DE2007647A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Her stellen von Ringnuten und/oder des Lauf flachenprofils am Dichtmantel eines Stahl kolbens von insbesondere Brennkraftma schinen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Her stellen von Ringnuten und/oder des Lauf flachenprofils am Dichtmantel eines Stahl kolbens von insbesondere Brennkraftma schinen

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DE2007647A1 DE19702007647 DE2007647A DE2007647A1 DE 2007647 A1 DE2007647 A1 DE 2007647A1 DE 19702007647 DE19702007647 DE 19702007647 DE 2007647 A DE2007647 A DE 2007647A DE 2007647 A1 DE2007647 A1 DE 2007647A1
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    • B21H7/00—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

Schwarzenhruck, 2. Febr. 1970
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Singnuten und/öder des Laufflächenprofils am Dichtmantel eines StahlkolTDens von insbesondere Brennkraftmaschinen
Es ist, beispielsweise im Bau von Verbrennungskraftmasuhinen bekannt, aiese Maschinen mit Kolben zu versehen und diese Kolben wiederum an deren Köpfen-mit Kolbenringen zwecks eines dichten Abschlusses des Brennraumes auszustatten, um die Kolbenringe dabei am jeweiligen Kolbenkopf fixieren zu können, weist jeder Kolbenkopf je eine Ringnut.für jeden Kolbenring auf. Jede Ringnut, die vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt aufweist, wird mittels eines Einstichwerkzeuges aus dem vollen Material des Kolbenkopfes herausgedreht, wobei zwecks exakter Führung des in der Ringnut beweglichen Kolbenringes auf glatte Jtfutwände wert gelegt "
wird. Bei diesem-"bekannten Hera teilungsverfahren der Ringnuten wird es jedoch als nachteilig empfunden, daß bei unterschiedlicher Härte des einzustechenden Kolbenmaterials das Einstichwerkzeug der Materialhärte- folgend, eine wellige 1-fut'erzeugt, die gas- und/oder öldurehlässig ist. Ferner ist es schwierig, die Oberflächengüte der bearbeiteten Fläche so zu gestalten, daß eine gute Diohtflächenwirkuiig am Kolbenring möglich iut. Außerdem ist die Standzeit der Ringnut von dein Verfestigungsgrad der Ringnut flanken abhängig.
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BAD ORIGINAL
Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt,, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens für die Herstellung der Ringnuten und des Laufflächenprofils am Dichtmantel eines Kolbens zu schaffen, womit die Qualität der Ringnutenflanken bezüglich Oberflächenglätte, Formgenauigkeit und Festigkeit einerseits und das Laufflächenprofil am Dichtmantel des Kolbens bezüglich. Anpassung desselben an die Zylinderi'orm verbessert werden.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe verfahrenstechniωen dadurch gelöst, daß das Ringnut- oder/und Laufflächenprofil durch Einwalzen in das Material des Dichtmantels hergestellt wird.
Nach einem weiteren verfahrenstechnischen Merkmal der Erfindung zum Herstellen beispielsweise der Ringnuten können mehrere Ringnuten gleichzeitig in das Material des Dichtmantels eingewalzt werden.
Um das erfindungsgemäße Verfahren durchführen zu können, zeichnet sich die Vorrichtung gemäß der Erfindung dadurch aus, daß sie zum Herstellen der Ringnuten zum einen je eine der Breite und Tiefe jeder herzustellenden Ringnut entsprechendiund zum Herstellen des LaufflächenprofilB zum andern ebenfalls eine der Breite und Tiefe des Laufflächenprofils entsprechende und in den Dichtmantel dee Kolbens anpreßbare Walze bzw. Profilwalze aufweist.
Pur den Fall, daß beispielsweise alle Ringnuten gleichzeitig in den Dichtmantel des Kolbenkopfes eingearbeitet werden sollen, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung aus mehreren, der jeweils herzustellenden Ringnut entsprechenden, parallel geschalteten Walzen bestehen.
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Auch kann nach-einem weiteren Merkmal der Erfindung jede Walze an ihrem Umfang mit mindestens einer Schneide ausgestattet sein.
