DE4326768A1 - Verfahren zur Herstellung von Gleitflächen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gleitflächen für bewegliche, hohe Relativgeschwin­ digkeiten ausübende, mit Schmiermitteln beaufschlagte Teile, insbesondere Pumpenteile, durch zerspanende Be­ arbeitung.

Mit Schmierstoffen beaufschlagte Gleitflächen für hohe Relativgeschwindigkeiten sind beispielsweise in Hy­ draulikpumpen für die Kfz-Servolenkung notwendig. Gleitflächen dieser Art müssen während des Betriebes ständig mit Schmierstoff, insbesondere Hydrauliköl, benetzt sein, um ein störungsfreies Arbeiten zu ge­ währleisten, ohne daß die Bauteile sich festfressen. Dieser Schmierfilm darf auch bei hohen Relativge­ schwindigkeiten nicht abreißen.

Aus diesem Grunde müssen diese Gleitflächen Bedingun­ gen, wie höchste Ebenheitsgenauigkeit von 0,003 mm, geringe Oberflächenrauhigkeit von Rz 3 µm sowie eine diffuse Oberflächenstruktur erfüllen.

Es ist bereits aus der Praxis bekannt, Gleitflächen durch zerspanende Bearbeitung wie Drehen, Fräsen usw. herzustellen. Anschließend werden die Flächen durch Läppen bearbeitet.

Geläppt wird mit einer Paste aus losem Schleifmittel und einem flüssigen Hilfsstoff, die auf das Läppwerk­ zeug aufgetragen wird. Meist erfolgt die Bearbeitung ebener Flächen mit Hilfe von zwei sich drehenden Läpp­ scheiben, die die gleiche Drehrichtung haben.

Durch das Läppen werden die Forderungen hinsichtlich Ebenheit, Oberflächenrauhigkeit und Oberflächenstruk­ tur erfüllt. Die Verarbeitung erzeugt Flächen mit Kennwerten, wie Ebenheit von rund 0,01 mm, Rauhig­ keit Rz von rund 5-10 µm und ein Aufmaß für den Läppvorgang von rund 0,05 mm.

Nachteil des Läppvorganges ist aber, daß aufgrund der zu verwendenden Paste ein hoher Verschmutzungsgrad insbesondere an den Kanten der Gleitflächen auftritt, wodurch ein folgender Reinigungsprozeß sich anschlie­ ßen muß. Außerdem besteht die Schwierigkeit beim Läp­ pen, Formtoleranzen einzuhalten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein mit nur geringem technischen Aufwand betreibbares Ver­ fahren zu entwickeln, mit dem ebene Gleitflächen von diffuser Oberflächenstruktur herstellbar sind, auf welchen der Schmierfilm auch bei höheren Drehzahlen erhalten bleibt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die herzustellenden Gleitflächen zunächst in an sich bekannter Weise plangefräst und dabei mit einer gleichmäßigen Oberflächenstruktur und einer geringen Rauhigkeit versehen werden und anschließend in einem Strahlverfahren mit festem Strahlmittel die gleichmä­ ßige Oberflächenstruktur durch gezielte Einschlagstel­ len bis zu einer Rauhigkeit Rz 3 µm verändert wird.

Durch das im ersten Verfahrensschritt durchgeführte Präzisionsfräsen werden Gleitflächen mit folgenden Kennwerten erreicht: Ebenheitsgenauigkeit von rund 0,001 mm, Rauhigkeit Rz 0,1 µm sowie eine gleichmä­ ßige Oberflächenstruktur.

Diese gleichmäßige Oberflächenstruktur beeinflußt al­ lerdings den für die Gleitflächen notwendigen Schmier­ film nachteilig. Der Schmierfilm kann auf diesen glat­ ten Flächen ablaufen. Das Hochpräzisionsfräsen wird aber dennoch angewandt, da hierbei Diamantfräser mit extrem scharfen Schneiden eingesetzt werden können. Damit wird ermöglicht, daß Schnittiefen von nur 1/10 µm erreicht werden können. Gegenüber herkömmlichen Verfahren, wo sich die feinsten Späne, die aus dem Werkzeug geschnitten werden, oft an die Werkzeug­ schneide schweißen und dadurch ausgebrochene oder strukturierte Oberflächen mit nur mittlerer Rauhigkeit entstehen, treten bei diesem Hochpräzisionsfräsverfah­ ren keine solchen sogenannten Aufbauschneiden am Werk­ zeug auf.

