CN1878972A - 切削工具及使用表面粗糙化方法的粗糙化工件 - Google Patents

Abstract

本公开涉及表面粗糙化方法，其中，在绕工件的纵向轴线转动切削工具的同时，沿该轴线进给切削工具，该切削工具具有带有第一和第二切削刃的径向切削刀片。该第一切削刃在工件的表面上形成峰和谷的第一加工图案，而第二切削刃切掉该峰的至少一部分以形成第二加工图案中的粗糙化破裂面，该第二加工图案限定沟槽的排列，该沟槽与谷对应、由与粗糙化破裂面对应的凸区分隔。本公开还提供了用于实施该表面粗糙化方法的切削工具。本公开进一步描述了具有使用该方法粗糙化的内或外表面的圆筒形工件。该方法、切削工具和工件具有包括内燃机用气缸体的制造的应用。

Description

切削工具及使用表面粗糙化方法的粗糙化工件

本申请声明享有2004年12月10日提交的日本专利申请No.2004-358712的优先权，其内容通过引用包含于此。

技术领域

本发明涉及表面粗糙化方法、在表面粗糙化中使用的切削工具、以及具有粗糙化表面的工件，尤其是涉及在制造机动车辆用内燃机中所使用的工件。

背景技术

内燃机越来越多地使用轻质金属如铝制造，以减轻重量并实现更大的燃料效率。特别地，最近已制造出其缸孔的内表面喷镀有一种起润滑缸孔的效果并通过例如催化与燃烧过程相关的化学反应帮助发动机废气排出的材料的铝气缸体。

当无气缸套铝气缸体的缸孔的内表面被喷镀时，通常需要预先粗糙化缸孔的内表面，以增强喷镀镀层的粘附性。例如，可利用珠光处理、高压水射流喷丸或机械加工方法实现表面粗糙化。然而，这些方法不能产生均匀的粗糙化表面，这可导致镀层不能粘附到气缸壁上。另外，传统的加工方法费时并且昂贵，经常需要多个加工步骤以制造具有足够的粗糙度以粘附热喷镀镀层的缸孔表面。

因此，已开始寻求更加可再现的并节省成本的表面粗糙化方法。技术人员不断地寻找新的表面粗糙化方法，尤其是新的在制造内燃机中使用的气缸金属表面粗糙化方法。

发明内容

本公开总体上涉及表面粗糙化方法、用于实施该表面粗糙化方法的切削工具、以及具有使用该方法粗糙化的表面的工件。更特别地，本公开涉及用于金属表面，更具体地，圆筒形金属表面的机械表面粗糙化方法。该表面粗糙化方法、切削工具以及工件可用于制造机动车辆应用的内燃机。

在一个实施例中，该方法包括：利用具有前切削刃和后切削刃的转动切削头的前切削刃沿纵向轴向在工件的表面上形成峰和谷的图案；利用切削头的后切削刃对峰施加应力，并且使峰破裂以产生破裂面，该破裂面限定分隔谷的凸区(land)，该谷限定沟槽。在某些实施例中，各沟槽对称。在一些实施例中，各沟槽限定为v形。

在附加实施例中，该方法包括对粗糙化表面涂覆镀层。在某些实施例中，使用化学气相沉积、等离子沉积、热喷镀和流体喷涂中的至少一种来涂覆该镀层。该镀层可包括耐磨材料。在一些实施例中，该镀层包括陶瓷材料或金属。

在一个示范性实施例中，该方法包括：在绕工件的纵向轴线转动切削头的同时，沿该轴线进给包括切削头的切削工具，该切削头进一步包括具有第一和第二切削刃的径向切削刀片。该第一切削刃在该工件的表面上形成峰和谷的第一加工图案，而该第二切削刃切掉峰的至少一部分，以形成第二加工图案中的粗糙化破裂面，该第二加工图案限定沟槽的排列，该沟槽与谷对应，由粗糙化破裂面分隔。

在另一实施例中，切削工具包括转动的切削头，该切削头包括至少一个径向向外伸出切削头的切削刀片。该切削刀片具有：主体；第一平面，其限定第一切削刃，该切削刃被形成为将峰和谷的第一图案切入表面的形状；以及第二平面，其限定破裂面形成刀片，该破裂面形成刀片被形成为使峰破裂并由此产生分隔谷的凸区的形状，该谷在第二图案中形成沟槽。该切削头可包括金属、陶瓷或金刚石中的至少一种。