Der schnelleren Herstellung beispielweise der Ringnuten wegen kann die Vorrichtung gemäß einem weiteren Merkmal uer Erfindung aus mehreren konzentrisch um den Dichtmantel des Kolbenkopfes angeordneten Walzen bestehen, von denen :,.. jede nachlaufende Walze in die gleiche, von der vorlaufenden Walze ganz oder teilweise eingearbeitete Ringnut arbeitet. ' I
Far den Fall, daß mit dem Einwalzen der Ringnuten auch das laufflächenprofil am Dichtmantel gleichzeitig mit eingewalzt wird, wobei es unbedeutend ist, ob der Kolben das drehende Teil od. die Walzen dieses drehende Teil bilden, kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Vorrichtung derart ausgebildet sein, daß sie, zu einem Paket vereinigt, sowohl die Walzen fur das Einwalzen der Ringnuten als auch die Profilwalze bzw. Profilwalzen für das Einwalzen des Laufflächenprofils aufweist.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die zum Durchiuhren dieses Verfahrens dienende Vorrichtung lassen sich die f Ringnuten oder/und das Laufflächenprofil ohne großen Zeitaufwand una ohne großen Werkzeugverschleiß herstellen. Dadurch tritt eine erhebliche Senkung der Herstellungskosten für die als Massenartikel hergestellten Kolben ein, ohne daß dabei eine mindere Qualität der hergestellten Ringnuten bzw. des hergestellten Laufflächenprofils hingenommen werden muß. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch das Einwalzen der Ringnuten und/oder des Laufflächenprofils in den Dichtmantel des Kolbenkopfes eine Verfestigung durch Verdichten des Materials insbesondere im Bereich der Ringnuten auftritt, wodurch bessere Gleiteigen-
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- 4 schäften für die Kolbenringe erreicht werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung am Beispiel des Einwalzens von Ringnuten in den Dichtmantel eines Kolbens schematisch dargestellt. Bs zeigtί
Fig. 1 einen längsmittelschnitt durch einen Kolbenkopf mit aus den fertigen Ringnuten herausgefahrenen Walzen,
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Kolbenkopf mit mehreren konzentrisch zu diesem angeordneten Walzen,
Pig. 3 eine vergrößerte, seitliche Darstellung auf eine Walze mit einer an ihrem Umfang mittig angebrachten Schneide,
Pig. 4 eine vergrößerte Darstellung auf eine Walze mit zwei an ihrem Umfang angebrachten Schneiden,
Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung auf eine Walze mit einer an ihrem Umfang asymmetrisch angebrachten Schneide und
Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung auf ein aus mehreren Walzen Eusammengesetztes Walzenpaket.
Dae Verfahren zum Herstellen von Ringnuten 1 bis 3 wird am Beispiel eines Stahlkolbens 4 für Verbrennungskraftmaschi-"nen, z.B. Dieselmotoren demonstriert. Die zum Durchführen dee Verfahrens dienende Vorrichtung besteht dabei aus mindestens einer, der Form der jeweils herzustellenden Singi^ut 1, 2 oder 3 angepaßten Walze 5, die an einer in der 2eiohnung nicht dargestellten Einrichtung angebracht ißt
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und die mittels eines der Einrichtung vorgegebenen Vorschubes in das volle oder vorgestochene Material des
Dichtmantels 6 am Kolbenkopf eingedrückt wird.
Bei dem in den Pig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kolben 4 in einem in der Zeichnung nur angedeuteten Werkzeug 7 eingespannt, mittels dem der Kolben um dessen Längsmittelachse χ gedreht werden kann. Die die jeweilige Ringnut 1, 2 oder ; in den Dichtmantel 6 des Kolbens 4 einarbeitende Walze 5 ist an einer Einrichtung drehbar gelagert, und es ist die Einrichtung selbst an einem
den Vorschub bewirkenden Schlitten oder Spindeltrieb be- d
festigt« Der Schlitten bzw. Spindeltrieb läßt sich mit einem dem zu bearbeitenden Material des Kolbens 4 angepaßten Vorschub auf den Kolben anfahren, wobei die an der Einrichtung bzw. am Schlitten oder Spindeltrieb angebrachte Walze 5 allmählich in das volle oder vorgestochene Material des
Kolbenkopfes bzw. Dichtmantels 6 eingesenkt wird. Dadurch, daß die Wälze 5 der jeweils herzustellenden Ringnut 1, 2
oder 3 in Porm und Umfang angepaßt ist, wird beim Einsenken der Walze die gewünschte Ringnut in einem Arbeitsgang
hergestellt, wodurch eine Nachbearbeitung der Ringnut entbehrlich ist. Je nach Ausbildung der Walze 5 kann diese an ihrem Umfang mit einer zentralen Schneide 10 (Pig. 3) oder mit zwei symmetrisch zu deren Längsmittelachse ζ vorgesehe- | nen Schneiden 11 (Pig. 4) ausgestattet sein. Es ist aber
auch selbstverständlich möglich, die Walze 5 mit nur einer asymmetrischen Schneide 12, wie in Pig. 5 dargestellt ist, zu versehen. TJm eine schnellere Herstellung der Ringnuten
1, 2 und 3 zu ermöglichen, können mehrere Walzen 5 konzentrisch um den Dichtmantel 6 des Kolbenkopfes angeordnet
sein, von denen jede, der vorliegenden nachfolgende Walze, in die selbe Ringnut 1, 2 oder 3 mittels der Einrichtung
eingesenkt wird. Eine solche Anordnung mehrerer Walzen 5
ist in Pig. 2 schematisch dargestellt.
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Ebenfalls der schnelleren Herstellung der Ringnuten 1 bis 3 wegen, können auch mehrere parallel angeordnete Walzen 5 bis n, also Walzenpakete jeder Einrichtung zugeordnet sein, von denen die eine Walze 5 auf die eine Hingnut 1 und die andere Walze 5' des Walzenpaketes auf die daneben liegende Ringnut 2 usw. einwirkt. Die zu derartigen Walzenpaketen zusammengefaßten Walzen 5 - η sind jeweils auf der gleichen Einrichtung angeordnet und können mit dieser in das volle oder vorgestochene Material des Dichtmantels 6 entsprechend dem Vorschub eingesenkt bzw. aus den hergestellten Ringnuten 1 bis 3 herausgezogen werden.
