关于以上提及的图2A的预钻孔步骤，钻杆(未示出)可被连接到机器主轴以钻出比抛光的内表面的直径小的直径。在某些变型中，主轴的进给速度(即，钻杆沿径向向外进给到内表面中的速度)是0.1到0.3毫米/转。在一个或更多个实施例中，主轴是伸缩式的。在其它实施例中，主轴可固定并且孔可移动。在另一变型中，进给速度是0.2毫米/转。在某些变型中，钻杆的旋转速度是1，000到3，OOOrpm。在另一变型中，钻杆的旋转速度是2，OOOrpm0
[0047]关于以上提及的图2B的内插步骤，切削工具300用于在气缸孔400的内表面中机加工出一定的轮廓。在某些变型中，在这个步骤期间主轴的内插进给速度(沿径向向外)是0.1到0.3毫米/转。在另一变型中，进给速度是0.2毫米/转。在某些变型中，切削工具300的旋转速度是3，000到10，OOOrpm。在另一变型中，切削工具300的旋转速度是6,OOOrpm。
[0048]如上所述，切削工具300包括圆柱体302，圆柱体302包括四行切削元件。根据这个实施例，切口的轴向长度是35mm。因此，如果行进区域的长度是105mm，则三个轴向步骤用于完成行进区域的内插。换句话说，在每个位置使切削工具旋转之前，主轴的轴向位置被设置在上部位置、中间位置和下部位置。尽管在一个实施例中示出了 4个切削元件行，但应该理解，可使用另外的行。例如，6行可用于在2个轴向步骤(而非3个轴向步骤)中切削类似的行进区域。另外，12行可用于在I个轴向步骤中切削类似的行进区域。
[0049]转到图4B，以交叠关系示意性地示出了切削工具300的圆柱体302的一部分以及来自轴向行304、306、308和310的切削元件。如上所述并且如这个图4B中所示，在相邻的切削元件行之间存在交叠406、408和410。这种交叠帮助在边界区域中提供相同的并且一致的轮廓切削。
[0050]图5示出了在内插步骤之前、在内插步骤期间以及在内插步骤之后的气缸孔的内表面500的分解局部视图。切削工具300以每转0.2mm的速度沿径向向外被进给到气缸孔的表面中。在切削工具300被进给到内表面中的同时，切削工具300以6，OOOrpm的速度旋转。P 口袋部切削元件在内表面500中切削口袋部502。口袋部的高度是H并且宽度是Wv。H值对应于Gl切削元件318和G2切削元件336的谷358与P切削元件362的切削表面364之间的轴向偏移。在非限制性的特定示例中，该偏移是250微米。因此，H是250微米。Wv值对应于Gl切削元件318的齿上表面328和G2切削元件336的齿上表面356的长度。在以上阐述的非限制性的特定示例中，齿上表面具有250微米的长度。因此，Wv是250微米。
[0051]凹槽切削元件Gl和G2去除材料504以生成峰506。这些峰的高度是h并且宽度是Wp。在示出的非限制性的特定示例中，Wp是150微米。h值由凹槽切削元件Gl和G2的顶部以及口袋部切削元件P的顶部之间的径向偏移确定。在以上阐述的非限制性的特定示例中，该偏移是120微米。因此，h是120微米。Wv值对应于凹槽切削齿顶表面之间的平谷的长度。在以上阐述的非限制性的特定示例中，谷长度是250微米。因此，Wv是250微米。给定切削工具300的旋转速度，如果切削工具包括六个切削元件并且相邻的元件是凹槽切削元件和口袋部切削元件，则上述口袋部和环形凹槽的切削例如在等于切削工具300的1/6转的时间段内同时发生或基本上同时发生。
[0052]关于以上图2C的变形步骤，修光工具用于修光凹槽之间的选择区域的平峰。如这里所使用，在某些实施例中，“修光”是使选择区域变形的一种形式。在一个实施例中，变形不包括切削或研磨选择区域。这些类型的工艺通常包括完全的或至少部分的材料去除。应该理解，可在这个步骤中使用其它变形工艺。其它辅助工艺的非限制性示例包括辊光、金刚石滚花或涂抹工艺，其中，口袋部切削工具的侧面用作修光刀片。在某些变型中，在这个步骤期间主轴的进给速度是0.1到0.3毫米/转。在另一变型中，进给速度是0.2毫米/转。在某些变型中，修光工具300的旋转速度是5，000到7，OOOrpm0在另一变型中，修光工具的旋转速度是6，OOOrpmo
[0053]图6A、图6B和图6C示出了根据一个实施例的修光工具600。图6A示出了修光工具600的俯视图。图6B示出了修光工具600的区域602的放大视图。图6C示出了包括圆柱柄604的修光工具600的侧视图。修光工具600包括4个修光突出部分606、608、610和612。每个修光突出部分606、608、610和612从修光工具600的中心614向外突出。在一个实施例中，修光工具具有与切削工具相同的直径，并且修光元件具有与切削元件相同的轴向长度，以使得修光工具和切削工具可在相同的工具路径上工作以简化设计并且减少运动误差。每个修光突出部分包括减压表面616、支承表面618和耙平表面620。倒角622在耙平表面620和减压表面616之间延伸。倒角或类似的边缘加工(诸如，珩磨)用于确保工具使峰变形(而非切削所述峰)。在一个变型中，倒角622相对于过渡表面616的角度是15度。在其它变型中，该角度是10到20度或者进行25到100微米的半径的珩磨。在一个实施例中，相邻的修光突出部分的耙平表面和减压表面之间的角度是110度。
