(57)【要約】  本発明は、交差する溝（１４、１５）からなる定義された微細構造を生成することによって、特に金属の加工物（１１）の円筒形の表面（１２）、例えば、シリンダブロックにあるシリンダライナのピストン摺動面を、機械的に粗面化するための方法と、この方法を実施するための、切削せずまたは切削して作動する溝形成ツール（２０）とに関する。本発明の方法は次のことによって特徴付けられている：ａ）第１作業工程では、加工物表面（１２）に少なくとも１つの軸方向溝（１４）が形成されるように、溝形成ツール（２０）が軸方向に加工物表面（１２）に沿って動かされ；ｂ）第１作業工程の続きの第２作業工程では、前記軸方向溝（１４）と交差する少なくとも１つの周囲方向溝（１５）が加工物表面（１２）に形成されるように、溝形成ツール（２０）が、第１作業工程で到達した軸上の位置において、予め設定した回転角でシリンダ軸（１３）を中心に回転させられ；ｃ）第２作業工程の続きの第３作業工程では、溝形成ツール（２０）は、軸方向に、加工物表面（１２）に沿って引き戻される。
2017520413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交差する溝からなる定義された微細構造を、切削せずまたは切削して作動する溝形成ツールを用いて生成することによって、特に金属の加工物の円筒形の表面、例えば、シリンダブロックにあるシリンダライナのピストン摺動面を、機械的に粗面化するための方法であって、
ａ）  第１作業工程では、加工物表面に少なくとも１つの軸方向溝が形成されるように、溝形成ツールが軸方向に加工物表面に沿って動かされ、
ｂ）  第１作業工程の続きの第２作業工程では、前記軸方向溝と交差する少なくとも１つの周囲方向溝が加工物表面に形成されるように、溝形成ツールが、第１作業工程で到達した軸上の位置において、予め設定した回転角でシリンダ軸を中心に回転させられ、
ｃ）  第２作業工程の続きの第３作業工程では、溝形成ツールが、軸方向に、加工物表面に沿って引き戻されることを特徴とする方法。
【請求項２】
第１作業工程のツール前進ストロークは、加工しようとする加工物表面の軸方向長さより大きいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
予め設定した回転角は、３６０°を被除数として前記少なくとも１つの軸方向溝の数を除数とした割算の結果となる角の整数倍であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
複数の軸方向溝がある場合、これらはシリンダ軸を中心に周囲方向に、好ましくは等間隔に配分されることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
第１作業工程において、加工物表面に、正反対に向き合っている少なくとも一対の軸方向溝が形成されることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
あらかじめ設定した回転角は１８０°または３６０°であることを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
軸方向溝および／または周囲方向溝は、連続的に定義されている最終寸法または定義されている最終断面まで形成されることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
軸方向溝および／または周囲方向溝は、ツバメの尾の形のようにアンダカットされることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
ｄ）  第４作業工程で、溝形成ツールは、加工物に対して第２作業工程の回転角と異なっている且つ予め設定された回転角で、加工物表面のシリンダ軸を中心に新たに回転させられ、
ｅ）  次に第１ないし第３の作業工程が新たに行われることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
特に請求項１から９までのいずれか１項に記載されている、交差する溝からなる定義された微細構造を生成することによって、特に金属加工物の円筒形の表面、例えば、シリンダブロックにあるシリンダライナのピストン摺動面を機械的に粗面化するための溝形成ツールであり、軸に平行して配置されている少なくとも１つの歯列を有する支持体を備えた溝形成ツールであって、
前記少なくとも１つの歯列は、軸方向溝を形成するための少なくとも１つの軸歯と、１つまたは複数の周囲方向溝を形成するための少なくとも１つの周囲歯とを、軸方向に連続して含み、
各周囲歯の断面は、ツール前進ストローク方向に軸の投影を見ると、前記少なくとも１つの軸歯の断面に入っていることを特徴とする溝形成ツール。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの軸歯は、ツール前進ストローク方向に軸の投影を見ると、ツバメの尾の断面を有することを特徴とする請求項１０に記載の溝形成ツール。
【請求項１２】
軸方向に段階的に配置され、その断面が、ツール前進ストローク方向に軸の投影を見ると、定義された、好ましくはアンダカットされた、例えばツバメの尾の形の、重なり断面を成して重なり合う、少なくとも２つの軸歯を特徴とする請求項１０に記載の溝形成ツール。
【請求項１３】
まったく同じ歯列に配置されている歯は、軸方向に連続して配置されている１つまたは複数の歯部材であって交換可能にまたは永続的に前記支持体に固定して備え付けられている歯部材に形成されていることを特徴とする、請求項１０から１２までのいずれか１項に記載の溝形成ツール。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの軸歯と前記少なくとも１つの周囲歯は、別々の歯部材に形成されていることを特徴とする、請求項１３に記載の溝形成ツール。