Da in der Regel die Kolben 4 aus Gewichtsgründen aus einem Schaftteil 8 und einem ihn teilweise umschließenden Mantelteil 9 bestehen, ist es möglich und aus Festigkeitsgründen vielfach ratsam, das den Kolben haltende Werkzeug 7 klauenförmig auszubilden, um mit dessen Klauen den Raum zwischen Schaftteil 8 bzw. Dichtmantels 6 und Mantelteil 9 annähernd auszufüllen. Dadurch lassen sich die Einrichtungen und mit ihnen die Walzen 5 bzw. Walzenpakete 5 - η mit einem größeren Vorschub in den Dichtmantel 6 einsenken, da dieses Manteilteil aus-reichend gegen Verformung durch die Klauen 7 gestützt ist.
Je nach Ausbildung der Vorrichtung können bei dieser entweder die Walzen 5 bzw. Walzenpakete 5 - η um den Dichtmantel 6 gedreht werden, oder es kann der Kolben 4 selbst um seine Längsachse χ gedreht werden. Der radiale Vorschub der Walzen 5 auf den Dichtmantel 6 bzw. von diesem weg (Pfeilrichtung P) ist in der Regel abhängig von der Drehbewegung des Kolbens 4, so daß nach jeweils einer erfolgten Umdrehung des Kolbens um 360° ein entsprechender Vorschub der Walzen erfolgt. Selbstverständlich ist auoh eine Umlenkung der Bewegungen möglich. In einem solchen Pail kann der Kolben 4 feststehend, und es können die Walzen 5 bzw. Walzenpakete S-
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η sowohl um ihre eigenen Drehachsen y gedreht als auch um den feststehenden Kolben 4 bewegt werden.
PUr die Herstellung des Laufflächenprofils des Kolbens Ά kann eine einzelne oder es können mehrere, nebeneinander liegende Walzen verwendet werden. Da bei der Herstellung des Laufflächenprofiles es sich um entsprechende Abplattungen handelt, um Abplättungen also, bei denen in das Material des Diohtmantels 6 nicht eingestochen wird, können die hierfür verwendete^Walzen als Kalanderwalzen, also Walzen ohne Schneiden ausgebildet sein. Unter dem Laufflächenprofil wird in diesem Zusammenhang sowohl, die für den Kolben erforderliche Konizität als auch Ovalität des KoI- " benmantels verstanden. Darüber hinaus kann das Profil noch örtliche Einsenkungen am Umfang des Kolbens bzw. dessen Dichtmantels enthalten (z.B. Schraubenbild des Zylinders); Um die Herstellung der Kolben 4- zu beschleunigen, kann mit der Herstellung der Ringnuten 1 bis 3 bzw. bis η auch das Laufflächenprofil hergestellt werden. Zu diesem Zweck kann die Profilwalze für das Laufflächenprofil mit den Walzen 5 bis η der Ringnuten 1 bis 5 zu einem Walzenpaket vereinigt sein. Die Walze des Laufflächenprofils trägt an ihrem Umfang das Negativbild des herzustellenden Laufflächenprofils.
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Claims (7)

  1. 200/647
    Schwarzenbruck, 2. Pebr. 1970
    Patentansprüche
    / 1 .J Verfahren zum Herstellen von Ringnuten und/oder des Laufflächenprofiles am Dichtmantel eines Stahlkolbenkopfes, von insbesondere Dieselbrennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringnut una/oder Laufflächenprofil durch Einwalzen in das Material des Dichtmantels hergestellt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Herstellen von Ringnuten mehrere Ringnuten gleichzeitig in das Material des Dichtmantels eingewalzt werden.
  3. 2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie beim Herstellen der Ringnuten (1-5 bzw. - n) zum einen je eine der Breite und Tiefe jeder Ringnut und beim Herstellen des Laufflächenprofils zum andern ebenfalls eine der Breite und Tiefe des Laufflächenprofils entsprechende und in den Dichtmantel (6) des Kolbens (4) anpreßbare, rotierende Walze,^) aufweist.
  4. 4· Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch'gekennzeichnet , daß zum gleichzeitigen Herstellen mehrerer Ringnuten (1 bis 5 oder n) mehrere, parallel geschaltete Walzen (5 bis n) vorgesehen sinu.
  5. 5· Vorrichtung nach den Ansprüchen '$ und 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Walze (5 - n) an ihrem Umfang mindestens eine Schneide (10, 11 oder 12) aufweist.
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  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch zum Dichtmantel (6) mehrere Walzen (5) oder
    Walzenpakete (5 - n) um diesen^angeordnet sind, und daß in die Ringnut (1,2 oder 3 ) der vorlaufenden Walze die nachlaufende Walze einwirkt.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim gleichzeitigen Einwalzen von Ringnuten (1-3 "bzw. n) und Laufflächenprofil ein aus Ringnutwalzen und Laufflächenprofilwalze bestehendes Walzenpaket vorgesehen ist.
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    Leerseite
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