[0054]修光工具602足够钝，从而它不会切削到气缸孔的内表面中。替代地，修光工具602使形成在气缸孔的内表面中的凹槽机械地变形。返回到图5，根据以上提及的方法使用的修光工具600生成底切508并且拉长上表面510。如图5中所示，h (未变形峰的高度)和变形峰的高度之差是Ah。在一个变型中，Ah是10微米，而在其它变型中，Ah可以是5到60微米。底切增加随后的热喷涂层在气缸孔的粗糙化的内表面上的附着。
[0055]在口袋部开槽步骤和修光步骤之后的机加工的表面相对于其它粗糙化工艺具有一个或更多个优点。首先，可通过使用修光步骤(而非其它辅助工艺(诸如，金刚石滚花、辊光))来提高金属喷涂的附着强度。使用拉伸试验测试附着强度。附着强度可处于40到70MPa的范围内。在其它变型中，附着强度可以是50到60MPa。与金刚石滚花工艺的附着强度相比，修光的附着强度至少高出20%。另外，本 申请人:已意识到，在第一加工步骤之后，附着力独立于凹槽的轮廓深度。由于至少两个原因，这可以是有益的。与传统的工艺(诸如，金刚石滚花、辊光)相比，修光工具切削相对较低的轮廓深度。在某些变型中，轮廓深度的减小为30%到40%。因此，需要较少的金属喷涂材料来填充轮廓，同时不损失附着强度。此外，凹槽的深度的任何变化不影响附着强度，这使得修光步骤比传统的工艺坚固。作为一个或更多个实施例的另一益处，能够以比其它工艺(诸如，辊光)高得多的操作速度操作修光工具。
[0056]关于以上提及的图2D的内插步骤，切削工具300用于对非行进区域214和216进行机加工以形成环形凹槽。在某些变型中，在这个步骤期间主轴的进给速度是0.1到0.3毫米/转。在另一变型中，进给速度是0.2毫米/转。在某些变型中，切削工具300的旋转速度是3，000到10，OOOrpm。在另一变型中，切削工具的旋转速度是6，OOOrpm。
[0057]这些非行进区域不需要随后的金属喷涂。然而，用于金属喷涂的喷枪通常在喷涂工艺期间始终保持打开。如果这些非环形行进区域未被粗糙化，则偶然喷涂在这些区域上的喷涂金属不附着，引起脱落。这种脱落物可在珩磨期间落在孔中并且停留在珩磨石和孔壁之间，引起不可接受的刮擦。所述脱落物还可落在曲轴箱中，这将会随后需要去除。如此，通过将这里提及的环形凹槽应用于非环形行进区域，热喷涂材料在喷涂工艺期间附着并且减少目标喷涂表面和曲轴箱的污染。稍微喷涂的非环形行进区域可在随后的珩磨操作期间被容易地去除。
[0058]图7不出了气缸孔200的内表面的放大剖视图。非行进表面214包括环形、正方形凹槽230。行进表面202包括环形凹槽206和口袋部208。
[0059]本申请与于2012年5月I日提交的序列号为13/461，160的申请相关，该申请的全部内容通过引用包含于此。本申请还与于2013年6月10日提交的序列号为13/913,871的申请相关，该申请的全部内容通过引用包含于此。
[0060]尽管已详细地描述用于执行本发明的最佳实施方式，但熟悉本发明所涉及的领域的技术人员将会意识到，各种可选择的设计和实施例用于实施如权利要求所限定的本发明。
【权利要求】
1.一种在气缸表面中切削轮廓的方法，所述方法包括: 使用切削工具同时内插圆柱形表面的轴向部分，以形成具有多个环形凹槽和口袋部的轮廓，口袋部的半径大于在所述内插步骤之前的圆柱形表面的半径。
2.如权利要求1所述的方法，其中，平峰形成在相邻的凹槽之间，并且所述方法还包括:使每个平峰变形以形成底切区域。
3.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括:通过对未珩磨的圆柱形表面进行预钻孔来形成所述圆柱形表面。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述圆柱形表面是铝或镁合金。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述切削工具包括具有切削元件的圆柱形切削体并且被安装在主轴中。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述同时内插步骤包括:使圆柱形切削体相对于主轴以一定旋转速度旋转。
7.如权利要求6所述的方法,其中,所述旋转速度是至少4，500rpm。
8.如权利要求5所述的方法，其中，所述同时内插步骤包括:使主轴围绕圆柱形表面的轴线旋转。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述旋转速度是每转至少0.15毫米。
10.如权利要求2所述的方法，其中，使用具有多个变形表面的修光工具执行所述变形步骤。
【文档编号】G05B19/41GK104238459SQ201410249667
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2013年6月10日
【发明者】罗德尼·G·惠特贝克, 大卫·艾伦·史蒂芬森, 基斯·雷蒙德·巴图, 大卫·加勒特·科夫曼 申请人:福特全球技术公司