在一些实施例中，切削刃在起始位置沿表面的纵向轴线对在轴向上的各个峰的横截面施加应力，并且破裂面形成刀片在起始位置处开始使各个峰破裂。在某些实施例中，破裂面形成刀片通过对整个峰施加沿非轴向的应力，使各个峰沿轴向的整个截面破裂。在附加实施例中，破裂面形成刀片包括不规则成形部分，该不规则成形部分具有多个破裂面形成刀片凸部和凹部，适于形成不规则成形破裂面，该破裂面限定凸区，该凸区包括通过使各个峰的整个截面破裂而形成的多个破裂面凸部和凹部。在示范性实施例中，凸区被切削头的后切削刃额外地粗糙化。

在另一实施例中，表面粗糙化系统包括用于粗糙化表面的装置，该装置进一步包括用于将峰和谷的第一图案切入表面的第一切削刃装置。用于粗糙化的装置进一步包括：用于使峰破裂的第二切削刃装置；用于相对于该表面的纵向轴线沿轴向移动粗糙化装置的装置；以及用于相对于该表面沿径向转动粗糙化装置的装置。根据该表面粗糙化系统的某些实施例，在相对于该表面进给粗糙化装置的同时，转动粗糙化装置产生包括第二图案的粗糙化表面，其中，该第二图案包括由使峰破裂产生的多个凸区，各凸区与第一图案中的谷对应的沟槽相邻。

在又一实施例中，圆筒形主体包括加工粗糙化表面，该加工粗糙化表面包括由基本均匀的粗糙化表面区域分隔的基本螺旋状沟槽图案，该粗糙化表面区域限定凸区。在一些实施例中，沟槽的截面是基本对称的并具有v形。在某些实施例中，粗糙化表面是圆筒形主体的内表面。在一些实施例中，圆筒形主体可由有色金属形成。在附加实施例中，镀层被涂覆到表面，覆盖凸区和沟槽。

在某些实施例中，圆筒形主体是内燃机用气缸体。在示范性实施例中，该工件包括至少一个位于发动机的气缸体内的气缸套。该气缸套可包括外周表面，在将该气缸套铸入内燃机的缸孔之前，该外周表面通过在其上形成凸区和沟槽的图案而被粗糙化。

