DE19922046C2 - Verfahren zum Formen einer Kurbelwelle und Verfahren zum Herstellen einer Kurbelwelle - Google Patents
Verfahren zum Formen einer Kurbelwelle und Verfahren zum Herstellen einer KurbelwelleInfo
- Publication number
- DE19922046C2 DE19922046C2 DE19922046A DE19922046A DE19922046C2 DE 19922046 C2 DE19922046 C2 DE 19922046C2 DE 19922046 A DE19922046 A DE 19922046A DE 19922046 A DE19922046 A DE 19922046A DE 19922046 C2 DE19922046 C2 DE 19922046C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- section
- crankshaft
- shaft
- cross
- processing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
- B21J5/02—Die forging; Trimming by making use of special dies ; Punching during forging
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K1/00—Making machine elements
- B21K1/06—Making machine elements axles or shafts
- B21K1/08—Making machine elements axles or shafts crankshafts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
- F16C3/04—Crankshafts, eccentric-shafts; Cranks, eccentrics
- F16C3/06—Crankshafts
- F16C3/08—Crankshafts made in one piece
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
- Y10T29/49236—Fluid pump or compressor making
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
- Y10T29/49286—Crankshaft making
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen von Kur
belwellen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Herstellen von Kurbelwellen, die es
ermöglichen, die Fertigungskosten zu reduzieren und die Fertigungszeit
zu verkürzen, indem die Anzahl von Verarbeitungsschritten reduziert
wird.
Üblicherweise wurde zur Herstellung einer Kurbelwelle als Kraftfahr
zeugteil ein Stahl-Werkstück in Form eines Rundstabs oder Knüppels auf
eine vorbestimmte Länge zugeschnitten und dann geschmiedet, gefolgt
von einem Schneidverarbeitungsschritt. (z. B. DE 39 39 935 A1, DE 698 09 993 T2)
Die Schritte zur Herstellung einer Kurbelwelle gemäß der herkömm
lichen Fertigungsmethode werden im folgenden kurz erläutert, wobei
darauf hinzuweisen ist, daß die Verarbeitung für einen Wellenteil und
ein Kurbelzapfen (auch als "Wellenabschnitt" bezeichnet) erfolgt, die die
Bestandteile der Kurbelwelle bilden.
Als erstes wird ein Werkstück aus Stahl, welches in einen rotglühenden
Zustand erhitzt wurde, einer Schlagbearbeitung und einer Grobbearabei
tung (Vorbearbeitung) unterzogen, gefolgt von einer Nachbearbeitung.
Bei der Nachbearbeitung wird gemäß Fig. 7 ein erstes Zwischenpro
dukt 7a durch Schmieden unter Einsatz eines oberen Formteils 1a und
eines unteren Formteils 1b erhalten. Das obere Formteil 1a und das
untere Formteil 1b enthalten Ausnehmungen 3a und 3b, die einen Hohl
raum definieren, der etwa die Form eines Rundstabs mit einem Durch
messer ∅D aufweist, wenn die Formteile während der Verarbeitung
zusammengeführt sind. Die Formteile besitzen außerdem flächige Abschnitte
5a aund 5b, die sich auf beiden Seiten der Ausnehmungen 3a
und 3b erstrecken und zwischen sich einen lichten Abstand La bilden.
Das erste Zwischenprodukt 7a besitzt nach der Nachbearbeitung einen
rundstabförmigen Abschnitt 9 mit einem Durchmesser ∅D entsprechend
den Ausnehmungen 3a und 3b, ferner einen Grat 11 entsprechend den
flächigen Abschnitten 5a und 5b. Die Dicke des Grats 11 beträgt La.
Hierbei ist der Durchmesser ∅D ein Wert, den man erhält, wenn man
zu einem Durchmesser ∅d des Wellenabschnitts der Kurbelwelle eine
Bearbeitungszugabe "a" hinzufügt. Es gilt dann die Beziehung ∅D =
∅d + 2 × a. Der Grund dafür, daß das erste Zwischenprodukt 7a in
dieser Weise geformt wird, liegt in der Absicht, innen an dem geform
ten Werkstück keine Materialknappheit zuzulassen, indem das Stahl-
Werkstück einer Verarbeitung unterzogen wird, die ausreicht Fluidität
der Luppe während des Formvorgangs zu erreichen.
Anschließend erfolgt ein Entgratungsvorgang. Bei dem Entgratungsvor
gang wird gemäß Fig. 8 der rundstabförmige Abschnitt 9 aus dem
ersten Zwischenprodukt 7a herausgestanzt, während das Werkstück auf
einer Form 13a liegt und von einer Stanze 13b Gebrauch gemacht wird,
um auf diese Weise ein zweites Zwischenprodukt 7b zu erhalten. Hierbei
besitzt ein durch die Form 13a gebildetes Loch 15 eine Breitenabmes
sung, die man erhält, wenn man eine vorbestimmte Bearbeitungszugabe
"b" auf den Durchmesser ∅D addiert, das heißt D + 2 × b. Wie in
Fig. 9 gezeigt ist, besitzt das durch den Entgratungsvorgang erhaltene
zweite Zwischenprodukt 7b eine Form mit einem Grat 11, der eine Grat-
Höhe (mit dem gleichen Wert "b") hat, die an dem rundstabförmigen
Abschnitt 9 verbleibt und der Bearbeitungszugabe "b" entspricht.
