DE19922046C2 - Verfahren zum Formen einer Kurbelwelle und Verfahren zum Herstellen einer Kurbelwelle - Google Patents

Verfahren zum Formen einer Kurbelwelle und Verfahren zum Herstellen einer Kurbelwelle

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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.
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.
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.
DE19922046A 1998-05-19 1999-05-12 Verfahren zum Formen einer Kurbelwelle und Verfahren zum Herstellen einer Kurbelwelle Expired - Fee Related DE19922046C2 (de)

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