在附图及以下的说明中详细阐明了本发明的一个或多个实施例。本发明的其它特点、目的和优点将从该说明和附图以及权利要求中变得明了。

附图说明

图1是气缸体的剖视图，示出了表面粗糙化方法。

图2是在实施图1的表面粗糙化方法时所使用的示范性切削工具的主视图。

图3是图2的切削工具的侧视图。

图4是图2的切削工具的仰视图。

图5是图2的示范性切削工具的切削头的放大透视图。

图5A是图2的示范性切削工具的切削头上的切削刃的放大透视图。

图6是图5的切削头的俯视透视图。

图7是示出利用切削刀片切削的状态的放大剖视图，该切削刀片是图5的切削头的一部分。

图8是切削工具的主视图，示出切削头的另一示范性实施例。

图9是示出图8中部分D的放大的剖视图。

图10是示出利用切削刀片切削的状态的放大剖视图，该切削刀片是图8的切削头的一部分。

图11是示出利用切削头切削的状态的剖视图，该切削头包括不规则成形破裂面形成刀片，该不规则成形破裂面形成刀片额外粗糙化破裂面。

图12是示出在被粗糙化的缸孔内表面上形成热喷镀镀层时所使用的示范性热喷镀设备的概要的图。

图13是其中气缸套(例如，由铸铁制成)被一体模制的内燃机用示范性表面粗糙化气缸体(例如，由铝合金制成)的剖视图。

图14A是图13中的气缸套的俯视图。

图14B是图14A的透视图，示出图13的气缸套被粗糙化的外周表面。

图15是用于铸造并形成如图13所示的内燃机用气缸体的示范性铸模的分解透视图。

具体实施方式

本发明总体上涉及一种表面粗糙化方法，其中，切削工具沿主体的纵向轴线移动。随着切削工具绕主体的纵向轴线转动，从切削工具的切削头径向向外伸出第一距离的第一切削刃相对于主体移动并在主体的表面上切削出峰和谷的第一加工图案。从切削工具的切削头径向向外伸出第二距离的第二切削刃对第一图案中的峰施加应力，使峰破裂从而产生破裂面，并在主体的表面上形成第二加工图案。在第二加工图案中，破裂面是由沟槽分隔的凸区，该沟槽对应于第一加工图案残留的谷。通过利用切削工具的第二切削刃使峰破裂，与其中破裂面由随着加工进行所产生的切削屑形成的加工技术相比，第二加工图案的凸区更均匀、对称。

因此，根据本发明一些实施例的表面粗糙化方法可导致更加均匀成形的表面粗糙度图案，这增强了被涂覆到粗糙化表面的热喷镀镀层的粘附强度和均匀性。粗糙化表面可用在例如内燃机的缸孔的内表面中。在另外的实施例中，两工件之间的粘附强度也可利用表面粗糙化方法来粗糙化例如气缸套的外周表面而增强，该气缸套作为缸套被插入铸造气缸体。

现在参考附图说明本发明的各种示范性实施例。通过在本公开中指定特殊的步骤，并不意味着使本发明局限于以特殊顺序执行那些步骤，除非指定顺序。类似地，只要所列举的步骤以指定的顺序出现，以特殊顺序列出特殊步骤并不意图排除中间步骤或附加步骤。公开了适于实施本发明的某些材料和工件；然而，如本领域技术人员所知的，可在实施本发明时用另外的等同材料和工件替换。本发明的详细描述并不打算说明本发明的每个实施例或每个实施。其它实施例及其等同物落在本发明的范围内。

在以下和图1中所描述的特殊示例中，欲被表面粗糙化的工件是气缸体1的缸孔3。缸孔3具有圆筒形主体和欲被粗糙化的缸孔内表面5。然而，欲被粗糙化的表面不必是内表面，也可以是外表面。欲利用在此说明的表面粗糙化方法粗糙化的工件不局限于缸孔部分，而是，例如，可以是管、圆筒形支承表面(例如，横拉杆内的凸起或其它支承面)、传动系等。另外，该工件不必具有圆筒形状。

该工件可利用许多方法形成；然而，铸造法是目前优选的方法。该工件通常可由金属形成，例如，有色金属合金，如铝合金(例如，日本东京Nisson Motors Company制造的ADC 12)。然而，根据一些实施例，其它可加工材料(例如硬质塑料等)可被用于实施本发明。

图1是发动机的气缸体1的剖视图，示出了根据本发明的各种实施例的表面粗糙化方法、切削工具和工件。一旦利用下述方法粗糙化缸孔内表面5，镀层材料可被涂覆到经粗糙化的缸孔内表面5上，以形成镀层。在一些实施例中，利用化学气相沉积、等离子沉积、热喷镀和流体喷涂中的至少一种来涂覆该镀层。优选地，利用热喷镀加工涂覆该镀层。该镀层可包括耐磨材料。在一些实施例中，该镀层包括陶瓷材料或金属。优选地，热喷镀镀层材料包括黑色金属。

如图2所示，切削工具包括终止于径向切削头7的镗杆9，该切削工具可被用于粗糙化缸孔内表面5的表面。图3是图2的切削工具的侧视图，图4是图2的切削工具的仰视图。在镗杆9上，用于形成凹面的凹口13形成在图2中工具主体11的下端部侧，并且通过紧固螺栓15将切削头7固定在工具主体11伸出凹口13的一端。图5是图2所示的切削头7的放大透视图，图6是图5的俯视图。

在表面粗糙化的一个示范性方法中，切削头7沿气缸3的纵向轴线A移动(图1)。工具主体11绕纵向轴线B转动(图1)，并且单个切削刀片7a向外伸出工具主体11的侧面11a，以将表面5切削为基本螺旋线状图案，从而粗糙化表面。然而，该表面粗糙化方法也可通过将镗杆9保持在固定状态而使气缸体1轴向且转动地移动来实施。