【請求項１５】
溝形成ツールの周囲方向に好ましくは等間隔に配分されている複数の歯列を特徴とする請求項１０から１４までのいずれか１項に記載の溝形成ツール。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの周囲歯は、周囲方向に見ると、ツバメの尾の形の断面を有することを特徴とする請求項１０から１５までのいずれか１項に記載の溝形成ツール。
【請求項１７】
正反対に向き合っている少なくとも一対の歯列を特徴とする請求項１０から１６までのいずれか１項に記載の溝形成ツール。
【請求項１８】
歯列の少なくとも１つの周囲歯の断面とそれに正反対に向き合っている他の歯列の少なくとも１つの周囲歯の断面とは、周囲方向に見ると、定義された、好ましくはツバメの尾の形の、総断面を成して重なり合っていることを特徴とする請求項１７に記載の溝形成ツール。
【請求項１９】
工作機械システムのジョイントまたはインターフェースに前記溝形成ツールを固定するための固定シャンクを特徴とする請求項１０から１８までのいずれか１項に記載の溝形成ツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば溶射で後に付ける表面層のための接着プライマとして、交差する溝からなる定義された微細構造を生成することによって、特に金属の加工物の円筒形の表面、殊にシリンダブロックにあるシリンダライナのピストン摺動面を、機械的に粗面化するための方法およびツールに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば溶射で付ける表面層に相応しい接着プライマをもたらすために、金属の加工物、例えば、シリンダライナのピストン摺動面の、摩擦学的に高い負荷がかかっている表面を、切削しないまたは切削するツールで機械に的粗面化することが十分に知られている。粗面化ツールとしては、特にホーニングツール、切削ツール、および／または形成ツールが使用される。
【０００３】
このような方法およびツールは、例えば、ＷＯ  ２０１０／０１５２２９  Ａ１に記載されている。ＷＯ  ２０１０／０１５２２９  Ａ１には、回転させられて駆動され、軸方向の前進ストロークによって移動される後続のツールを用いて、約０．７ｍｍの螺旋勾配、例えば０．１４ｍｍの小さい深さ、および例えば最大０．１８ｍｍの幅で円筒形の基材表面に螺旋状に伸びる溝構造を形成し、その際、溝直径は後続のツールで最終寸法まで連続的に加工されることが提案されている。特に前記溝構造は、第一に、完成状態の溝の溝基部幅より小さい溝基部幅を有するベース溝が基材表面に形成若しくは切削または形作られるように生成されることが図られている。次いで、このベース溝は、基材に形成された溝の少なくとも片側若しくは一方の側面に輪郭が生じるように、さらに切削によりまたは切削せずに加工され、前記輪郭はその後の方法ステップである溶射のために最適に準備されている。ツバメの尾のようなアンダカット、あるいは、ツバメの尾のようにアンダカットされた狭窄が生成するように、溝の両方の側面を加工できる。溝の狭窄のお陰で、基材とコーティングとの間に非常に強い接合を提供することが図られている。溝構造を連続的に形成することは、次に係止する後続のツールの歯または刃に、変わらない力が生じることをもたらすことを図る。ＷＯ  ２０１０／０１５２２９  Ａ１で提案されている後続のツールは、基材表面に、望まれている溝構造を連続的に形成し、櫛のように順番に位置する少なくとも３つの歯を有する、例えば立方体形の成形プレートおよび切削プレートにより特徴付けられている。このツールは、純粋な成形ツール、切削ツール、またはホーニングツールとして形成されていてもよいが、様々な加工形態―例えば切削と形成、またはホーニングと形成、または切削とホーニング―を組み合わせたツールも可能である。前記溝構造は、後続のツールを用いてツール前進ストローク、すなわちツールの前進移動で基材表面に形成される。これに対して、溝構造の他の加工は行われないので、その後のツール後退ストローク、すなわち後方移動はアイドルストロークである。
【０００４】
螺旋形の溝構造を基体に生成するための他の方法およびツールがＷＯ２０１０／０１５２２９  Ａ１から知られている。ＷＯ  ２０１０／０１５２２９  Ａ１と違ってＷＯ  ２００８／０３４４１９  Ａ１は、第１若しくは第２アンダカットの形成に伴って、２つの互いにずれて配置された刃を備えたツールで基体の表面を切削によって加工することを提案し、その際、前記表面に形成されたアンダカットを互いに向かい合って向けられていることを図っている。前記アンダカットは、例えば、共有または異なっているツール台にそれぞれ異なっている調整角で位置付けられた転回切削プレートで、幾何学的に定義された刃によって生成できる。第１アンダカットによって、例えば、転回切削プレートの刃が、アンダカットされた、刻み目またはカット溝の基本的に三角形の輪郭を基体に形成することで、鋸の歯のような断面が形成されうる。ツールに関する対称の理由のために、およびロジスティックな費用を減らすために、第２アンダカットは、同様に鋸の歯のような断面を形成する必要があり、これによって最終的に、前記断面に対応する輪郭が基体の表面に形成される。前記２つのアンダカットが同じ輪郭を有することが目指され、その際、連続して行われた２つの前記切削カットの両方の輪郭の重なり合いは、逆向きに向けられた２つのアンダカットを有する、望まれている輪郭を形成する。