Anschließend wird das zweite Zwischenprodukt 7b im Gesenk gerichtet,
um die Durchbiegung der Welle zu korrigieren, die bei der Ausführung
der oben geschilderten Verarbeitungsschritte entstanden war.
Anschließend erfolgt eine Schneidverarbeitung (Einrichtverarbeitung),
um ein (nicht dargestelltes) drittes Zwischenprodukt zu erhalten, aus
dem ein Teil der Bearbeitungszugabe "a" und die Grathöhe "b" entfernt
sind. Anschließend erfolgt eine Weichnitrierung (Teniferbehandlung)
oder eine lokale Hochfrequenz-Wärmebehandlung, anschließend erfolgt
eine Polier-Endbearbeitung. Auf diese Weise wird der stehengebliebene
Teil der Bearbeitungszugabe "a" beseitigt, und man erhält eine Kurbel
welle mit einem Wellenabschnitt, der einen Durchmesser ∅d aufweist.
Bei der oben beschriebenen Endbearbeitung berühren sich das obere
Formteil 1a und das untere Formteil 1b nicht. Das heißt: es gibt eine
Lücke des Zwischenabstands La zwischen dem oberen Formteil 1a und
dem unteren Formteil 1b. Aus diesem Grund steht zu befürchten, daß
die Dicke des ersten Zwischenprodukts 7a streut. Außerdem steht zu
befürchten, daß es zu einer Abweichung zwischen demjenigen Teils (des
oberen Teils) des ersten Zwischenprodukts 7a, welches dem oberen
Formteil 1a entspricht, und demjenigen Abschnitt (dem unteren Ab
schnitt) des ersten Zwischenprodukts 7a, der dem unteren Formteil 1b
entspricht, kommt, hervorgerufen durch die Lageabweichung zwischen
oberem Formteil 1a und unterem Formteil 1b.
Wenn die Endbearbeitung durchgeführt wird, wird der Stahl erwärmt, so
daß er rotglühend ist. Die Verarbeitung führt häufig zu einer gewissen
Verformung des Stahl-Werkstücks. Außerdem hat dieses Werkstück
beträchtliches Gewicht, aufgrund seiner Rundstab-Form besitzt es eine
relativ lange axiale Erstreckung. Aus diesen Gründen beißt sich der
Stahl in unerwünschter Weise bei der Endbearbeitung in das obere
Formteil 1a und das untere Formteil 1b ein. Erhebliche Kraft muß auf
gewendet werden, um den Ausstoßvorgang zu bewirken, das heißt, um
das Stahl-Werkstück in Form des ersten Zwischenprodukts 7a aus der
durch die Formteile 1a und 1b gebildeten Form auszustoßen. Dies ist
der Grund dafür, daß das erste Zwischenprodukt 7a während des Aus
stoßvorgangs aufgrund der dazu aufzubringenden beträchtlichen Kraft
eine Achsverbiegung erleidet. Es besteht also die Möglichkeit, daß die
Achse des rundstabförmigen Abschnitts 9 des ersten Zwischenprodukts
7a verbogen ist. Beim Kalibrieren wird auf den rundstabförmigen Ab
schnitt 9 eine beträchtliche Scherkraft aufgebracht. Deshalb steht zu
befürchten, daß die Achse dieses rundstabförmigen Abschnitts 9 auch
durch diese Scherkraft verbogen wird.
Selbst wenn das zweite Zwischenprodukt 7b, welches die oben erläuter
ten Verformungen aufweist, im Gesenk nachgerichtet wird, so kommt es
dennoch zu einem gewissen Zurückfedern. Aus diesem Grund ist es
unmöglich, die Verformung völlig zu korrigieren. Um daher ein drittes
Zwischenprodukt zu erhalten, dessen rundstabförmiger Abschnitt 9 einen
Querschnitt in perfekter Kreisform aufweist, und bei dem die Achse in
keiner Weise verbogen ist, wird notwendigerweise folgende Prozedur
durchgeführt: die Bearbeitungszugabe "a", die für den rundstabförmigen
Abschnitt 9 vorgesehen ist, muß zuvor so eingestellt werden, daß sie
einen beträchtlichen Wert aufweist im Hinblick auf die Abweichung und
die Durchbiegung der Achse, die in dem rundstabförmigen Abschnitt 9
zustandekommen, wobei diese Bearbeitungszugabe "a" durch die spätere
Schneidbearbeitung abgetragen wird.
Außerdem verbleibt an dem zweiten Zwischenprodukt der Grat 11 mit
einer gewissen Grathöhe "b". Deshalb ist es notwendig, daß auch der
Grat 11 durch eine Schneidbearbeitung beseitigt wird.
Aus der obigen Erläuterung ist ersichtlich, daß das dem Stand der
Technik entsprechende Verfahren zum Herstellen einer Kurbelwelle
notwendigerweise dazu führt, daß man eine Bearbeitungszugabe "a" und
den Grat 11 erhält, die eine beträchtliche Größe besitzen, und die durch
nachfolgende Schneidbearbeitung beseitigt werden. Hierdurch sind die
Fertigungskosten und die Fertigungszeit für die Kurbelwelle beträchtlich.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Formen von Kur
belwellen und ein Verfahren zum Herstellen von Kurbelwellen, mit
denen die obigen Unzulänglichkeiten behoben werden sollen. Aufgabe
der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Formen von
Kurbelwellen und eines Verfahrens zum Herstellen von Kurbelwellen,
die die Möglichkeit bieten, die Anzahl der Verarbeitungsschritte zu
verringern, um auf diese Weise die Fertigungskosten zu senken und die
Fertigungszeit für Kurbelwellen zu verkürzen.