如图5、5A和6所示，该示范性切削头7包括三个切削刀片7a，该三个切削刀片7a以等角度间隔径向向外从切削头的主体8伸出。在某些实施例中，当因切削而磨损时，可卸除三个切削刀片7a中的每一个，并且通过在将切削头主体8从图4的状态转动120度时再次将它们安装到工具主体11上，可使用另一新的切削刀片7a。应强调的是，图5、5A和6所示的切削头的构造仅是示范性的，并且可使用多种不同的切削工具形状，而只要切削刀片的第一切削刃产生峰的图案，而第二切削刃使该峰破裂以形成破裂面即可。

参考图5、5A和6，各切削刀片7a包括第一平面区7b，该第一平面区7b以钝角δ定向于由切削头7的主体8形成的平面下方。第一平面区8b从主体8的中心8b径向向外伸出第一距离d₁，并与第一前刀面7d相交形成第一切削刃7g。第一平面区7b与第一前刀面7d之间的角度σ被选择为在欲被切削的表面上形成峰和谷的图案。角度σ被典型地选择为使表面5上的各加工谷对称，并且在优选实施例中，各谷具有v形截面。第一平面区7b从在切削刀片7a的前切削刃处的第一前刀面7d延伸至在切削刀片7a的后切削刃处的第二前刀面7e，其中，第一前刀面7d与平面区7b基本垂直，第二前刀面7e也与平面区7b基本垂直。第二平面区7c以锐角θ形成在第一平面区7b的上方。该第二平面区7c从主体8的中心8b径向向外伸出第二距离d₂，并与第一前刀面7d相交形成第二切削刃7h。第二平面区7c也从前切削刃处的第一前刀面7d延伸至后切削刃处的第二前刀面7e。第二平面区7c与端面7f基本垂直，该端面7f可选择性地包括表面图案。

在操作时，第一切削刃7g在圆筒形主体的表面5上切削成峰和谷的第一加工图案，并且该第一加工图案典型地为基本螺旋线状图案。第一切削刃7g优选地具有使表面5上的各加工谷对称的角度σ，并且在优选实施例中，当从截面观察时，各谷具有v形。然后，第二切削刃7h对第一基本螺旋状图案的峰施加应力，使该峰破裂并在表面5上形成第二加工图案。第二加工图案也典型地为基本螺旋线状图案。在第二加工图案中，破裂的峰产生由沟槽分隔的破裂面，该沟槽为第一加工图案残留的谷。

切削头7可由多种材料制造，但通常包括金属、陶瓷材料或金刚石中的至少一种。切削刀片7a通常包括至少一种从钛、钨、钴、镍、铁或铝中选择的金属。切削刀片7a并且特别是形成破裂面的第二切削刃7h，可包括从氮化硅、碳化硅、氧化铝、二氧化硅或氮化钛中的一种或多种中选择的至少一种陶瓷材料。优选地，切削刀片7a比欲被粗糙化的表面材料硬。

在一些实施例中，该公开提供了一种表面粗糙化系统，该系统包括用于粗糙化表面的装置(例如，切削头7)，进一步包括：第一切削刃装置(例如，第一切削刃7g)，用于在表面切削出峰和谷的图案以形成第一基本螺旋状图案；第二切削刃装置(例如，破裂面的第二切削刃7h)，用于使峰破裂以形成第二基本螺旋状图案，该图案包括用沟槽点缀的粗糙化凸区；用于进给的装置(图1中未示出)；以及用于转动的装置(图1中未示出)。

如图7所示，该图示出了使用切削刀片7a的切削，其中图5、5A和6所示的部分被放大，具有第二切削刃7h的第一平面区7c对第一加工图案残留的峰施加应力，该第一加工图案由第一切削刃7g形成在缸孔内表面5上。第二切削刃7h切掉峰17的一部分，并形成破裂面19。通过利用切削刀片7a切削产生切削屑21，并且切削头7被假定为移出图7的纸平面，并且垂直向上朝向观察者。