両方の切削刃は共有のツール台に配置されていてもよく、この場合、第２刃が一定の距離で第１刃の切削コースに対して一定の角を成して切削コースを形成し、第１切削工程、例えば、穴あけ、フライス削り、またはかんな（平削り）若しくは平面削りにて除去されていなかった物質部分のみを基体から除去するように、前進ストローク速度が選択される。アンダカットが、穴あけ工程またはフライス削り工程にて円筒形の表面に形成されれば、刃が螺旋のような移動を行うことによって、切削処理がねじ切りと同様に行われる。さらに、生産性およびプロセス安全性を高めるために、同じ向きの複数の歯がツール台に配置されていることと、互いから隔てられた同じ向きの複数の切削コースが切削処理中に形成されることが指定されている。このようにして、すべての刃が基体に切り込んでいる際、マルチブリッジねじに類似して、複数のアンダカットまたは切削コースが同時に基体に形成される。この場合に、刃は、前進する１つまたは複数の刃の切削コースに切り込むのではなく、切削コースに平行に伸びるように、前進ストロークが定められている。これにより、固定あたりの加工時間をかなり短くできることが図られている。あるいは、ＷＯ  ２００８／０３４４１９  Ａ１では、第１の向きを有する刃によって基体に第１アンダカットを形成することが提案されている。次に、前記刃の向きは、例えば転回切削プレートが所定の角度で回転させられることによって変更されることが図られている。最後に、第２切削処理にて、逆を向いた第２アンダカットが基体に形成され、この場合、平らな表面の場合は、アイドルストロークが起こらないように、向きの切り替えは前進ストロークと後退ストロークとの間に行われうる。向きの切り替えは自動的に行われうる。円筒形の表面の表面加工時に、第２アンダカットの形成は同���に、例えば穴あけツールの、後退ストロークの間に、場合によっては回転方向の変更を伴って、行われうることが図られている。この場合にも、表面加工の終わりに２つのアンダカットを有する共通のプロファイルが生成するように、第１および第２アンダカットが重なり合うことが可能であることが図られている。
【０００５】
ＤＥ  １０３１４２４９  Ｂ３には、同様に、溶射された層を含む後のコーティングのために指定された表面を用意するための方法が記載されている。記載されている方法では、材料が表面から切削されて除去される。材料除去によって、交差する溝からなるレリーフを備えた表面が提供される。溝は、回転させられながらシリンダ穴に入れることと同時にシリンダ軸または穴あけ軸に沿って下に移動されるフライスアームによって、形成される。望まれている穴の深さに到達すれば、フライスアームは、穴軸に沿って引き出され、そのとき、不変な回転方向に回転させられ、これにより表面に交差溝が形成される。
金属の加工物の円筒形表面を粗面化するためのさらなる方法およびツールは、ＤＥ  ２０２００９０１４１８０  Ｕ１、ＷＯ  ２００７／０８７９８９  Ａ１、ＤＥ  １９８０２８４２  Ａ１、ＤＥ  １０３４８４１９Ｂ３、ＤＥ  １９７１３５１９  Ａ１、ＥＰ  １７５９１３３  Ｂ１、ＷＯ  ０２／４０８５０  Ａ１、ＵＳ  ５，６２２，７５３、またはＤＥ  １０２００６００４７６９  Ａ１が知られている。
【０００６】
回転されて駆動されている形成ツールおよび／または切削ツールが、粗面化する加工物表面に相対的に軸方向の前進ストロークで移動されることによって、コーティングしようとする円筒形表面の粗面化のために、定義した、特にツバメの尾のようなアンダカットされたＶ形溝およびＵ形溝の構造が形成され、このことは公知の各方法およびツールに共通である。ツールの加工物表面に相対的な回転移動および軸方向移動は、螺旋状にまたは交差するように形成されたＶ形溝およびＵ形溝の構造をもたらす。しかしながら、これに必要な、形成しようとする微細構造を変わらない質および正確性で製造できるようにするためのツールの前進ストローク移動及び後退ストローク移動の調整は、制御技術的または時間的な観点から高い費用がかかる。
【発明の概要】
【０００７】
上述した従来技術の背景から、本発明の課題は、例えば溶射で後に付ける表面層のための接着プライマとして、交差する溝からなる定義した微細構造を経済的に且つ非常に少ないばらつきで複製可能に製造することに用いられており、特に金属の加工物の円筒形の表面、殊に、例えばアルミニウム鋳物からなるシリンダブロックにあるシリンダライナのピストン摺動面を機械的粗面化するための方法およびツールである。
【０００８】
この課題は、請求項１の特徴を有する方法、または、請求項１０の特徴を有する溝形成ツールによって解決される。好ましい実施形態は従属請求項の対象である。
【０００９】
本発明の方法は請求項１によれば次の作業工程を含む：
ａ）加工物表面に少なくとも１つの軸方向溝が形成されるように、溝形成ツールが軸方向に加工物表面に沿って動かされる、第１作業工程と、
ｂ）前記軸方向溝と交差する少なくとも１つの周囲方向溝が加工物表面に形成されるように、溝形成ツールが、第１作業工程で到達した軸上の位置において、予め設定した回転角でシリンダ軸を中心に回転させられる、第１作業工程の続きの第２作業工程と、
ｃ）溝形成ツールが、軸方向に、加工物表面に沿って引き戻される、第２作業工程の続きの第３作業工程と、
の作業工程を含む。
【００１０】