Erreicht wird dies durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebe
ne Erfindung. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
abhängigen Ansprüchen angegeben.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Kurbelwelle, bei der eine Ausführungsform der Erfindung
Anwendung findet;
Fig. 2A ein Stahl-Werkstück mit Rundstab-Form oder Säulenform;
Fig. 2B ein erstes Zwischenprodukt zur Herstellung einer Kurbelwelle;
Fig. 2C ein zweites Zwischenprodukt zur Herstellung einer Kurbel
welle;
Fig. 2D ein drittes Zwischenprodukt zur Herstellung der Kurbelwelle;
Fig. 3 eine Schnittansicht des Stahl-Werkstücks in Form eines Rund
stabs;
Fig. 4 eine Schnittansicht von Formteilen zur Fertigbearbeitung und
das erste Zwischenprodukt für die Kurbelwelle;
Fig. 5 eine Schnittansicht der Formteile, die für das Abgraten verwen
det werden, und das zweite Zwischenprodukt für die Kurbelwelle;
Fig. 6 eine Schnittansicht von Formteilen für die Kalibrierung und das
dritte Zwischenprodukt für die Kurbelwelle;
Fig. 7 eine Schnittansicht von Formteilen, die bei der Endbearbeitung
gemäß konventionellen Verfahren eingesetzt werden, ferner ein erstes
Zwischenprodukt für eine Kurbelwelle;
Fig. 8 eine Schnittansicht von Formteilen für das Abgraten bei Ver
wendung des konventionellen Verfahrens, außerdem ein zweites
Zwischenprodukt für die Kurbelwelle; und
Fig. 9 eine Schnittansicht des zweiten Zwischenprodukts für die
Kurbelwelle gemäß herkömmlichem Verfahren.
Zuerst soll eine Kurbelwelle erläutert werden, im Zusammenhang mit
der die vorliegende Erfindung eingesetzt wird.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, enthält die Kurbelwelle 20 mehrere Kurbel
abschnitte 24, die sich entlang einer Welle 22 befinden. Jeder Kurbel
abschnitt 24 enthält ein Paar Arme 26 und einen Kurbelzapfen 28, der
sich zwischen den Armen 26 erstreckt. Der Kurbelzapfen 28 wird mit
einer nicht dargestellten Pleuelstange gleitend verbunden. Deshalb hat
der Kurbelzapfen 24 kreisförmigen Querschnitt. Die Welle 22 wird von
nicht dargestellten Lagerteilen drehbar gelagert. Deshalb hat die Welle
22 ebenso wie der Kurbelzapfen 28 kreisförmigen Querschnitt. Um diese
Ausführungsform besser verstehen zu können, werden sowohl der
Durchmesser der Welle 22 als auch derjenige des Kurbelzapfens 28 mit
dem Durchmesser ∅D versehen, wobei die Welle 22 und der Kurbel
zapfen 28 hier einfach als "Wellenabschnitte 22, 28" bezeichnet werden.
Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung erläutert, wobei
insbesondere Bezug genommen wird auf die Schritte zum Formen der
Welle 22 und des Kurbelzapfens 28 (der Wellenabschnitte 22 und 28)
der Kurbelwelle 20.
Zunächst wird ein Stahl-Werkstück 30, welches die Form eines Rund
stabs oder einer Säule hat und auf vorbestimmte Länge zugeschnitten ist,
wie dies aus den Fig. 2A und 3 ersichtlich ist, erhitzt. Das Stahl
material 30 wird, nachdem es in einen rotglühenden Zustand gebracht
wurde, der Schlagbearbeitung und Grobbearbeitung (Vorbearbeitung)
unterzogen, gefolgt von der Endbearbeitung (erster Schmiedeschritt).
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, besitzen ein oberes Formteil 32a und ein
unteres Formteil 32b, die eine Form 32 für die Endbearbeitung darstel
len, Ausnehmungen 34a und 34b, um einen der Kurbelwelle 20 (bei der
Ausführungsform der Fig. 4 Wellenabschnitten 22, 28) entsprechenden
Formhohlraum zwischen dem oberen Formteil 32a und dem unteren
Formteil 32b zu bilden, wenn diese Formteile sich im Zuge der Bearbei
tung des Werkstücks weitestgehend angenähert haben. Insbesondere
formen die Ausnehmungen 34a und 34b einen Raum mit elliptischem
Querschnitt, bei dem die Abmessung (Breitenabmessung) in seitlicher
Richtung (Breitenrichtung) in Fig. 4 ∅D beträgt, und die Abmessung
(Dickenabmessung) in der vertikalen Richtung (Dickenrichtung) ∅D +
2 × c beträgt, erhalten durch Addieren einer vorbestimmten Länge "c"
mit doppeltem Wert für den oberen und den unteren Abschnitt auf die
Breitenabmessung ∅D. Flächige Abschnitte 36a und 36b, die einander
über die Lücke La gegenüberliegen, befinden sich auf den beiden Seiten
der Ausnehmungen 34a und 34b des oberen Formteils 32a bzw. des
unteren Formteils 32b.