在图7的透视图中，切削刀片7a的凸部7c和第二切削刃7h对下方的峰17施加应力，并且切削刀片7a垂直向上移向观察者，并且移出纸以使峰17破裂，从而形成破裂面19。使用上述切削工具7a使峰17相对容易地以均匀一致的方式破裂，并且破裂面19的形状相对于其中通过由切削刀片的第一切削刃所产生的切削屑随机形成破裂面的传统方法来说更加均匀、对称。另外，由于利用凸部7c使峰17易于破裂，施加在切削刀片7a上的切削应力被减小，这将被期望延长切削头7的寿命。优选地，如图7所示，通过对各个峰施加沿非轴向的应力，使各个峰沿轴向的整个截面破裂。

由于破裂面19的形状如上所述更加均匀、对称，涂覆到表面5上的镀层更强有力、更匀均地粘附，这增强了镀层的耐久性。

图8是与图5、5A和6对应的切削头70的透视图，示出了本发明的另一实施例。该示范性切削头70也包括各自以等角度间隔径向向外伸出的三个切削刀片70a。

各切削头70a包括第一平面区70b，该第一平面区70b以钝角δ定向于由切削头的主体80形成的平面下方。第一平面区80b从主体80的中心80b径向向外伸出第一距离d₁，并与第一前刀面70d相交形成第一切削刃70g。第一平面区70b从在切削刀片70a的前切削刃处的第一前刀面70d延伸至在切削刀片70a的后切削刃处的第二前刀面70e，其中，第一前刀面70d与平面区70b基本垂直，第二前刀面70e也与平面区70b基本垂直。第二平面区70c以锐角θ形成在第一平面区70b的上方。该第二平面区70c从主体80的中心80b径向向外伸出第二距离d₂。第二切削面或前刀面70h形成在与端面70f相交处，其中，第二切削面或前刀面70h与第二平面区70c基本垂直，端面70f也与第二平面区70c基本垂直。在第二平面区70c的前切削刃处的第二切削面或前刀面与在第二平面区70c的后切削刃处的前刀面70i之间的距离x₂小于在第一平面区70b的前切削刃处的第一前刀面70d与在第一平面区70b的后切削刃处的第二前刀面70e之间的距离x₁。

图9示出了与图8中的箭头对应的D的视图，其中，切削刀片70a的前刀面70d取向为相对于与图4中的切削头7的转动方向B相反的方向并且相对于与缸孔内表面5垂直的线L成角度α。图5A中的前刀面7d的取向也可选择为具有与图9中的前刀面70d相同的取向。同时，邻近第二平面区70c的前刀面70h取向为沿转动方向B相对于与欲被粗糙化的表面5正交绘出的线M成角度β。

图10示出了使用图8的切削头的切削过程。第一切削刃70g在圆筒形主体的表面5上切削出峰和谷的第一加工图案，该图案优选为基本螺旋线状图案。第一切削刃70g典型地相对于第一前刀面70d以角度σ成形，以使表面5上的各加工谷对称，并且在优选实施例中，当从截面观察时，各谷具有v形。然后，第二切削刃70h对第一加工图案的峰施加应力，使峰破裂并在表面5上形成第二加工图案，该图案也为基本螺旋状。在第二加工图案中，破裂的峰形成由沟槽分隔的粗糙化凸区的图案，该沟槽为第一加工图案残留的谷。

第二切削刃70h优选地切掉峰17的整个横向(图10中的垂直方向且向纸外朝向观察者)，以形成几乎与图7所示的破裂面相同的破裂面19。然后，在峰17被切掉之后，位于第二平面区70c顶部的端面70f接触破裂面19。由于凸部70c的前刀面70h取向为沿转动方向B相对于与表面5垂直的线M成角度β，而前刀面70d取向为沿与转动方向B相反的方向相对于与表面5垂直的线L成角度α，所以，与其中前刀面70h取向为与前刀面70d相同方向的刀具设计相比，可更可靠地执行峰17的切除。

在某些目前优选的实施例中，在峰被破裂并切掉之后，切削头的后切削刃也可粗糙化各凸区的表面，这增大了凸区的表面积，并且可增强镀层对凸区的粘附性。图11是对应于图10的剖视图，示出了用于实施该目前优选实施例的切削头70的一个示例。在该示例中，具有凸部和凹部的不规则成形部分被设置在切削头70的第二平面区70c中的端面70fs上，该部分使不规则成形破裂面19具有凸部和凹部，在峰17被第二切削面70h切掉之后，该部分接触破裂面19。粗糙化表面70fs在破裂面19上制造更精细的表面结构，这增加了表面积，并且将被期望增大镀层的粘附性。

图12是示出根据本发明另一实施例的示范性热喷镀设备概要的图，该设备用于在缸孔内表面上形成粗糙化表面。图12示出了热喷镀设备的示意图，该设备用于在粗糙化气缸体1的缸孔内表面5上的表面之后，形成热喷镀镀层。该示范性热喷镀设备将气体管线热喷镀枪31插入缸孔中央，并且热喷镀材料的熔融黑色金属材料被以小滴33的形式从热喷嘴31a喷射，从而在缸孔内表面5上形成热喷镀镀层32。

作为热喷镀用材料的黑色金属材料的熔融线材37可从熔融线材送料器35供给到热喷镀枪31，并且进一步可通过管子43和45分别从燃气瓶39和氧气瓶41将燃料气体和氧气供给到热喷镀枪31，其中燃气瓶39存储诸如乙炔、丙烷、或乙烯之类的燃料，氧气瓶41存储氧并输送氧气。可从垂直贯通热喷镀枪中央部的熔融线材供给孔47的上端到底侧将熔融线材37供给到热喷镀枪31。另外，可将燃料和氧气供给到气体引导通道51，该气体引导通道51通过垂直贯通位于熔融线材供给孔47外侧的圆筒部49形成。该燃料和氧气的混合气供应可从图12中的气体引导通道51的底部开口51a流出，并且当点火时，形成燃烧火焰53。

雾化气流通道55可被设置在圆筒形主体49的外圆周，并且形成在圆筒形隔壁57与圆筒形外壁59之间的加速空气通道61被设置在雾化气流通道的外侧。流过雾化气流通道55的雾化气流可被燃烧火焰53预热，并且向前(图12中向下)给送以使周边部分冷却。雾化气流也可向前给送至熔化的熔融线材37。同时或大约同时，流过加速空气通道61的加速空气也被向前给送，并且将熔化的熔融线材37作为小滴33给送至缸孔内表面3，从而与给送方向相交，以在缸孔内表面5上形成喷镀镀层32。

雾化气流可通过具有压力调节器69的供气管71从雾化气流供应源67供应到雾化气流通道55。同时或大约同时，加速空气通过具有压力调节器75和微雾过滤器77的供气管79从加速空气供应源73供应到加速空气通道61。雾化气流通道55与加速空气通道61之间的隔壁57包括转动圆筒部83，该转动圆筒部83可通过在图12中下侧端部的外壁59的轴承81而转动。位于加速空气通道61内的旋翼85被设置在该转动圆筒部83的上部外圆周。当流过加速空气通道61的加速空气作用于旋翼85上时，该转动圆筒部83转动。

与转动圆筒部83一体地转动的端部87可被固定在转动圆筒部83的端部(下端)83a上。具有喷流通道89的凸部91被设置在端部87周缘的一部分上，其中，该喷流通道89通过轴承81与加速空气通道61连通，并且喷出小滴33的热喷嘴31a被设置在喷流通道89的顶部。通过在沿缸孔轴向移动热喷镀枪31的同时，使具有热喷嘴31a的端部87与转动圆筒部83一体地转动，喷镀镀层32被形成在缸孔内表面5的几乎整个区域上。

虽然在上述说明的各实施例中，表面粗糙化在圆筒形主体的内表面如缸孔内表面5上进行，但以下说明的另一实施例说明了通过利用与上述各实施例中缸孔内表面5的方法相似的方法粗糙化气缸套103的外周表面103a，即圆筒形主体的外表面，提高气缸套103与气缸体101的结合强度。当气缸套103由例如铸铁制成，并且圆筒形主体被铸成由例如铝合金制成的气缸体101时，该实施例特别有效，如图13所示。

图14A是图13中的气缸套103的俯视图，图14B是图14A的平面图，示出了图13的气缸套103的经粗糙化的外周表面103a。使用如图2所示的具有切削头7或70的镗杆9的切削刀片7a(70a)，将气缸套103的外周表面103a切成峰和谷的第一基本螺旋状图案。该第一基本螺旋状图案的峰17被由第二平面区7c(凸部70c)形成的凸部的前切削刃7h(70h)破裂，以形成如图7所示的与破裂面19相交的沟槽图案。以这种方式，可获得其中外周表面103a被如图14(a)所示粗糙化的气缸套103。

