制動盤和用於處理制動盤的表面的方法與流程
2023-06-01 16:23:56 4
本發明涉及一種制動盤和一種用於處理特別是制動盤的表面的方法，其中，通過在表面中引入至少一個凹處，凹處的寬度隨著凹處的深度增加而增加，並且藉助於該倒凹部建立在制動盤和覆層之間形狀配合的連接，使所述表面變粗糙以提高覆層在該表面上的附著性。此外，本發明涉及一種用於在表面、特別是制動盤的表面中產生至少一個凹處的切割工具，其中，該切割工具在所述表面中產生至少一個凹處的方式使得該凹處的寬度隨著深度增加而增加。為此，該切割工具具有至少兩個切割邊，其中，這兩個切割邊具有相對於工件表面的垂線的傾斜角度，並且兩個切割邊同時在正交的方向上形成共同的平面。
背景技術：
從現有技術中已知，對於熱的覆層過程、例如火焰噴塗或等離子噴塗來說，在覆層之前使表面經歷活化處理(Aktivierung)。在通常情況中，該活化處理由通過利用壓力加載的研磨顆粒、特別是利用鋒利的顆粒例如白剛玉來處理表面的表面粗糙化組成。該步驟也被稱為射線切削加工過程(Strahlspanprozess)。這種類型的射線切削加工過程具有的缺點為，所產生的表面特性不可精確複製並且與此相關的覆層的附著性可能具有大的波動，這不適合大批量加工。
技術實現要素：
本發明的核心為，實現可精確複製的表面活化處理，用於以儘可能小的過程參數波動將表面覆層施加到被活化的表面上。在此，本發明包括一種具有根據本發明的表面活化部的工件、特別是制動盤，此外包括一種用於表面活化的方法以及一種工具、特別是用於在工件表面上進行表面活化的切割工具。帶有根據本發明的表面的工件、特別是制動盤，在此為了提高覆層在表面上的附著性而呈現出結構化，其中，該表面的結構化部具有至少一個凹處，凹處的寬度隨著凹處的深度增加而增加。由此實現，產生在緊接著待施加的覆層和工件之間的形狀配合的連接，其中，該形狀配合的連接具有精確的可複製性。有利地，該至少一個凹處具有呈燕尾槽形狀的橫截面輪廓，由此產生形狀配合。此外有利的是，該至少一個凹處具有一個或多個同心的圓形形式或具有螺旋形的凹處的形式、與唱片的溝紋相似的形狀。由此實現，通過切削的材料加工、特別是車削過程進行表面活化處理，其中，該表面活化處理可非常快速且成本適宜地進行。有利地，待施加的覆層的厚度大於該至少一個凹處的深度，從而在覆層過程之後完全利用覆層材料填充該凹處並且產生完全平的表面。此外有利的是，該覆層由帶有高的耐磨強度的材料組成並且表面、特別是制動盤的表面非常耐磨。特別有利的是，藉助於建立在覆層和制動盤之間的形狀配合連接的至少一個凹處在制動盤的、被覆層的制動盤稍後與制動摩擦片接觸的區域上進行表面活化處理。在本發明的範圍中設置一種用於處理表面、特別是制動盤的表面以提高覆層在該表面上的附著性的方法，其中，在該表面上引入至少一個凹處，其寬度隨著深度增加而增加。由此，根據本發明實現在工件表面和覆層之間的形狀配合。有利地，藉助於車削的材料加工、特別是藉助於車削產生該至少一個凹處。有利地，以多個步驟產生該至少一個凹處。在車削工具車入(Einstechen)材料表面中之後，在第一步驟中通過車削工具在相對於工件的朝左的第一方向上運動並且由此產生第一倒凹部，在凹處的第一側部上產生第一倒凹部。在第二步驟中，通過使切割工具向朝右的與第一方向相反的第二方向運動，在凹處的相對的側部上產生第二倒凹部。通過該步驟，產生另一倒凹部。在使切割工具運動到中間位置中且已經遠離工件之後，留下兩個倒凹部，其共同產生一個凹處，該凹處的寬度隨著深度增加而增加並且具有燕尾槽形的輪廓。通過兩個反向地施加的倒凹部，產生與稍後被施加的覆層的形狀配合，其使覆層不可分離地與工件錨定在一起。有利地，通過使用帶有多個相同類型的並排布置的梳形的切割邊的切割工具，利用唯一的工具同時產生多個凹處。