Ein erstes Zwischenprodukt (als "Kurbelwelle 20a" bezeichnet) für die
Fertigung der Kurbelwelle 20 wird durch die Endbearbeitung in Form
einer Schmiedebearbeitung erhalten, die auf dem Einsatz des oberen
Formteils 32a und des unteren Formteils 32b beruht. Wie in Fig. 2B
gezeigt ist, besitzt die Kurbelwelle 20a einen Grat 38b, der durch die
flächigen Abschnitte 36a und 36b (siehe Fig. 4) des oberen und des
unteren Formteils 32a bzw. 32b gebildet wird. Andererseits werden
gemäß Fig. 4 diejenigen Teile der Kurbelwelle 20 (bezeichnet als
"Wellenabschnitt 22a, 28a"), die den Wellenabschnitten 22 und 28
entsprechen, mit einem elliptischen Querschnitt ausgebildet, der eine
Breitenabmessung ∅D und eine Dickenabmessung ∅D + 2 × c auf
weist. Das heißt: der Querschnitt jedes der Wellenabschnitte 22a und
28a hat eine Form, die man in der Weise erhält, daß man eine zusätz
liche Metalluppe 34c, die einen Maximalwert in der Dicke von "c" in
der Richtung rechtwinklig zur Achse der Wellenabschnitte 22a und 28a
aufweist, oben und unten an dem den Durchmesser ∅D aufweisenden
Kreis hinzufügt. Der Durchmesser ∅D besitzt einen Wert, den man
erhält, wenn man eine vorbestimmte Bearbeitungszugabe "e" zu dem
Durchmesser ∅d des Kurbelzapfens 28 hinzugibt (siehe Fig. 1). Das
heißt, man erhält ∅D = ∅d + 2 × e.
Anschließend wird die Kurbelwelle 20a einer Kalibrierverarbeitung
(einer Stanzbearbeitung) unterzogen. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, enthält
eine zur Kalibrierung verwendete Lehre 40 eine Stanzplatte 40a und
einen Stempel 40b. Die Stanzplatte 40a enthält ein Loch 42 entsprechend
den Wellenabschnitten 22a und 28a. Die Breitenabmessung des Lochs 42
ist so eingestellt, daß sie kürzer ist als die Breitenabmessung ∅D der
Wellenabschnitte 22a und 28a, und zwar um ein vorbestimmtes Längen
stück "f" sowohl auf der rechten als auch auf der linken Seite. Das
heißt: die Breite des Lochs 42 beträgt D - 2 × f.
Der Grat 38b wird von der Kurbelwelle 20a durch die Kalibrierbearbei
tung abgeschnitten und abgetrennt, wozu die Formplatte 40a und der
Stempel 40b der Lehre 40 verwendet wird, um ein zweites Zwischen
produkt zu erhalten (hier als "Kurbelwelle 20b" bezeichnet), um die
Kurbelwelle 20 herzustellen, wie in Fig. 2B dargestellt ist. Wie in
Fig. 5 gezeigt ist, beträgt die Breitenabmessung jedes Abschnitts der
Kurbelwelle 20b (als "Wellenabschnitte 20b bzw. 28b" bezeichnet) für
die Wellenabschnitte 22 und 28 D - 2 × f. Das heißt: der Querschnitt
jedes der Wellenabschnitte 22b und 28b hat eine Gestalt, gemäß der die
zusätzliche Metall-Luppe 38c kombiniert ist mit dem oberen und dem
unteren Teil des einen Durchmesser ∅D aufweisenden Kreises, und
einen fehlenden Metall-Luppenabschnitt 38d, der in der Dicke den Maximalwert
"f" hat, und der in Ebenen rechtwinklig zur seitlichen Richtung
(Breitenrichtung) in Fig. 5 sowohl rechts als auch links abgeschnitten
und entfernt wurde (als dann fehlende Metall-Luppe entfernt wurde).
Die Querschnittsfläche der fehlenden Metall-Luppe 38d in Fig. 5 ist so
eingestellt, daß sie annähernd die gleiche ist wie die Querschnittsfläche
der zusätzlichen Metall-Luppe 38c.
Im Anschluß daran erfolgt eine Kalibrier-Bearbeitung (zweiter Schmiede
schritt). Wie in Fig. 6 gezeigt ist, enthalten ein oberes Formteil 44a
und ein unteres Formteil 44b, die zusammen eine für den Kalibriervor
gang verwendete Form 44 bilden, Ausnehmungen 46a und 46b zur
Bildung eines Hohlraums entsprechend der Kurbelwelle 20 (den Wellen
abschnitten 22 und 24 der Ausführungsform gemäß Fig. 6) zwischen
dem oberen Formteil 44a und dem unteren Formteil 44b, wenn diese
während des Bearbeitungsvorgangs aneinanderliegen. Insbesondere bil
den die Ausnehmungen 46a und 46b einen Raum mit einem kreisförmi
gen Querschnitt, der einen Durchmesser ∅D besitzt.