本発明によれば、溝形成ツールは、第１作業工程、すなわち、ツール前進ストロークの間ではもっぱら軸方向に前に動かされ、第１作業工程の続きの第２作業工程ではもっぱら回転させられ、第２作業工程の続きの第３作業工程、すなわち、ツール後退ストロークの間では軸に沿ってもっぱら後方に動かされる。第１作業工程のツール前進ストロークは、好ましくは、加工しようとする加工物表面の軸方法の長さより大きく、これにより、第１作業工程にて加工物表面に形成された少なくとも１つの軸方向溝は、円筒形の加工物表面の全長に伸び、すなわち、軸方向に連続している。ツール後退ストローク、すなわち、第３作業工程における溝形成ツールの行程は、有利には、ツール前進ストローク、すなわち、第１作業工程における溝形成ツールの行程と一致するので、第１ないし第３作業工程の通し後に、少なくともツール前進ストローク方向に軸の投影を見ると、溝形成ツールは再びその出発点に到達している。第３作業工程はアイドルで、すなわち加工物表面のさらなる加工なしで行われうる。あるいは、第３作業工程では、第１作業工程で形成された軸方向溝をさらに、すなわち最終寸法または最終断面まで、加工することもできる。
【００１１】
どんな場合でも、本発明に係る方法の３つの作業工程は、加工物表面に沿った、溝形成ツールの純粋な軸方運動または回転からなる。この運動は制御技術的に簡単に、且つ、最小限の時間を費やして実現できる。その結果、本発明に係る方法によって加工物表面に微細溝構造ができ、当該微細構造は、少なくとも１つの軸溝、およびこの少なくとも１つの軸溝を横切って延びる少なくとも１つの周囲方向溝によって定義されている。微細構造を形成する溝は深さが非常に小さい、例えば、０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下の範囲内、約０．０５ｍｍ以上０．０７ｍｍ以下、特に約０．０６ｍｍであり、幅が、例えば、０．１０ｍｍ以上０．２０ｍｍの範囲内、約０．１３ｍｍ以上０．１７ｍｍ以下である。しかしながら、例えばＤＥ  １０３１４２４９  Ｂ３から知られている、交差レリーフのような微細構造と違って、前記少なくとも１つの軸溝と前記少なくとも１つの周囲方向溝は、必ず直角に交差する。
【００１２】
溝形成ツールの運動（前進ストローク、回転、後退ストローク）は、制御技術的に簡単に制御できる溝形成ツールの軸方向運動または回転まで縮小するので、最も簡単な場合には、ちょうど第１ないし第３の作業工程からなる粗面化方法は、特に経済的に、且つ、最小限の時間を費やして実行できる。第３作業工程でさらなる処理が行われない限り、ツール後退ストロークはツール前進ストロークより速い速度で行われていてもよく、これにより、本発明に係る方法の実行のために費やされる時間を抑えることができる。したがって、本発明によれば、得られた格子構造によって例えば溶射によって付けるべき表面層のための軸方向および周囲方向の最適な付着または係止を可能にする、定義された微細溝構造が、最小限のばらつきを伴って複製可能に且つ経済的に製造できる。
【００１３】
前記微細溝構造は、切削せずおよび／または切削して形成できる。よって、このために使われている溝形成ツールは、純粋な変形ツール若しくは切削ツールとして、または、上述した加工方法と切削（例えばブローチ加工、スロッター加工、ピアッシング加工、フライス加工、ホーニングなどによって）および変形（刻印および型押しによって）を組み合わせるツールとして形成されていることが可能である。前記加工方法は、溝ツールを用いて適合した歯輪郭を形成することで簡単に実現でき、前記歯輪郭は、軸溝および周囲方向溝の望まれている断面寸法に一致するように細工されて形成される。
【００１４】
一例として、第１作業工程で形成しようとする軸溝の数とシリンダ軸周囲におけるこの軸溝の放射方向の位置および分布とに一致して、軸溝および周囲方向溝を形成するために軸方向に逐次的に配置された歯からなる、軸に平行な少なくとも１つの歯列が支持体に配置されているように、溝形成ツールを実現することができる。"歯"の名称は、一般的に、軸溝または周囲方向溝を形成するための歯形の輪郭に関し、したがって、上述したすべての切削しない加工および切削する加工に当てはまる。よって、"歯"は、幾何学的に定められたまたは幾何学的に定められていない、切削する溝加工のための刃、例えば、牙のような溝用ブローチツール、切歯、スプラインブローチツール、若しくはホーニングツールのホーニングストーンなど、または、加工物材料を切削せず変形させる溝加工のための輪郭を有する。まったく同じ軸方向の列に配置されている歯は、１つまたは複数の軸方向に逐次に配置されている部材、例えば、挿入物、プレート、縁、または類似の物において形成されることが可能であり、これらは、ねじ、クランプ、接着、はんだ等で支持体に交換可能または永続的に固定して取付けられうる。前記部材は、好ましくは、外周側に開けた、支持体の外周上にある収容ポケットの中に配置されており、支持体にネジ止められており、または支持体にクリップで固定されている。有利には、軸溝の形成のための軸歯、および、周囲方向溝の形成のための周囲歯が様々な部材に備えられている。
【００１５】
したがって、前記溝形成ツールは１つまたは複数の軸方向の歯列を含むことができ、各歯列は、軸と平行に配置された、軸溝を形成するための１つまたは複数の歯（軸歯）と、１つまたは複数の周囲方向溝を形成するための１つまたは複数の歯（周囲歯）とを含む。まったく同じ歯列に複数の軸歯が備えられていれば、この複数の軸歯は、軸溝を逐次的に所定の最終寸法および／または所定の最終断面まで形成するように、後続のツールの場合と同様に軸方向に段状に配置されている。軸溝断面の逐次的な形成によって、連続して加工物に係止する軸歯に負荷がかかりすぎないようにできる。軸歯と違って歯列の各周囲歯は別の周囲方向溝を形成する。まったく同じ歯列に複数の周囲歯が備えられていれば、この周囲歯は櫛のように配置されている。しかしながら、軸方向の投影をツール前進ストローク方向に見ると、各周囲歯は、ツール前進ストローク方向に先行する軸歯が形成する軸溝の断面に入っているように、すなわち、軸方向の投影をツール前進ストローク方向に見ると、各周囲歯の断面は、軸歯が形成する断面に入っているように、形成されている。
【００１６】