由此，通過在一個工作步驟中產生多個相鄰的、相同類型的凹處來實現多個槽，由此可更快地且由此更成本適宜地進行表面活化處理。此外有利的是，可使用帶有所謂的標準切割薄板的切割工具，因為由此實現了工具的成本適宜地製造和維護並且由此同樣可進行快速的表面活化處理。為此，設置帶有多個、特別是兩個切割邊的工具，在其中，將工具相對於工件協調的進給速度與工件的旋轉速度協調，使得利用工具的第一切割邊在凹處的第一側部上產生第一倒凹部，並且同時利用工具的第二切割邊在凹處的相對的側部上產生第二倒凹部。在此，這兩個倒凹部由於協調的進給速度布置成其共同地形成一個共同的凹處，其中，該凹處的橫截面輪廓的寬度隨著深度的增加而增加並且又形成燕尾槽形的橫截面輪廓。在此，同時產生第一倒凹部和第二倒凹部，並且通過進給速度螺旋形地在工件表面上產生這兩個倒凹部，與唱片的音軌溝紋(Tonrille)相似。此外，根據本發明，設置一種用於在表面、特別是制動盤的表面中產生至少一個凹處的切割工具，其中，該切割工具設計成，使得該切割工具將至少一個凹處引入所述表面中，其中，該至少一個凹處的寬度隨著深度的增加而增加。這可以優選藉助於這樣的切割工具形成，該切割工具具有至少兩個切割邊，其中，第一切割邊具有相對於工件表面的垂線的傾斜角度並且產生該至少一個凹處的第一部分，而第二切割邊具有在與該第一切割邊的傾斜角度相反的方向上的相對於工件表面的垂線的傾斜角度並且產生該至少一個凹處的第二部分，並且兩個切割邊形成一個共同的平面。有利地，切割工具的所述至少兩個切割邊以一定的角度相對於工具中軸線傾斜，從而這兩個切割邊伸向彼此。但是，在此可能的是，切割邊的兩個延長軸線的交點位於工件之內，或者也可在工具的遠離工件的一側上(根據切割工具的實施方式)，其中，這兩個實施方式構成本發明。在此，工具中軸線理解成與工件表面的垂線平行布置。有利地，該至少兩個切割邊呈燕尾槽形地布置，從而兩個側向的切割邊的共同的交點位於切割工具的遠離工件的一側。由此，切割邊以遠離彼此的方式布置，由此得到基本上齒形的輪廓，其與凹處的輪廓近似，並且與凹處的輪廓相比只構造成更窄。此外有利的是，切割工具具有多個相同類型的燕尾槽形地布置的切割邊，由此可在一個工作進程中產生多個相同類型的凹處並且形成多個槽。在此，以特別有利的方式以相同間距在一條線中布置多個相同類型的燕尾槽形地布置的切割邊，從而產生梳形的工具形狀。在此，切割工具可構造成一體。此外，根據本發明有利的是，該工具如此工作以產生凹處，即，在切割工具垂直車入工件中之後，進行平行於工件表面的第一運動，由此產生第一倒凹部，其形成凹處的第一側部。通過切割工具隨後相對於工件反向的運動(其同樣平行於工件表面進行)，產生第二倒凹部，其輪廓構造成相對於第一倒凹部鏡面相反並且形成凹處的第二側部。通過兩個彼此鏡面相反地構造的、形成凹處兩個側部的倒凹部，產生帶有燕尾槽形的橫截面的凹處，由此，藉助於該工具實施了表面活化處理，其使稍後待施加的覆層形狀配合地且不可分離地與該表面相連接。此外有利的是，通過一個或多個帶有燕尾槽形的橫截面的凹處藉助車削方法被結構化在工件的表面中，切割工具在工件中產生為一個或多個同心的圓形的形式的至少一個凹處。此外有利的是，該至少兩個切割邊布置成朝向彼此、即相對於彼此成銳角地延伸。這意味著，這兩個切割邊的兩個延長線的交點在工具之前，即，在工件之內。特別有利的是，該至少兩個切割邊由兩塊、固定在共同的工具支架上的切割薄板組成。在此特別成本適宜的是，可使用兩塊標準迴轉切割薄板，由此可提供特別成本適宜的工具，因為不需要特殊加工。這通過這樣的工具實現，即，由將兩塊標準迴轉切割薄板固定在其上的切割薄板支架組成，其中，兩塊切割薄板具有至少一個銳角。這兩塊切割薄板固定在切割工具上，使得分別穿過帶有銳角的角部伸延的相應對稱軸線相對於彼此延伸成，這兩個鏡像對稱的縱軸線在工具之外相交。在此，在工具的切割運行的情況中該交點位於工件之內。