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Patent Searching and Data


Title:
TOOL HEAD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/011691
Kind Code:
A1
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.

Inventors:
WAGENER WOLFRAM (DE)
WOISETSCHLÄGER PATRICK (DE)
DANNEBERG FRANK (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/067783
Publication Date:
January 17, 2019
Filing Date:
July 02, 2018
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AG (DE)
International Classes:
B24B33/02; B23P9/02; C23C4/02
Foreign References:
DE202010010740U12011-11-14
DE102004007476A12005-09-01
US20100101526A12010-04-29
US20120317790A12012-12-20
EP3269505A12018-01-17
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1 . Werkzeugkopf (10),

welcher eine Rotationsachse (R) aufweist,

wobei umfänglich an dem Werkzeugkopf (10) zumindest ein erstes Werkzeug (20) und zumindest ein zweites Werkzeug (22) angeordnet sind, und

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.

2. Werkzeugkopf (10) nach Anspruch 1 ,

wobei das Verstellwerkzeug (20) in axialer Richtung mit Spiel angeordnet ist bzw. einen Verstellweg aufweist.

3. Werkzeugkopf (10) nach Anspruch 1 oder 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.

4. Werkzeugkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei das erste und das zweite Werkzeug (20; 22) Eingriffsbereiche (23; 25) aufweisen, und

wobei die Eingriffsbereiche (23; 25) zylindrisch ausgebildet sind.

5. Werkzeugkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei das erste und das zweite Werkzeug (20; 22) zylindrische Grundkörper aufweisen.

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.

7. Werkzeugkopf (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei das zumindest eine zweite Werkzeug (22) radial verlagerbar angeordnet ist.

8. Werkzeugkopf (10) nach einem der Ansprüche 4-7,

wobei der oder ein Eingriffsbereich (25) des zumindest einen ersten Werkzeugs (20) beschichtet, insbesondere diamantbeschichtet, ist.

9. Werkzeugkopf (10) nach einem der Ansprüche 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.

10. Werkzeugkopf (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

umfassend eine Antriebseinheit, welche ausgelegt ist, das erste und/oder das zweite Werkzeug (20; 22) anzutreiben.

1 1 . Verfahren zum Bearbeiten einer Innenfläche eines Zylinders, insbesondere eines Zylinders einer Verbrennungskraftmaschine,

umfassend die Schritte:

- Bereitstellen eines Werkzeugkopfes (10), welcher eine Rotationsachse (R) und eine Vielzahl von umfänglich angeordneten Werkzeugen (20; 22) aufweist;

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.

12. Verfahren nach Anspruch 1 1 ,

umfassend den Schritt:

- Ändern der Reihenfolge der Werkzeuge (20; 22) zumindest beim oder zum Ausfahren aus dem Zylinder.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 -12,

wobei zumindest ein Werkzeug ein Aufrauwerkzeug (24) und zumindest ein Werkzeug ein Umformwerkzeug (22) ist,

umfassend den Schritt:

- Anordnen des zumindest einen Aufrauwerkzeugs (24) ganz oder zumindest teilweise hinter dem zumindest einen Umformwerkzeug (22) in Bezug auf die Vorschubrichtung (V).

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 -13,

umfassend die Schritte:

- Bearbeiten der Zylinderwand (50) zum Einbringen einer Oberflächenstruktur;

- Beschichten der Innenwand (50) des Zylinders nach dem Bearbeiten mit dem Werkzeugkopf (10)

15. Verwendung eines Werkzeugkopfes (10) nach einem der Ansprüche 1 - 10 zum Herstellen einer Verbrennungskraftmaschine.

Description:
Werkzeugkopf

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkzeugkopf, ein Verfahren zum Bearbeiten einer Innenfläche eines Zylinders sowie eine Verwendung eines Werkzeugkopfes.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Der Eingriffsbereich des zumindest einen zweiten Werkzeugs weist zweckmäßigerweise eine im Wesentlichen glatte oder ebene Oberfläche auf.

Bevorzugt sind das erste und/oder das zweite Werkzeug aus Hartmetall. Vorteilhafterweise können damit extrem hohe Werkzeugstandzeiten realisiert werden.

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.

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.

Die Erfindung richtet sich auch auf ein Verfahren zur Bearbeitung einer Innenfläche eines Zylinders, insbesondere eines Zylinders einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend die Schritte:

- Bereitstellen eines Werkzeugkopfes, welcher eine Rotationsachse und eine Vielzahl von umfänglich angeordneten Werkzeugen aufweist;

- Bevorzugt Drehen des Werkzeugkopfes und Einfahren in einen Zylinder zum Bearbeiten einer Zylinderwand;

- Verändern einer axialen Position zumindest eines Werkzeugs relativ zu dem oder den anderen Werkzeugen zum Einstellen einer Bearbeitungsreihenfolge.

Zweckmäßigerweise umfasst das Verfahren den Schritt: - Ändern der Reihenfolge der Werkzeuge zumindest beim oder zum Ausfahren aus dem Zylinder.

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.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Werkzeug ein Aufrauwerkzeug und zumindest ein Werkzeug ein Umformwerkzeug, wobei das Verfahren den Schritt umfasst:

- Anordnen des zumindest einen Aufrauwerkzeugs ganz oder zumindest teilweise hinter dem zumindest einen Umformwerkzeug in Bezug auf die Vorschubrichtung.

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.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte:

- Bearbeiten der Zylinderwand zum Einbringen, insbesondere zum Umformen und Einbringen, einer Oberflächenstruktur;

- Beschichten der Innenwand des Zylinders nach dem Bearbeiten mit dem Werkzeugkopf.

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.

Die Erfindung richtet sich weiter auf eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Werkzeugkopfes zum Herstellen einer Verbrennungskraftmaschine bzw. eines Kurbelgehäuses.

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.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen eines Werkzeugkopfes mit Bezug auf die beigefügten Figuren.

Es zeigen:

Fig. 1 : eine teilweise Draufsicht auf einen Werkzeugkopf entlang einer

Rotationsachse gesehen sowie eine Detailansicht zur

Veranschaulichung der unterschiedlichen Wirkdurchmesser der Werkzeuge;

Fig. 2: eine schematische Schnittdarstellung eines Werkzeugkopfes zur Verdeutlichung der Funktionalität des Verstellwerkzeugs.

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.

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.

Bezugszeichenliste

10 Werkzeugkopf

12 zylindrischer Grundkörper

13 Grundplatte

14 Lagerabschnitt, Lagerring

20 erstes Werkzeug, Verstellwerkzeug,

22 zweites Werkzeug, Umformwerkzeug

D22 Wirkdurchmesser Umformwerkzeug

23 Eingriffsbereich Umformwerkzeug

24 Aufrauwerkzeug

D24 Wirkdurchmesser Aufrauwerkzeug

25 Eingriffsbereich Aufrauwerkzeug

26 Werkzeugkörper

50 Zylinderwand

d radialer Versatz

X axialer Versatz

V, V1 , V2 Vorschubrichtung

R Rotationsachse

P Pfeile