Um die mit dem Hochpräzisionsfräsen erzeugte gleichmä­ ßige Oberflächenstruktur gezielt zu zerstören, wird der zweite Verfahrensschritt, das Strahlverfahren, an­ gewandt.

Die Druckstrahlen des Strahlverfahrens mit festem Strahlmittel ermöglichen Einschlagstellen auf der Werkstückoberfläche, d. h. der Gleitfläche.

Die Strahlen werden mit einer solchen Intensität auf die herzustellende Gleitfläche aufgebracht, so daß ei­ ne Rauhigkeit Rz 3 µm entsteht. In überraschender, nicht naheliegender Weise bleibt dabei die Ebenheits­ genauigkeit, die bereits durch den ersten Verfahrens­ schritt, dem Hochpräzisionsfräsen, erreicht wurde, er­ halten.

In Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Strahlverfahren mit Druckluft als Träger für das Strahlmittel betrieben wird. Die notwendige Strahlintensität wird in vorteilhafter Weise erreicht, wenn dieses Druckluftstrahlen mit einem Luftdruck von ca. 2 bis 6 bar durchgeführt wird.

Es ist aber auch möglich, daß für das Strahlverfahren das Strahlmittel in Form von Schleuderstrahlen auf die herzustellenden Gleitflächen trifft.

Damit lassen sich eine eben solche Rauhigkeit und Oberflächenstruktur wie mit dem Druckluftstrahlen er­ zielen. Von Vorteil ist es dabei, wenn das Strahlmit­ tel mit einer Geschwindigkeit von ca. 20 bis 60 m/s vom Schleuderrad abgeworfen wird.

Von besonderem Vorteil ist es außerdem, wenn als Strahlmittel Polyamidkörner mit eingebetteten Bronze­ körnern verwendet werden.

Die Erfindung läßt sich weiterhin ausgestalten, indem die Polyamidkörner jeweils einen mittleren Durchmesser von ca. 1 mm aufweisen. Dieser Wert hat sich in der Praxis als geeignetster herausgestellt.

Dieses Strahlverfahren, mit dem das Strahlmittel ent­ weder durch Druckluft unterstützt, oder in Form von Schleuderstrahlen auf die herzustellenden Gleitflächen auftreffen, sind in der Praxis bereits angewandt wor­ den. Das Strahlverfahren diente hierbei aber nicht der Schaffung einer diffusen, gegenüber dem ersten Verfah­ rensschritt sogar verschlechterten Oberflächenquali­ tät, sondern dem Entzundern, Entgraten oder Entrosten von Bauteilen. In jedem Falle wurde durch das Strahl­ verfahren die Oberfläche verbessert.

Der erfindungsgemäße Gedanke liegt aber gerade darin, eine gewisse "Verschlechterung" der Oberflächenquali­ tät und der Veränderung der Oberflächenstruktur zu schaffen.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Gleitflächen für bewegliche, hohe Relativgeschwindig­ keiten ausübende, mit Schmiermittel beaufschlagte Tei­ le wird in zwei Verfahrensschritten durchgeführt.

Im ersten Verfahrensschritt wird die herzustellende Gleitfläche plangefräst. Das Fräsen erfolgt dabei in einem sogenannten "Hochpräzisionsverfahren", wozu vor­ teilhafterweise Diamantfräser verwendet werden. Die eingesetzten Fräsmaschinen können in den wichtigsten Achsen außerdem auf einem Luftpolster geführt sein, damit die präzise Arbeit erfolgen kann.

Mit diesem Bearbeitungsverfahren werden Gleitflächen mit folgenden Kennwerten erzeugt Ebenheitsgenauigkeit rund 0,001 mm, Rauhigkeit Rz 0,1 µm.