Wie in Fig. 2D gezeigt ist, wird ein drittes Zwischenprodukt (bezeich
net als "Kurbelwelle 20c") zur Herstellung der Kurbelwelle 20 durch
diese Kalibrierbearbeitung erhalten, bei der es sich um eine Schmiede
bearbeitung mit Hilfe des oberen Formteils 44a und des unteren Form
teils 44b handelt. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, werden diejenigen Teile
der Kurbelwelle 20c (als "Wellenabschnitte 22c und 28c" bezeichnet),
die den Wellenabschnitten 22 und 28 entsprechen, zu einem kreisförmi
gen Querschnitt mit dem Durchmesser ∅D. Das heißt: das plastische
Fließen erfolgt bei der Kalibrierbearbeitung von dem zusätzlichen
Metall-Luppenabschnitt 36c zu dem fehlenden Metall-Luppenabschnitt
38d in Fig. 5. Hierdurch wird ein perfekter Kreis erzielt. Außerdem
wird eine Verbiegung der Achse der Kurbelwelle 20c aufgrund der
Kalibrierbehandlung korrigiert.
Im Anschluß daran erfolgt eine Weichnitrierungsbehandlung (Teniferbe
handlung) oder eine lokale Hochfrequenz-Wärmebehandlung, danach
erfolgt das Polieren der Wellenabschnitte 22c und 28c der Kurbelwelle
20c, um die Bearbeitungszugabe "e" zu schneiden und abzutragen. Somit
hat man die Kurbelwelle 20 mit den Wellenabschnitten 22 und 28 mit
einem Durchmesser ∅d erhalten (mit dem Polierbearbeitungsschritt).
Als nächstes werden Beispiele für spezielle Bemessungen der Kurbel
welle 20 und deren Zwischenprodukte (Kurbelwellen 20a, 20b und 20c)
angegeben.
Wenn der Durchmesser ∅d jedes Wellenabschnitts 22 und 28 einen
Wert von 55 mm hat, beträgt die Bearbeitungszugabe "e" 1 mm. Das
heißt: die Breitenabmessung ∅D jedes der Wellenabschnitte 22a und
28a beträgt 57 mm. Der Maximumwert "c" der Dicke des zusätzlichen
Metall-Luppenabschnitts 38c beträgt 0,7 mm, und der Maximalwert "f"
des fehlenden Metall-Luppenabschnitts 38d beträgt 0,3 mm. Demnach
beträgt die Dickenabmessung jedes der Wellenabschnitte 22a und 28a
und der Wellenabschnitte 22b und 28b dann 58,4 mm und die Breiten
abmessung jedes der Wellenabschnitte 22b und 28b beträgt 56,4 mm.
Wenn der Durchmesser des Kurbelzapfens 28 sich von demjenigen der
Welle 22 unterscheidet, lassen sich beispielsweise die Abmessungen für
die Bearbeitungszugabe jedes dieser Abschnitte auf der Grundlage des
Abmessungsverhältnisses bestimmen, welches für den Fall als Beispiel
angegeben wurde, bei dem die Wellenabschnitte 22 und 28 gleichen
Durchmesser besitzen.
Wie oben beschrieben, werden bei der Ausführungsform der Erfindung
die Wellenabschnitte 22a und 28a der Kurbelwelle 20a, die durch die
Endbearbeitung erhalten werden, mit einem elliptischen Querschnitt
ausgestattet, bei dem zusätzliche Metall-Luppenabschnitte 38c vorhanden
sind. Die Wellenabschnitte 22b und 28b der Kurbelwelle 20b, die durch
das Entgraten der Kurbelwelle 20a entstehen, werden derart geformt,
daß die fehlenden Metall-Luppenabschnitte 28d von den Wellenabschnit
ten 22a und 28a abgeschnitten und entfernt werden. Die Wellenabschnit
te 22c und 28c der Kurbelwelle 20c, die durch die Kalibrierbearbeitung
der Kurbelwelle 20b erhalten werden, werden so geformt, daß sie einen
kreisförmigen Querschnitt erhalten.
Die Kurbelwelle 20 wird mit Hilfe der oben erläuterten Verarbeitungs
schritte erhalten (dem Endbearbeitungsschritt, dem Abgratungsschritt und
dem Kalibrierschritt). Somit erhält man Wellenabschnitte 22c und 28c
mit kreisförmigem Querschnitt ohne restlichen Grat 28b, wobei dies
ohne jegliche Schneidbearbeitung erreichbar ist. Bei der Ausführung der
Kalibrierung läßt sich die Durchbiegung der Achse der Kurbelwelle 20c
außerdem korrigieren. Demnach ist es möglich, die Anzahl von Ver
arbeitungsschritten zu reduzieren, mithin eine Verringerung der Ferti
gungskosten und eine Verkürzung der Fertigungszeit zu erreichen.
Aus der obigen Erläuterung geht hervor, daß die vorliegende Erfindung
die Möglichkeit schafft, durch ein entsprechendes Verfahren zum
Formen von Kurbelwellen und ein Verfahren zum Herstellen von Kur
belwellen die Anzahl der Fertigungsschrittet zu verringern und damit
eine Herabsetzung der Fertigungskosten und eine Verkürzung der Ferti
gungszeit zu erreichen.