在此，通過第一切割薄板車削出至少一個凹處的第一半部，其中，該第一半部有利地由隨著切割深度的增加變細的倒凹部組成。有利地，該第二切割薄板同時水平錯位地將另一倒凹部切入工件中，其中，工具相對於旋轉的工件以進給速度運動，從而在工件整數次迴轉之後第二切割薄板的頂端幾乎剛好位於這樣的位置上，即，在該位置上在工件的該整數次迴轉之前第一切割薄板的頂端已經切割了該至少一個凹處的第一半部。在此，該第二切割薄板的頂端同樣將一個倒凹部切入工件中，其中，該第二倒凹部同樣隨著切割深度增加變細，然而，該第二倒凹部通過兩塊切割薄板軸線的相對於彼此延伸的定向而布置成相對於該第一倒凹部鏡面相反。由於兩個倒凹部幾乎精確地伸向彼此但稍微彼此錯位，這兩個倒凹部的組合得到至少一個凹處，其寬度由於兩個隨著深度增加變細的倒凹部而隨著深度增加而增加，由此，得到燕尾槽形的凹處的橫截面輪廓。在此，特別有利的是，至少兩個切割邊中的第一切割邊在表面中產生至少一個凹處的第一半部並且同時該至少兩個切割邊中的第二切割邊在表面中產生所述至少一個凹處的第二半部，其中，該至少一個凹處的第二半部將該至少一個凹處的第一半部補充完整，使得形成至少一個燕尾槽形的凹處。在此實現，整個表面以面覆蓋的方式設有唯一的螺旋形的凹處，其與唱片的音軌溝紋相似地構造並且可在一個工作進程中產生。有利地，通過使進給速度與工件的旋轉速度協調且在一個工作進程中產生一個或多個螺旋形的凹處(與唱片的螺旋形的音軌溝紋相似)，切割工具在工件中產生一個或多個螺旋形的凹處。此外有利的是，切割工具設計成使得由此產生的凹處為微結構，特別是該微結構具有在10μm至1000μm的範圍中的深度。有利地，該微結構通過帶有倒凹部部分的類似燕尾槽形的幾何結構實現待施加的層的改進的附著性。為了減少過程時間，在此有利的是，利用相應的寬的工具一次性產生全部結構部。在此，每個單個的結構部可通過一個單獨工具連續地被引入，特別是用於例如在結構間距或結構深度的設計方案中實現更大的靈活性。對於本領域技術人員來說，在本發明的範圍中可得到多種組合可能性，多種橫截面輪廓組合和多種製造過程分解為單個過程。與藉助於傳統的噴砂的表面活化相比，該方法由於其過程可靠性適合用於大批量加工。除了與噴砂相比減小的廢品成本，該方法還提供進一步的成本優勢，因為在工具和機械方面不出現如在噴砂時的相關的磨損現象。當該方法用於鑄件時得到其它優點，因為為了除去鑄件砂皮或為了制動盤的精確的造型通常無論如何都要應用車削過程，其可附加地進行這種操作。由此，整個過程鏈得到簡化並且實現更多成本優勢。示例性地闡述了用於制動盤的平面的微結構車削的應用，然而該方法原則上適合用於所有車削過程。同樣可能的是，代替車削過程，備選地可藉助於銑削、拉削、鑿(Stoβen)或刨為非車削麵產生相似的結構。為了產生有針對性的倒凹部這樣的工具是特別有利的，即，其由支架和帶有儘可能小的切割邊半徑的兩塊標準迴轉切割板組成。由此實現，產生類似燕尾槽形的微結構，其不是作為同心的結構產生，而是具有螺旋形的微結構走向。該微結構通過帶有倒凹部部分的類似燕尾槽形的幾何結構實現待施加的覆層的改善的附著性，其中，以非常小的工具成本得到大的優點，因為可應用標準迴轉切割板。僅微切割的相對於彼此的初次調整被視為成本較高。作為類似燕尾槽形的橫截面輪廓的備選，也可引入簡單的結構，其雖然具有寬度隨著深度增加而增加的橫截面輪廓，然而在其它方面在細節上可與精確的燕尾槽輪廓不同。該變型方案的優點為兩塊迴轉切割板的結構簡化以及其無需調整，然而在此不利的是，得到的倒凹部數量更少。從以下對在附圖中示出的本發明的實施例的描述中得到本發明的其它特徵、應用可能性和優點。在此所有描述的或所示出的特徵自身或以任意組合的方式形成本發明的對象，而與其在權利要求書中的總結或對其的引用無關並且與其在說明書和附圖中的表達或描述無關。附圖說明下面根據附圖解釋本發明的實施例。其中圖1示出了示例性的工件、例如制動盤，圖2示出了第一種根據本發明的工具的實施例，圖3示出了第一種根據本發明的工具的應用，圖4示出了按照根據本發明的加工被活化的表面，圖5示出了另一種根據本發明的工具的實施例，以及圖6示出了另一種根據本發明的工具的應用。具體實施方式圖1示出了工件1，其例如可實施成制動盤。在此，這種類型的工件1具有旋轉軸線2，在車削方法的範圍中，所述工件1繞該旋轉軸線2旋轉。此外，設有面3，其藉助於根據本發明的工具和方法具有結構部，並且在該面3中引入微結構以提高緊接著待施加的覆層的附著性，例如藉助於火焰噴塗方法或等離子噴塗方法施加該覆層。在圖2中示出了用於產生根據本發明的微結構的可行的工具4的一個實施例。在此，該工具4在一側上具有至少兩個切割邊6、7，其伸向彼此，使得這兩個切割邊6、7的延長軸線在遠離工件1的一側上相交。在此，得到切割邊輪廓5，其具有齒形並且以下被稱為切割齒5。該至少兩個切割邊6、7在此形成切割齒5的左側部和右側部，從而得到在工件中產生的微結構的燕尾槽形狀。為了提高這種類型的工具的效率，此外規定，多個切割齒5沿著工具4的線布置，其中，切割齒有利地以均勻的齒間距8布置。在圖3中示例性地示出在圖2中示出的工具4用於加工在圖1中示出的工件1的應用。在此以剖面示出工件1、例如制動盤，其待加工的表面3在圖3中垂直於觀察方向定位。此外，工具4同樣以剖面示出，其中，以齒間距8布置的切割齒5相對於工件1定位並且切入待成結構的表面3中。在此可看出，每個切割齒5具有左側的和右側的側邊，其已經作為圖2中的至少兩個切割邊6、7已知。在對工件1的表面3微結構化時，藉助於車削方法使工件1相對於工具4旋轉，使得在圖3中示出的工件1的局部向下運動並且工件1整體上執行繞水平的旋轉軸線2(如在圖1中示出)的旋轉。在此，當工具4在車入方向20上朝向工件1運動時，切割齒5切入表面3中並且在表面3中均勻地以間距8產生凹處9。如果已經向工件1的方向進給工具4使得切割邊6、7產生帶有期望的深度10的凹處，則使工具4沿著平行於表面3的第一運動方向21運動。在該第一運動21期間第一切割邊6將凹處9擴寬，使得在凹處9的左側的邊緣上產生第一倒凹部9a。緊接著，沿第二運動方向22運動，其中工具4同樣平行於表面3、但是在相對於工件1相反的方向上運動。在此，現在切割齒5的第二側部7將第二倒凹部9b切入凹處9的右側的邊緣中，從而凹處9在兩個側面9a和9b上分別具有鏡面相反的倒凹部。緊接著，再次使工具4稍微沿著方向21運動，從而切割齒5佔據在凹處9中的中間位置並且與車入方向20相反地在不接觸工件的情況下從凹處9移出。在此，在該過程中得到的微結構9再次在圖4中放大地示出。在圖4中再次以剖面示出了工件1、例如制動盤，其具有待藉助於車削方法進行結構化的表面3並且在圖4中同樣如圖3那樣向前指向。已經將彼此間隔了齒間距8的凹處9引入了該表面3中。在此，凹處的深度10為工具車入的深度，其可在10μm至1000μm的範圍內。此外，凹處9分別由兩個倒凹部9a、9b組成，其中，相應的第一倒凹部9a被示出在凹處9的左側邊緣上，而第二倒凹部9b分別被示出在凹處9的相應右側邊緣上。通過這兩個倒凹部9a、9b，得到為類似燕尾槽形的形狀的橫截面輪廓，其允許與稍後待施加的覆層的形狀配合的連接。在圖5中示出了根據本發明的工具30的另一實施例，在該實施例中，切割薄板支架30容納兩塊標準迴轉切割薄板31、32。這兩塊切割薄板31、32藉助於固定螺栓35固定在切割工具30上。在此，這兩塊切割薄板31、32並排布置，使得相應的一個角部和至少一個切割邊在上方伸出超過切割工具稜邊。在此，所選擇的切割薄板31、32使得在上方伸出超過工具稜邊的頂端具有半徑儘可能小的銳角以可以產生為深度10儘可能小的凹處9、42、43的形式的儘可能小的微結構。兩塊、有利地為菱形的切割薄板31、32固定在切割薄板支架30上，使得薄板31、32的對稱軸線33、34沿著縱向不是平行、而是向著彼此伸延並且在切割薄板支架30之外相交。有利地，切割薄板支架同樣製成對稱的，從而兩塊切割薄板縱軸線33、34的交點位於切割薄板支架中軸線36上。在此，這兩塊切割薄板縱軸線33、34相對於彼此傾斜的程度必須選擇成，使得這兩塊切割薄板31和32的兩個內部的切割邊37b和38b同樣延伸向彼此並且其虛擬的延長線在工具之上相交。如果這兩個內部的切割邊37b和38b彼此平行地伸延或者甚至向上彼此遠離，從而延長線在切割薄板支架30之內或者在其之下相交，則不可能的是，以在圖6中示出的方式和方法產生在工件1的表面3中的倒凹部9a、9b、42、43。在此，切割工具的外部的稜邊37a和38a有利地同樣具有切割邊，因為該有利地描述的標準迴轉切割薄板通常在兩側具有完全環繞的切割邊37a、37b、38a、38b，其也允許工具30簡單地車入工件1的表面3中。在圖6中示出了在圖5中描述的工具30用於產生在工件1的表面3中的類似燕尾槽形的凹處42、43的應用。在此，出於可見性原因未示出切割薄板支架30，然而部分地示出了在其之上伸出的切割薄板31和32。由於切割薄板31、32相對於工件1以在圖6中以向右指向的箭頭指出的推進運動41運動，從該定向中得到在前方的切割件32和在後方的切割件31。在此，在前方的切割件32通過其中軸線34定位成，其與進給方向相反地指向並且內部的、在前方的切割件38b傾斜的程度同樣使得該切割邊38b與進給方向42相反地傾斜。如果該在前方的切割件32與工件1接觸，則該切割件產生凹處42，該凹處反映稍後的微結構9的第一部分。由於內部的切割邊38b的所描述的傾斜，得到第一倒凹部42，該第一倒凹部在左側(即與進給方向相反地)咬接在凹處中，但隨著凹處的深度10增加而變細。通過與工件1的旋轉速度相協調的進給速度42，得到螺旋形地環繞的部分凹處42。通過進給速度41、旋轉速度和兩個切割邊頂端的間距的精確協調，實現了在後方的切割件31幾乎剛好切入於在前方的切割件32b的凹處中，但稍微在進給方向上偏移，從而通過在前方的切割件32產生的微結構9的第一半部42由現在進行的第二半部43補充完整。在此，在後方的切割薄板31在相反的方向上相對於在前方的切割薄板32b傾斜，使得中軸線33在切割薄板31的縱向上向進給方向傾斜。在此也必要的是，形成的該傾斜的程度使得內部的在後方的切割邊37b同樣朝向在前方的切割件32b的方向(即，向進給方向41)傾斜。該在後方的第二切割件37b產生車入部43，其由於所描述的在後方的切割薄板31的傾斜同樣產生倒凹部43，其構造成相對於第一凹處42鏡像對稱。由於兩個凹處42和43幾乎重疊地在工件1中產生並且僅僅稍微水平地彼此偏移，兩個倒凹部42和43補充成類似燕尾槽形的微結構9，其寬度隨著深度10的增加而增加。在此，微結構9的第二半部43與微結構42的第一半部42同時產生，但由於兩個切割邊的間距、旋轉速度和同樣與此協調的進給速度，在工件1的整數次迴轉之後才在在前方的切割邊32已經產生了微結構9的第一半部42的相同部位處將微結構9的第二半部43補充完整。由此得到在表面3上伸延的微結構9，其與唱片的音軌溝紋相似地螺旋形地伸延並且由於螺旋形式而以均勻的間距39重複。由此，同時、但是在不同的位置上產生兩個倒凹部42和43，從而這兩個倒凹部42和43在一個位置處相繼產生，但由於螺旋形地環繞的結構儘管如此還同時且平行地在一個工作進程中產生。由此，這兩個內部的切割邊37b和38b產生微結構9的兩個側部，從而微結構的擴散角度40為與兩個內部的切割邊37b和38b彼此傾斜的角度相同的角度。這兩個外部的切割邊37a和38a在工件表面中切割出過渡到彼此中的且連接微結構9的兩個半部42和43的面，其中，這兩個外部的切割邊37a和38b相對於彼此的角度不是最重要的。