Außerdem werden eine gleichmäßige Oberflächenstruktur sowie eine Spiegelglanzoberfläche erreicht.

Als zweiter Verfahrensschritt wird ein Strahlverfahren mit festem Strahlmittel eingesetzt, welches die gleichmäßige Oberflächenstruktur in eine diffuse Struktur mit etwas vergrößerter Rauhigkeit, d. h. einer Rauhigkeit Rz 3 µm, verändern soll.

Hierbei sind zwei Varianten möglich.

Die erste Variante erfolgt mit Druckluft als Träger für das Strahlmittel.

Dazu gelangt das Strahlmittel aus einem Sammelbehälter in ein darunter angeordnetes Rohr, wo es mit Druckluft beaufschlagt wird und von wo aus das Strahlmittel un­ ter Druck, der ca. 2 bis 6 bar beträgt, durch eine Dü­ se auf das Werkstück bzw. die herzustellende Gleitflä­ che trifft und dort gezielt Einschlagstellen auf dem Werkstück schafft.

Die zweite Variante kann darin bestehen, daß das Strahlmittel aus dem Sammelbehälter zwischen zwei un­ ter dem Sammelbehälter parallel gegenüberliegende Schleuderräder mit nach außen gerichteten Flügeln hin­ durchgeführt wird. Die Schleuderräder drehen sich da­ bei gegenläufig zueinander. Der von den Schleuderrä­ dern ausgehende Drehimpuls verleiht dem Stahlmittel durch eine Abwurfgeschwindigkeit von ca. 20 bis 60 m/s die nötige Energie, um mit breitgefächertem Strahl auf das Werkstück zu treffen, um dort den nötigen Ef­ fekt, wie oben bereits dargelegt, zu erzielen.

Für beide Varianten des Strahlverfahrens werden Strahlmittel verwendet, die aus Polyamidkörnern mit eingebetteten Bronzekörnern bestehen, d. h. jedes ein­ zelne Korn besteht aus Polyamid und in diesem Polyamid befinden sich noch Bronzekörner. Die Polyamidkörner weisen jeweils einen mittleren Durchmesser von ca. 1 mm auf.

Bei Verwendung dieses speziellen Strahlmittels hat sich gezeigt, daß gezielte Einschlagstellen und eine Rauhigkeit von bis zu 3 µm möglich sind.

Es hat sich außerdem gezeigt, daß auf den so herge­ stellten Gleitflächen unter Anwendung eines der beiden beschriebenen Strahlverfahren gleichermaßen, auch bei hohen Relativgeschwindigkeiten, der Schmierfilm auf den Gleitflächen voll erhalten blieb.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung von Gleitflächen für be­ wegliche, hohe Relativgeschwindigkeiten ausübende, mit Schmiermitteln beaufschlagte Teile, insbeson­ dere Pumpenteile, durch zerspanende Bearbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß die herzustellenden Gleitflächen zunächst in an sich bekannter Weise plangefräst und dabei mit ei­ ner gleichmäßigen Oberflächenstruktur und einer geringen Rauhigkeit versehen werden und anschlie­ ßend in einem Strahlverfahren mit festem Strahl mittel die gleichmäßige Oberflächenstruktur durch gezielte Einschlagstellen bis zu einer Rauhigkeit Rz = 3 µm verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Hochpräzisionsverfahren durchgeführte Frä­ sen mit einem Diamantfräser erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlverfahren mit Druckluft als Träger für das Strahlmittel betrieben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlverfahren mit Druckluft bei einem Luft­ druck von ca. 2 bis 6 bar durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Strahlverfahren das Strahlmittel in Form von Schleuderstrahlen auf die herzustellenden Gleitflächen trifft.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwurfgeschwindigkeit der Schleuderstrahlen ca. 20 bis 60 m/s beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 sowie einem der Ansprü­ che 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlmittel Polyamidkörner mit eingebetteten Bronzekörnern verwendet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyamidkörner jeweils einen mittleren Durch­ messer von ca. 1 mm aufweisen.