在图15所示的另一实施例中，当气缸体101利用铸模铸造时，具有粗糙化外周表面103a的圆筒形气缸套103可被一体地铸造模制。该铸模包括底模105、上模107、右和左侧模109和111、前和后模113和115、以及安装在上模107上部的排出器117。用于形成气缸体101的缸孔101a的砂芯107a被设置在上模107的与底模105相反的一侧，并且在将气缸套103如图14所示保持在砂芯107a上的状态下铸造并形成气缸体101。

如图1和图13所示，根据本公开发明的前述各种实施例，其中气缸套103被铸造的气缸体101的缸孔部3也可被表面粗糙化。另外，由于可大约同时使用与用于缸孔内表面5的方法相同或类似的方法粗糙化气缸套103的外周表面103a，可提高气缸体101对气缸套103的结合强度，并且可获得高质量的气缸体101。

已描述了本发明的各种实施例。这些及其它实施例包含在下列权利要求的保护范围内。

Claims (41)

1.一种表面粗糙化方法，其包括：

沿工件的纵向轴线移动具有切削头的切削工具，其中，所述切削头包括具有第一切削刃和第二切削刃的径向切削刀片；以及

绕所述工件的纵向轴线转动所述切削头，以使所述切削刀片的所述第一切削刃在所述工件的表面上形成峰和谷的第一加工图案；

其中，所述切削刀片的所述第二切削刃切掉所述第一加工图案中的所述峰的至少一部分，以在所述工件的所述表面上形成第二加工图案中的粗糙化破裂面，以及

其中，所述第二加工图案包括与所述第一图案中的所述谷对应并由与所述粗糙化破裂面对应的凸区分隔的沟槽排列。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述第一图案中的每个峰的整个截面破裂。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二加工图案中的各个沟槽是对称的。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二加工图案中的各个沟槽限定为v形。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切削头的后切削刃粗糙化各凸区的所述表面。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工件限定为圆筒形主体。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一切削刃将所述圆筒形主体的内表面切削成所述第一加工图案，该第一加工图案包括由交替的所述峰和所述谷限定的第一基本螺旋状图案；通过在所述峰上施加应力使所述峰的至少一部分破裂以形成所述第二加工图案，所述第二切削刃在所述内表面上产生所述粗糙化破裂面，该第二加工图案包括由与所述粗糙化破裂面对应的凸区限定的第二基本螺旋状图案，该凸区由与所述谷对应的沟槽分隔。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工件包括有色金属。

9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述工件的所述表面上涂覆覆盖所述第一和所述第二加工图案的镀层。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，涂覆所述镀层包括化学气相沉积、等离子沉积、热喷镀、或流体喷涂中的至少一种。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述镀层包括耐磨材料。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述镀层包括陶瓷材料或黑色金属中的至少一种。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述陶瓷材料包括氮化硅、碳化硅、氧化铝、二氧化硅和氮化钛中的一种或多种。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述黑色金属包括钛、钨、钴、镍、铁和铝中的一种或多种。

15.一种表面粗糙化系统，其包括：

用于粗糙化表面的装置，该装置包括用于将峰和谷的第一图案切入所述表面内的第一切削刃装置和用于使所述峰破裂的第二切削刃装置；

用于相对于所述表面的纵向轴线沿轴向移动所述粗糙化装置的装置；以及

用于相对于所述表面沿径向转动所述粗糙化装置的装置；

其中，在相对于所述表面进给所述粗糙化装置的同时，转动所述粗糙化装置产生包括第二图案的粗糙化表面；所述第二图案包括由使所述峰破裂产生的多个凸区，各凸区与对应于所述第一图案中的各个所述谷的沟槽相邻。

16.一种切削工具，其包括：

转动的切削头，该切削头包括主体，该主体具有至少一个径向向外伸出的切削刀片，其中，所述切削刀片包括主体、第一平面和第二平面，

其中，所述第一平面被形成为将峰和谷的第一图案切入工件的表面的形状，以及

其中，所述第二平面被形成为使所述第一图案中的所述峰破裂以产生包括与所述破裂峰对应的凸区的第二图案的形状；并且，所述破裂峰由与所述第一图案中的所述谷对应的沟槽分隔。