Claims (8)
1. Verfahren zum Formen von Kurbelwellen, umfassend die Schritte:
Nachbearbeiten im Anschluß an eine Schlag- und Grobbearbeitung eines Stahl-Werkstücks (30) in Rundstabform, das zu einer bestimmten Länge zugeschnitten ist, gefolgt von einer Abgratungs- und Kalibrierbearbei tung, um eine Kurbelwelle (20) zu formen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
bei der Endbearbeitung wird ein Abschnitt (22a, 28a), der einem Wellenabschnitt (22, 28) der Kurbelwelle entspricht, in der Weise ge formt, daß sein Querschnitt einen zusätzlichen Metall-Luppenabschnitt (38c) im Verein mit einem kreisförmigen Querschnitt vorbestimmten Durchmessers enthält, ferner einen sich in Breitenrichtung erstreckenden Grat (38b);
bei der Abgratungsbearbeitung wird ein Abschnitt (38d) in der Breiten richtung als dann fehlende Metall-Luppe zusammen mit dem Grat von einem Abschnitt entfernt, der dem Wellenabschnitt zusammen mit dem Grat entspricht; und
bei der Kalibrierbearbeitung wird ein plastisches Fließen von dem zu sätzlichen Metall-Luppenabschnitt zu dem entfernten und fehlenden Luppenabschnitt (38d) ermöglicht, so daß der dem Wellenabschnitt entsprechende Querschnitt kreisförmig mit einem vorbestimmten Durch messer wird.
Nachbearbeiten im Anschluß an eine Schlag- und Grobbearbeitung eines Stahl-Werkstücks (30) in Rundstabform, das zu einer bestimmten Länge zugeschnitten ist, gefolgt von einer Abgratungs- und Kalibrierbearbei tung, um eine Kurbelwelle (20) zu formen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
bei der Endbearbeitung wird ein Abschnitt (22a, 28a), der einem Wellenabschnitt (22, 28) der Kurbelwelle entspricht, in der Weise ge formt, daß sein Querschnitt einen zusätzlichen Metall-Luppenabschnitt (38c) im Verein mit einem kreisförmigen Querschnitt vorbestimmten Durchmessers enthält, ferner einen sich in Breitenrichtung erstreckenden Grat (38b);
bei der Abgratungsbearbeitung wird ein Abschnitt (38d) in der Breiten richtung als dann fehlende Metall-Luppe zusammen mit dem Grat von einem Abschnitt entfernt, der dem Wellenabschnitt zusammen mit dem Grat entspricht; und
bei der Kalibrierbearbeitung wird ein plastisches Fließen von dem zu sätzlichen Metall-Luppenabschnitt zu dem entfernten und fehlenden Luppenabschnitt (38d) ermöglicht, so daß der dem Wellenabschnitt entsprechende Querschnitt kreisförmig mit einem vorbestimmten Durch messer wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der dem Wellenabschnitt ent
sprechende, durch die Endbearbeitung erhaltene Abschnitt mit einem
elliptischen Querschnitt gebildet wird, der den zusätzlichen Metall-
Luppenabschnitt enthält, der in Dickenrichtung hinzugefügt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Querschnittsfläche
des zusätzlichen Metall-Luppenabschnitts (38c) im wesentlichen genauso
groß ist wie die Querschnittsfläche des zur Bildung des fehlenden
Metall-Luppenabschnitts (38d) bei der Kalibrierbearbeitung entfernten
Abschnitts.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Wellen
abschnitt der Kurbelwelle eine Welle (22) und einen Kurbelzapfen (28)
der Kurbelwelle enthält.
5. Verfahren zum Herstellen von Kurbelwellen, umfassend:
einen ersten Schmiedebearbeitungsschritt, insbesondere eine Schlagbear beitung, eine Grobbearbeitung und eine Nachbearbeitung eines Stahl- Werkstücks (30) in Rundstabform, das zu einer vorbestimmten Länge zugeschnitten wurde, um ein erstes Zwischenprodukt (20a) mit einem in Breitenrichtung verlaufenden Grat (38b) zu erhalten, bei dem ein einem Wellenabschnitt (22, 28) einer Kurbelwelle (20) entsprechender Ab schnitt (22a, 28a) eine Querschnittsform hat, die einen zusätzlichen Metall-Luppenabschnitt (38c) kombiniert mit einer Kreisform vorgegebe nen Durchmessers, dem eine vorbestimmte Bearbeitungszugabe hinzu gefügt ist, aufweist;
einen Stanzbearbeitungsschritt zum Entfernen eines Teils (38d) in der Breitenrichtung eines Abschnitts, welcher dem Wellenabschnitt ent spricht, um eine fehlende Metall-Luppe zu bilden, zusammen mit dem Entfernen des Grats von dem ersten Zwischenprodukt, um ein zweites Zwischenprodukt (20b) für die Kurbelwelle zu erhalten;
einen zweiten Schmiedebearbeitungsschritt zur Schmiedebearbeitung eines Abschnitts des zweiten Zwischenprodukts (20b) entsprechend dem Wellenabschnitt der Kurbelwelle, um ein plastisches Fließen von Material von dem zusätzlichen Metall-Luppenabschnitt (38c) in denjeni gen Bereich zu ermöglichen, der zur Schaffung der fehlenden Metall- Luppe beseitigt wurde, so daß der dem Wellenabschnitt entsprechend Teil mit einem kreisförmigen Querschnitt vorbestimmten Durchmessers als drittes Zwischenprodukt (20c) für die Kurbelwelle erhalten wird; und
einen Polierbearbeitungsschritt zum Polieren eines Abschnitts des dritten Zwischenprodukts entsprechend dem Wellenabschnitt, um die Bearbei tungszugabe zu beseitigen und dadurch eine Kurbelwelle zu erhalten, die den Wellenabschnitt mit kreisförmiger Querschnittsform enthält.