上述して説明された溝形成ツールの運動は、従来のＮＣ制御またはＣＮＣ制御の工作機械を用いて比較的簡単に実施し、制御できる。このために、溝形成ツールの支持体は固定シャンク、例えば、公知のＨＳＫシャンク、ＳＫシャンク、またはシリンダシャンクを含み、この固定シャンクを介して溝ツールは、公知の方法で、例えばモジュラー工作機械システムのジョイントまたはインターフェースに接続されうる。
【００１７】
本発明に係る方法では、請求項２によれば、第１作業工程でツール前進ストロークは、加工しようとする加工物表面の軸方向長さより大きくてもよい。第１作業工程でツール前進ストロークが、加工しようとする加工物表面の軸方向の長さより大きければ、ツール前進ストロークの際に形成された少なくとも１つの軸溝は常に加工物表面の全長に広がる。溝形成ツールの軸歯は第１作業工程の終了後に軸方向に加工物の外部にあり、よって、加工物に係止しない場所にあることが、同時に可能になる。この場合、周囲方向溝は、軸方向に軸歯の後ろにある周囲歯のみで形成できる。これによって、軸歯は、第２作業工程における溝形成ツールの回転中に完全に円筒形の表面の外にあり、よって、当該軸歯に負荷がかからないようにすることが達成できる。
【００１８】
さらに、請求項３によれば、前記予め設定した回転角は、３６０°を被除数として前記少なくとも１つの軸溝の数を除数とした割算の結果となる角の整数倍になっていることが可能である。溝形成ツールが例えば３６０°、回転すると、第１作業工程で形成された各軸溝は新たに横切られる。軸溝の数に依存せず、３６０°の回転によって、前記少なくとも１つの周囲方向溝が、閉じた環を常に形成することが保証される。
【００１９】
請求項４によれば、複数の軸溝があれば、これらはシリンダ軸を中心に周囲方向に、好ましくは等間隔に配分されていることが可能である。
【００２０】
請求項５によれば、第１作業工程において、加工物表面に、直径上の対向する少なくとも一対の軸溝が形成されていることが可能である。よって、この場合に溝形成ツールは、直径上の対向する少なくとも１対、好ましくは２対または３対の歯列を支持体において有し、この歯列はシリンダ軸を中心に周囲方向に、好ましくは等間隔に配分されている。よって、合計２つ、４つ、６つなどの軸溝を第１作業工程で同時に形成できる。その際、異なる歯列、特に直径上の対向する２つの歯列は、異なる歯列、特に直径上の対向する２つの歯列の周囲歯が同一の周囲方向溝を形成するように、軸に沿って配置されおよび形成されていることが可能である。
【００２１】
請求項６によれば、予め設定した回転角は、好ましくは１８０°または３６０°であることが可能である。
【００２２】
１８０°の回転によって、第１作業工程で形成された直径上の対向する２つの軸溝が第３作業工程で新たに、ただし溝形成ツールの他の歯列により、横切られることが達成される。よって、直径上の対向する軸溝は、第１および第３の作業工程で、異なる２つの歯列によって逐次的に所定の最終寸法または所定の最終断面まで、例えばツバメの尾の形のような断面を成すまで形成されることが可能である。例えば、前記２つの歯列の片方は各軸溝の片方の側面を形成し、前記２つの歯列の他方は各軸溝の他方の側面を形成することができる。
【００２３】
これに替えて、前記２つの軸溝は、既に第１作業工程にて、同一の定められた最終寸法に形成され、または、同一の定められた最終断面まで形成されることができる。その場合、溝形成ツールは、第２作業工程で１８０°または３６０°回転されることができる。
【００２４】
３６０°回転によって、溝形成ツールは、第２作業工程の終了時には必ず、第１作業工程の後、または第２作業工程の前と同じ回転位置にある。しかしながら、各周囲歯は３６０°回転するので、同一の周囲溝を、直径上の対向する２つの歯列の周囲歯を用いて逐次的に、定められた周囲寸法まで形成し、または、定められた最終断面まで形成できる。例えば、前記２つの歯列の周囲歯の片方は周囲溝の片方の側面を加工し、前記２つの歯列の他方の周囲歯は同じ周囲溝の他方の側面を加工できる。
【００２５】
請求項７によれば、軸溝および／または周囲溝は、逐次的に、定められた最終寸法まで形成し、または、定められた最終断面まで形成できる。
【００２６】
請求項８によれば、軸溝および／または周囲溝は、ツバメの尾の形にアンダカットされることができる。
【００２７】
請求項９によれば、本発明に係る方法は、第４作業工程ｄ）を有することができ、その第４作業工程ｄ）では、溝形成ツールは加工物に対して、あらためて、加工物表面のシリンダ軸の周りに、第２作業の回転角とは異なる定められた回転角で回転される。次に、第１ないし第３作業工程を新たに行うことができる。よって、さらなる軸溝の対が形成できる。
【００２８】
本発明に係る溝形成ツールは、請求項１０によれば、軸に平行に配置されている少なくとも１つの歯列を有する支持体を備えており、前記少なくとも１つの歯列は、軸溝を形成するための少なくとも１つの軸歯と、１つまたは複数の周囲方向溝を形成するための少なくとも１つの周囲歯とを、軸方向に連続して含み、各周囲歯の断面は、ツール前進ストローク方向に軸の投影を見ると、前記少なくとも１つの軸歯の断面に入っている。
【００２９】
請求項１１によれば、前記少なくとも１つの軸歯は、ツール前進ストローク方向に軸方向の投影を見ると、ツバメの尾の断面を有する。
【００３０】
請求項１２によれば、軸方向に段状に配置され、その断面が、ツール前進ストローク方向に軸の投影を見ると、定義された、好ましくはアンダカット、例えばツバメの尾の形の、重なり断面を成して重なり合う、少なくとも２つの軸歯が備えられている。例えば、両方の軸歯はそれぞれ、軸溝の１つの側面を形成する。あるいは、前記少なくとも２つの軸歯は、軸溝を逐次的に、定められた最終寸法（深さ、幅）まで形成し、または、定められた最終断面まで形成できる。