17.根据权利要求16所述的切削工具，其特征在于，所述切削刀片的所述第一平面从所述转动切削头的所述主体的中心延伸第一径向距离，而所述第二平面从所述转动切削头的所述主体的所述中心延伸第二径向距离；所述第一距离大于所述第二距离。

18.根据权利要求17所述的切削工具，其特征在于，所述切削刀片的所述第一平面以钝角定向于所述转动切削头的所述主体的平面下方。

19.根据权利要求16所述的切削工具，其特征在于，所述第一平面包括基本与所述第一平面垂直的第一前刀面，而所述第二平面包括基本与所述第二平面垂直的第二前刀面；所述第一前刀面和所述第二前刀面是相同的表面。

20.根据权利要求16所述的切削工具，其特征在于，所述第一前刀面和所述第二前刀面是不同的表面。

21.根据权利要求16所述的切削工具，其特征在于，所述第二平面包括基本与其垂直的端面；所述端面是粗糙的。

22.根据权利要求16所述的切削工具，其特征在于，所述第一切削刃被形成为形成具有v形截面的对称沟槽的形状。

23.根据权利要求16所述的切削工具，其特征在于，所述转动切削头包括金属、陶瓷材料或金刚石中的至少一种。

24.根据权利要求23所述的切削工具，其特征在于，所述切削刀片包括从钛、钨、钴、镍、铁或铝中选择的至少一种金属。

25.根据权利要求23所述的切削工具，其特征在于，所述切削刀片包括从氮化硅、碳化硅、氧化铝、二氧化硅或氮化钛中的一种或多种中选择的至少一种陶瓷材料。

26.一种圆筒形主体，其具有加工粗糙化表面，其中，所述粗糙化表面包括由凸区分隔的基本螺旋状沟槽图案，该凸区与基本上均匀的粗糙化表面区域对应；所述沟槽的截面基本对称，并且各沟槽具有v形。

27.根据权利要求26所述的主体，其特征在于，所述加工粗糙化表面是所述圆筒形主体的内表面。

28.根据权利要求26所述的主体，其特征在于，所述圆筒形主体包括有色金属。

29.根据权利要求28所述的主体，其进一步包括被涂覆到所述加工粗糙化表面的镀层。

30.根据权利要求29所述的主体，其特征在于，所述镀层包括耐磨材料。

31.根据权利要求29所述的主体，其特征在于，所述镀层包括陶瓷材料或黑色金属中的至少一种。

32.根据权利要求31所述的主体，其特征在于，所述陶瓷材料包括氮化硅、碳化硅、氧化铝、二氧化硅和氮化钛中的一种或多种。

33.根据权利要求31所述的主体，其特征在于，所述黑色金属包括钛、钨、钴、镍、铁和铝中的一种或多种。

34.根据权利要求26所述的主体，其特征在于，所述加工粗糙化表面包括内燃机的气缸体中的缸孔的内表面。

35.根据权利要求34所述的主体，其进一步包括被涂覆到所述内表面的覆盖所述凸区和所述沟槽的镀层。

36.根据权利要求35所述的主体，其特征在于，所述镀层包括耐磨材料。

37.根据权利要求35所述的主体，其特征在于，所述镀层包括陶瓷材料或黑色金属中的至少一种。

38.根据权利要求37所述的主体，其特征在于，所述陶瓷材料包括氮化硅、碳化硅、氧化铝、二氧化硅和氮化钛中的一种或多种。

39.根据权利要求37所述的主体，其特征在于，所述黑色金属包括钛、钨、钴、镍、铁和铝中的一种或多种。

40.根据权利要求26所述的主体，其特征在于，所述加工粗糙化表面包括被插入内燃机气缸体的缸孔内的气缸套的外表面。

41.根据权利要求40所述的主体，其特征在于，所述气缸套包括外周表面，该外周表面包括通过在其上形成凸区和沟槽的所述图案而形成的所述加工粗糙化表面，并且所述外周表面被结合到所述缸孔的内表面。

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