einen ersten Schmiedebearbeitungsschritt, insbesondere eine Schlagbear beitung, eine Grobbearbeitung und eine Nachbearbeitung eines Stahl- Werkstücks (30) in Rundstabform, das zu einer vorbestimmten Länge zugeschnitten wurde, um ein erstes Zwischenprodukt (20a) mit einem in Breitenrichtung verlaufenden Grat (38b) zu erhalten, bei dem ein einem Wellenabschnitt (22, 28) einer Kurbelwelle (20) entsprechender Ab schnitt (22a, 28a) eine Querschnittsform hat, die einen zusätzlichen Metall-Luppenabschnitt (38c) kombiniert mit einer Kreisform vorgegebe nen Durchmessers, dem eine vorbestimmte Bearbeitungszugabe hinzu gefügt ist, aufweist;
einen Stanzbearbeitungsschritt zum Entfernen eines Teils (38d) in der Breitenrichtung eines Abschnitts, welcher dem Wellenabschnitt ent spricht, um eine fehlende Metall-Luppe zu bilden, zusammen mit dem Entfernen des Grats von dem ersten Zwischenprodukt, um ein zweites Zwischenprodukt (20b) für die Kurbelwelle zu erhalten;
einen zweiten Schmiedebearbeitungsschritt zur Schmiedebearbeitung eines Abschnitts des zweiten Zwischenprodukts (20b) entsprechend dem Wellenabschnitt der Kurbelwelle, um ein plastisches Fließen von Material von dem zusätzlichen Metall-Luppenabschnitt (38c) in denjeni gen Bereich zu ermöglichen, der zur Schaffung der fehlenden Metall- Luppe beseitigt wurde, so daß der dem Wellenabschnitt entsprechend Teil mit einem kreisförmigen Querschnitt vorbestimmten Durchmessers als drittes Zwischenprodukt (20c) für die Kurbelwelle erhalten wird; und
einen Polierbearbeitungsschritt zum Polieren eines Abschnitts des dritten Zwischenprodukts entsprechend dem Wellenabschnitt, um die Bearbei tungszugabe zu beseitigen und dadurch eine Kurbelwelle zu erhalten, die den Wellenabschnitt mit kreisförmiger Querschnittsform enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der dem Wellenabschnitt ent
sprechende Abschnitt, welcher durch den ersten Schmiedebearbeitungs
schritt gebildet wird, so geformt wird, daß er einen elliptischen Quer
schnitt mit dem zusätzlichen Metall-Luppenabschnitt (38c) zusammen mit
der kreisförmigen Form vorbestimmten Durchmessers in Dickenrichtung
erhält.
7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Querschnittsfläche des
zusätzlichen Metall-Luppenabschnitts im wesentlichen genauso groß ist
wie die Querschnittsfläche des bei dem Stanzbearbeitungsschritt zur
Bildung der fehlenden Metall-Luppe (38d) entfernten Teils.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der
Wellenabschnitt der Kurbelwelle eine Welle (22) und einen Kurbelzapfen
(28) der Kurbelwelle enthält.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13690298A JP3486101B2 (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | クランクシャフトの成形及び製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19922046A1 DE19922046A1 (de) | 1999-12-02 |
DE19922046C2 true DE19922046C2 (de) | 2003-11-20 |
Family
ID=15186248
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19922046A Expired - Fee Related DE19922046C2 (de) | 1998-05-19 | 1999-05-12 | Verfahren zum Formen einer Kurbelwelle und Verfahren zum Herstellen einer Kurbelwelle |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6199275B1 (de) |
JP (1) | JP3486101B2 (de) |
DE (1) | DE19922046C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007002826A1 (de) * | 2007-01-19 | 2008-07-31 | Audi Ag | Verfahren zum Schmieden oder Gießen einer Welle, sowie eine geschmiedete oder gegossene Welle |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10119161A1 (de) * | 2001-04-19 | 2002-10-24 | Stihl Maschf Andreas | Verfahren zur Herstellung einer Kurbelwange für eine Kurbelwelle |
CN100580260C (zh) * | 2007-06-12 | 2010-01-13 | 天润曲轴股份有限公司 | 发动机球墨铸铁曲轴 |
DE102009036067A1 (de) * | 2009-08-04 | 2011-02-10 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung einer Ausgleichswelle |
CN104853864B (zh) * | 2012-12-12 | 2016-10-12 | 新日铁住金株式会社 | 锻造曲轴及其制造方法 |
MX2016006610A (es) * | 2013-11-21 | 2016-08-05 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | Metodo para producir un cigüeñal forjado. |
US10124398B2 (en) * | 2013-11-21 | 2018-11-13 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Method for producing a forged crankshaft |
JP5992064B1 (ja) * | 2015-03-24 | 2016-09-14 | 本田技研工業株式会社 | クランクシャフトの製造方法 |
CN110802195B (zh) * | 2019-10-15 | 2021-09-03 | 济南鑫伟锻造有限公司 | 一种曲轴的锻造工艺 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3939935A1 (de) * | 1989-12-02 | 1991-06-06 | Man Nutzfahrzeuge Ag | Verfahren zur herstellung einer kurbelwelle |
DE69803993T2 (de) * | 1997-03-19 | 2002-11-21 | Renault Automation Comau | Methode zur herstellung einer kurbelwelle |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1434215A (en) * | 1922-10-31 | larcher | ||