【００３１】
請求項１３によれば、まったく同じ歯列に配置されている歯は、好ましくは、１つまたは複数の軸方向に連続して配置された歯部材に形成されており、歯部材は、交換可能にまたは永久に支持体に固定されている。
【００３２】
請求項１４によれば、好ましくは前記少なくとも１つの軸歯と前記少なくとも１つの周囲歯は、別々の歯部材に形成されている。これによって、種々の歯構造をより簡単に製造できる。
【００３３】
請求項１５によれば、溝形成ツールは、溝形成ツールの周囲方向に好ましくは等間隔に配分されている複数の歯列を有することができる。
【００３４】
請求項１６によれば、前記少なくとも１つの周囲歯は、周囲方向に見ると、ツバメの尾の形の断面を有することができる。
【００３５】
請求項１７によれば、溝形成ツールは、直径上の対向する少なくとも一対の歯列を有することができる。
【００３６】
請求項１８によれば、２つの歯列のうちの一方の、少なくとも１つの周囲歯の断面と、直径上の対向する、２つの歯列のうちの他方の、少なくとも１つの周囲歯の断面とは、周囲方向に見ると、定義された、好ましくはツバメの尾の形の、総断面を成して重なり合っている。段状に配置されている軸歯の前記記載に類似して、直径上の対向する歯列の２つの周囲歯は、側面ごとに、まったく同じ周囲溝を形成できる。
【００３７】
本発明に係る溝形成ツールは、請求項１９によれば、さらに、例えばＮＣ制御またはＣＮＣ制御の工作機械システムのためのジョイントまたはインターフェースに溝形成ツールを接続するための１つの固定シャンク、例えば、ＨＳＫシャンク、ＳＫシャンク、またはシリンダシャンク、を備えることができる。
【００３８】
以下に、本発明に係る方法と、本発明に係る溝形成ツールとを、添付図面に基づいて述べ、この図面は以下のことを示す。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】初期状態を非常に単純化して示す図である。
【図２】本発明に係る方法の第１作業工程を非常に単純化して示す図である。
【図３】本発明に係る方法の第２作業工程を非常に単純化して示す図である。
【図４】本発明に係る方法の第３作業工程を非常に単純化して示す図である。
【図５】単純化した斜視図により、図１ないし図４に示されている方法を実施するための、本発明に係る溝形成ツールの一実施形態を示す図である。
【図６】拡大した描写により、図５に破線で示されている軸歯長手部の領域を示す図である。
【図７】拡大した描写により、図６に一点鎖線で示されている周囲歯長手部の領域を示す図である。
【図８】他の周囲歯長手部分を図７と同様に示す図である。
【図９】図５の溝形成ツールの正面図である。
【図１０】拡大した描写により、図９に一点鎖線で示されている正面部分を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下に、先ず、図１ないし図４を用いて本発明に係る方法の根本的な作業工程を示し、本発明に係る溝形成ツールの基本的な構造を述べる。
【００４１】
図１は初期状態を示す。左下には、シリンダブロック１１（加工物）のシリンダライナ１０の平面図が非常に簡単化されて見られる。シリンダライナ１０の内部表面１２が、粗面化する表面となる。さらに、図１はその右下に、シリンダライナ１０の内部表面１２の処理を示し、右上に模式的に溝形成ツール２０を示す。図１に示されている初期状態では、溝形成ツール２０は軸に沿ってシリンダライナ１０の上方に位置付けされており、それにより、溝形成ツール２０の長手軸２１はシリンダライナ１０のシリンダ軸１３と一致し、すなわち、溝形成ツール２０はシリンダライナ１０と同軸に方向付けされている。
【００４２】
図１に示されている実施形態では、溝形成ツール２０は６つの歯列２３を有し、そのうち、３つの歯列が図１に見られる。歯列２３は、中央にある支持体２２に、長手軸２１に平行に配置されている。歯列２３の数、放射方向の位置、および周囲配分は、長手軸２１に対して、内部表面１２に形成する軸溝と一致する。各歯列２３は、機能に関して、２つの長手部分２４および２５に分けることができる。ツール前進ストローク方向（図１の矢印を参照）において、より前の長手部分２４は、軸溝を形成するための少なくとも１つの歯（以下：軸歯）を含み、それに対して、ツール前進ストローク方向において、長手部分２４の後ろにある、各歯列２３の長手部分２５は、少なくとも１つ、しかし通常は多数の、その多数に対応する多数の周囲溝を形成するための歯を含む（以下：周囲歯）。よって、図１にある参照記号２４および２５は、少なくとも１つの軸歯または少なくとも１つの周囲歯を示す。 
【００４３】
まったく同じ歯列に複数、例えば２つの軸が指定されている場合、後続のツールと同様にこの軸歯は、全く同一の軸溝を逐次的に、定められた最終寸法まで形成し、および／または定められた最終断面まで形成するように、軸に沿って段状に連続して配置されている。前記複数の軸歯は、例えば、軸溝を逐次的に、定められた放射方向の深さおよび／または周囲幅まで形成するようにすることが可能である。同時にまたはそれに替えて、前記複数の軸歯は、軸溝の溝側面を逐次的に、定められた最終断面まで形成されるようにすることもできる。最終断面は、図２ないし図４に示されるように、単に長方形に形成されるか、または、例えばツバメの尾の形のようにアンダカットされることもできる。アンダカットされた断面は、粗面化された内部表面１２に後で付ける表面コーティングがシリンダライナ１０により好適に噛み込むことに貢献できる。
【００４４】
図３および図４を用いて説明するように、軸歯と違って、一つの歯列の各周囲歯は、別の周囲溝を形成する。まったく同じ歯列２３に複数の周囲歯が備えられている場合、これらが、櫛のように連続して配置されている。しかしながら、各周囲歯は、ツール前進ストローク方向に軸方向の投影を見ると、断面が前記少なくとも１つの軸歯の断面に入っているように形成されている。よって、１つの歯列２３がちょうど１つの軸歯を有する場合、この軸歯に従う各周囲歯の断面は、軸方向の投影を見ると、軸歯の断面に入っている。歯列２３が複数の軸歯を有する場合、この軸歯に従う各周囲歯の断面は、重なり断面と称される断面に入っており、この重なり断面は、軸方向の投影を見ると、すべての前記複数の軸歯の断面の重なる部分により生じる。この処置は、周囲歯が、第１作業工程にて実施される溝形成ツール２０の純粋な軸方向運動において、シリンダライナ１０すなわち加工物に衝突せず、ツール前進ストローク方向に先行する少なくとも１つの軸歯がすでに形成した軸溝の中を進むことを保証する。
【００４５】
これとは独立に、１つの歯列の周囲歯は、基本的に同じ、または、異なっている断面を有することが可能である。後に内部表面１２に付ける表面コーティングとの好適な噛み込みを目的にして、周囲歯がツバメの尾の形のアンダカットを有する場合は有利である。しかしながら、周囲歯がツバメの尾の形のようにアンダカットされた周囲溝は、直径上で対向する２つの歯列の周囲歯を逆向きにしてそれによって３６０°回転においてそれぞれの周囲溝の２つの側面の片方を形成することによっても形成できる。
【００４６】
これに関して注意すべきこととして、当該歯が切削しないまたは切削する加工用に設計されているかどうかから独立して、"歯"の名称は、一般的に、軸溝または周囲溝の形成のための溝ツールにある歯形の輪郭に関する。よって、"歯"は、幾何学的に定められた若しくは幾何学的に定められていない、切削する溝加工のための刃、例えば溝用ブローチツール、切削歯、スプラインブローチツール、若しくはホーニングツールのホーニングストーンなどの形の刃、または、切削せず形を変更する加工のための輪郭を有する。よって、本発明に係る方法を用いて形成しようとする、シリンダライナ１１の内部表面１２にある微細溝構造は、基本的に切削せず、および／または切削するように形成できる。よって、溝形成ツール２０は、純粋な変形ツールまたは切削ツール、または、上述した加工の切削（例えば、ブローチ加工、スロッター加工、ピアッシング加工、フライス加工、ホーニングなどによって）および変更（刻印および型押し）の加工方法を組み合わせたツールとして形成されることができる。
【００４７】
まったく同じ軸方向の列に配置されている歯は、軸に沿って配置されている１つまたは複数の部材、例えば刃、プレート、縁またはそのようなものとして形成されることができ、この部材は、ネジ止め、締め付け、接着、半田付けなどによって、溝ツール２０の支持体２２に、交換可能にまたは永久に固定されて形成されることができる。この部材は、好ましくは、外周側に開いた取り入れ口にて、支持体２２に配置され、支持体２２を用いてネジ止め、または支持体２２に対して締め付けられている。有利には、前記少なくとも１つの軸歯および前記少なくとも１つの周囲歯は、異なる別々の部材にて形成されている。
【００４８】
図１に示されている初期状態では、シリンダライナ１０の内部表面１２はまだ加工されていない。
【００４９】
図２に示されている、本発明に係る方法の第１作業工程では、溝形成ツール２０は、矢印で示すツール前進ストローク方向に軸方向にシリンダライナ１０の内部表面に沿って移動され、これにより各歯列２３の前記少なくとも１つの軸歯が内側表面１２に軸溝１４を形成する。本発明によれば、溝形成ツール２０は、その運動または第１作業工程の終了時に、少なくとも、図１ｂの前記少なくとも１つの軸歯が、図２に見られるように軸方向にシリンダライナ１０の外に位置付けられるように、下方に移動される。よって、ツール前進ストロークは、シリンダライナ１０または加工しようとする内部表面１２の、軸方向の長さより大きい。したがって、軸溝１４は通過できる。これらは、シリンダライナ１０または内部表面１２の全長に延びる。図２は、第１作業工程の結果を示す。歯列２３の数に応じて、図示した図形―それぞれ長方形の断面―を有する、６つの軸溝が見られる。
【００５０】
図３は、第１作業工程の続きの第２作業工程を示し、溝形成ツール２０は、第１作業工程で到達する軸上の位置で、予め設定した回転角だけ、示した例では３６０°、シリンダ軸１３の周りにまたは長手軸２１の周りに回転し、それによって、内部表面１２において、さらに、周囲歯２５の数に対応する数の、軸溝１４と直角に交差する周囲方向溝１５が形成される。図３は、多数の非常に簡略化された周囲方向溝１５を示し、これは、３６０°の回転に基づき円形状である。溝形成ツール２０の各歯列２３の軸歯２４は、第２作業工程中は、軸方向の外部にあり、またそれによってシリンダライナ１０との噛み合いから外れているので、どんな種類の負荷も受けない。周囲方向溝１５は、軸方向の周囲歯２５上にだけ形成されている。上述したように、直径上で対向する２つの歯列２３の周囲歯が逆向きであれば、３６０°の回転により、直径上で対向する歯列２３の周囲歯は、それぞれ、各周囲方向溝の両方の側面を、例えばツバメの尾の形のアンダカットで形成することができる。
【００５１】
図４は、第２作業工程の続きの第３作業工程を示し、溝形成ツール２０が、第２作業工程で到達した回転位置で、軸方向にシリンダライナ１０の内部表面１２に沿って、矢印で示すツール後退方向に、出発状態に対応する出発位置へ再び戻る。
【００５２】
要約すると、本発明に係る溝形成ツール２０は、第１作業工程では、すなわち、ツール前進ストロークの間は、それゆえ、もっぱら軸方向に前進し、第１作業工程の続きの第２作業工程では、第１作業工程で到達した軸上の位置でもっぱら回転し、第２作業工程の続きの第３作業工程では、すなわち、ツール後退ストロークの間は、第２作業工程で到達した回転位置でもっぱら軸方向に後退する。第１作業工程のツール前進ストロークは好ましくは、加工する内部表面１２の軸方向の長さよりも大きく、それによって、第１作業工程で内部表面１２に形成された少なくとも１つの軸溝１４は、円筒形の内部表面１２の全長にわたって延び、すなわち、連続している。ツール後退ストローク、すなわち、第３作業工程での溝形成ツール２０の行程は、好ましくは、ツール前進ストロークに対応し、すなわち、第１作業工程での溝形成ツール２０の行程に対応し、それによって、第１ないし第３作業工程の進行に従って、溝形成ツールは、出発位置に到達する。示した方法での第３作業工程はアイドルであり、すなわち、内部表面１２のさらなる加工はない。
【００５３】
本発明に係る方法の第３作業工程は、もっぱら、内部表面１２に相対的な溝形成ツール２０の軸方向移動または回転運動によって特徴付けされる。この運動は、制御技術的に平易であり、わずかな時間消費で実現できる。その結果、本発明に係る方法によって、加工物表面において、少なくとも１つの軸溝と、少なくとも１つの軸溝に対して横向きに延びる少なくとも１つの周囲方向溝とによって定義される、微細溝構造が得られる。微細構造を形成する溝は、非常に小さい深さを有し、例えば、０．０５から０．１５ｍｍの範囲、およそ０．０５から０．０７ｍｍ、特におよそ０．０６ｍｍ、および、幅、例えば、０．１０から０．２０の範囲、およそ０．１３から０．１７ｍｍの範囲である。
【００５４】
溝形成ツール２０の上述の運動は、従来のＮＣ制御またはＣＮＣ制御の工作機械を用いて、比較的平易に実施および制御できる。この目的のために、溝形成ツール２１の支持体２２はさらに、その軸を介して溝形成ツール２０が公知の方法で例えばモジュラー工作機械システムのジョイントまたはインターフェースに接続されることができるような、図１ないし図４には示さない固定シャンク、例えば公知のＨＳＫ軸、ＳＫ軸またはシリンダ軸を有する。
【００５５】
図５ないし図１０は、図１ないし図４に示した方法の実施のための本発明に係る溝形成ツールの実施形態を図示する。
【００５６】
図６によれば、溝形成ツール２０は歯列２３ごとに２つの軸歯２４’、２４"を有し、これらの軸歯は、後続のツールの場合同様、軸方向に段状に配置され、それによって、これらの軸歯が、まったく同じ軸溝を、予め設定した最終寸法および／または予め設定した最終断面まで連続的に形成する。軸歯２４’、２４"は、さらに、靴型形状の歯部材２４ａに形成され、この歯部材は、締め付け足２４ｂを用いての締め付けによって、解放可能に、支持体２２に取り付けられている。図６は、さらに、靴型形状の歯部材２４ａが、外周側に開いた取り入れ口２２ａにて、支持体２２に配置され、支持体２２を用いてネジ止め、または支持体２２に対して締め付けられている。さらに、溝形成ツール２０には、歯列２３ごとに、多数の周囲歯２５’、２５"などが、櫛形に、歯部材２４ａとは異なる靴型形状の歯部材２５ａに形成されており、この歯部材２５ａは、歯部材２４ａと同様に、より詳しくは述べない外周側に開いた取り入れ口にて、支持体２２に配置されている。図５は、溝形成ツール２０が、歯列２３ごとに、多数の周囲歯をそれぞれ持った多数のこのような歯部材２５ａを有することを示しており、この周囲歯は、歯部材２４ａを有する軸方向の列に配置されている。
【００５７】
図６は、示した溝形成ツールの各歯列２３の軸歯２４および周囲歯２５が、切削歯として形成されていることを示す。軸歯２４は、例えば、ブローチツールのブローチ棒のようにして形成される。それゆえ、図５および図６に示す溝形成ツール２０は、幾何学的に定められた切削構造を有するもっぱら切削するツールである。
【００５８】
図７から図１０は、溝形成ツールのさらなる外面および断面を示す。
【００５９】
初めに述べたように、軸歯および／または周囲歯は、図５ないし図１０に示した溝形成ツールに替えて、切削しない加工など用に設計されることもできる。さらに、まったく同じ軸方向の列に配置された歯は、一つのまたは複数の、軸方向に互いに配置された部材、例えば、刃、板、靴型またはそのようなものに形成されることができ、この部材は、ネジ止めによる締め付け、接着、半田付けなどによって、支持体に、交換可能にまたは永久に固定されるように形成されている。
【００６０】
さらに、示した６つの歯列２３の代わりに、もっと少ないまたはもっと多い歯列を指定することもでき、この歯列は、根本的に、等距離または不均一な周囲配分で、溝形成ツール２０の長手軸の周りに配置されることもできる。歯列の数と配分に応じて、回転角も、第２作業工程にて、３６０°から異ならせることもできる。請求項４によれば、より多くの軸溝の場合、これらは、初めに述べたように、周囲方向に、シリンダ軸の周りに、特に、等間隔に配分されることができる。
【００６１】
本発明に係る方法および溝形成ツールのさらなる変更および修正は、初めに述べた特徴の結合および／または請求項の特徴の結合をもたらす。このような変更および修正は、本発明の対象であり、後述の請求項表現のための根拠となりうる。
【図１】
2017520413.tif 000003
【図２】
2017520413.tif 000004
【図３】
2017520413.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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2017520413.tif 000015
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