US1403696A (en) * | 1920-12-27 | 1922-01-17 | Wyman Gordon Co | Forging process and apparatus |
US2662267A (en) * | 1947-11-01 | 1953-12-15 | Nelson Barney | Method of crankshaft construction |
AT353073B (de) * | 1978-04-18 | 1979-10-25 | Gfm Fertigungstechnik | Verfahren zum bearbeiten von kurbelwellen |
AT394452B (de) * | 1990-07-13 | 1992-04-10 | Gfm Fertigungstechnik | Verfahren zum wuchtenden zentrieren teilweise spanend zu bearbeitender werkstuecke, insbesondere kurbelwellen |
US5207120A (en) * | 1991-09-03 | 1993-05-04 | General Motors Corporation | Assembled crankshaft |
US5303468A (en) * | 1991-12-02 | 1994-04-19 | Caterpillar Inc. | Method of manufacturing a crankshaft |
FI98950C (fi) * | 1994-10-06 | 1997-09-10 | Waertsilae Nsd Oy Ab | Menetelmä useampisylinterisen polttomoottorin kampiakselin valmistamiseksi |
-
1998
- 1998-05-19 JP JP13690298A patent/JP3486101B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-05-07 US US09/306,999 patent/US6199275B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-05-12 DE DE19922046A patent/DE19922046C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3939935A1 (de) * | 1989-12-02 | 1991-06-06 | Man Nutzfahrzeuge Ag | Verfahren zur herstellung einer kurbelwelle |
DE69803993T2 (de) * | 1997-03-19 | 2002-11-21 | Renault Automation Comau | Methode zur herstellung einer kurbelwelle |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007002826A1 (de) * | 2007-01-19 | 2008-07-31 | Audi Ag | Verfahren zum Schmieden oder Gießen einer Welle, sowie eine geschmiedete oder gegossene Welle |
DE102007002826B4 (de) * | 2007-01-19 | 2008-10-30 | Audi Ag | Verfahren zum Schmieden oder Gießen einer Welle, sowie eine geschmiedete oder gegossene Welle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19922046A1 (de) | 1999-12-02 |
JPH11320019A (ja) | 1999-11-24 |
JP3486101B2 (ja) | 2004-01-13 |
US6199275B1 (en) | 2001-03-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2610568C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kurbelhüben | |
DE102011112148B4 (de) | Extruder und Verfahren zum Herstellen eines Extruders | |
WO2007025799A1 (de) | Verfahren, fertigungslinie und kolbenrohling zum herstellen eines einteilig ausgebildeten kolbens für verbrennungsmotoren, sowie kolben für verbrennungsmotoren | |
DE69007309T2 (de) | Hohlbolzen mit inneren Ausbuchtungen und deren Herstellung. | |
DE102012204609A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Verbindungsabschnitts als Teil eines Werkzeugs | |
DE19922046C2 (de) | Verfahren zum Formen einer Kurbelwelle und Verfahren zum Herstellen einer Kurbelwelle | |
DE4411410B4 (de) | Kaltformverfahren und Formwerkzeug für Zahnringprodukte | |
DE4315289B4 (de) | Verfahren zum Herstellen von Metallteilen durch Freiformschmieden und Schmieden in einer Presse | |
DE2812012A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum herstellen von fahrzeugachsen | |
DE1627707A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Metallformstueckes | |
EP0275561A2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kegelrädern | |
DE102007015455B4 (de) | Verfahren zur Herstellung von Spundwandkomponenten sowie Spundwandkomponente | |
DE2506281A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines gegabelten werkstuecks durch kaltschmieden | |
EP2271449B1 (de) | Schraubmutter, verfahren und werkzeug zu iherer herstellung | |
DE2808198A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur bildung eines achsschenkels an einem hohlen achsrohling | |
DE102007002826B4 (de) | Verfahren zum Schmieden oder Gießen einer Welle, sowie eine geschmiedete oder gegossene Welle | |
DE2163632A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Olab streifringen | |
EP0908636B1 (de) | Stanzniet sowie Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE102008053474B4 (de) | Verfahren zum Formen eines Nockenvorsprungs | |
DE3401874A1 (de) | Umhaengenadel und verfahren zu ihrer herstellung | |
DE10101934B4 (de) | Verfahren zur Herstellung von scheibenförmigen Steuernocken oder dergleichen sowie Räumbügel zur Durchführung eines solchen Verfahrens | |
DE102018217822B3 (de) | Verfahren zur Herstellung mindestens einer Verzahnung an einem Bauteil und Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens | |
DE19725801A1 (de) | Joch für Universalgelenk und Herstellprozeß dafür | |
EP1321202B1 (de) | Fertigungsverfahren und Innenhochdruckumformwerkzeug zur Durchführung des Fertigungsverfahrens | |
DE2344831A1 (de) | Verfahren zur herstellung von krummlinigen fittings und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8304 | Grant after examination procedure | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |