DE2146994B2 - Einrichtung zum glattwalzen von kurbelwellenlagersitzen - Google Patents

Description

Rauhtiefe mit einem sehr hohen Traganteil ergibt.

Die bekannten Einrichtungen zum Festwalzen der Hohlkehle nehmen die Kurbelwelle in den Lsgerstel-

Die Erfindung betrifft eine zum Glattwalzen von 35 Ien auf. Die Kurbelwelle ist axial nicht ausgerichtet Kurbelwellenlagersitzen geeignete Glattwalzeinrich- (vgl. deutsche Patentschrift 1 070 955; Zeitschrift tung mit walzenförmigen Werkzeugrollen, die sich »Machinery« vom 1. Februar 1961, Vol. 98, S. 276 am Kurbelwellenlagersitz einerseits und an den Um- bis 278, »General Motors Engineering Journal«, fangsflächen je zweier großer, nebeneinanderliegen- Vol. 2, No. 3, Third Quarter 64). Die axiale Fixieder Laufrollen andererseits abstützen und mit Ab- 40 rung erfolgt in der bereits erwähnten Art durch die rundungsradien am Übergang der Mantelfläche zu schräggestellten Festwalzrollen. Werden in der gleiden Grundflächen versehen sind. Derartige Walzein- chen Schwingeinheit aber nun lediglich zylindrische richtungen sind bekannt und haben den Zweck, mög- Werkzeugrollen zum Glattwalzen verwendet, erlebt liehst kleine Durchmesser als Werkzeugrollen ver- man die Überraschung, daß die ungelagerte Kurbelwenden zu können, die bei goringen Walzdrücken 45 welle bzw. die Werkzeuge einem Vorschub ausgeeine hohe spezifische Flächenpressung ergeben (vgl. setzt sind, der die beweglichen Schwingen, in denen die Zeitschrift »Das IndustriebhU«, 5/1960, S. 318, die Werkzeugrollen angebracht sird, seitlich gegen sowie die Zeitschriften »Strojirenstvi«, 1964/5, S. 364 die Kurbelwangen anlaufen läßt. Die Ursache für und »MTZ«, 28/1967, 6, S. 223, 224). diese Erscheinung sind wahrscheinlich Fertigungs-

Bei den bekannten Einrichtungen dienen die 50 toleranzen. Bereits eine geringe Schrägstellung der Werkzeugrollen an der Oberfläche von Kurbelzapfen Achsen der Werkzeugrollen zur Achse des Kurbelals Stützrollen in Verbindung mit dem Festwalzen Zapfens genügt, um einen solchen Vorschub zu erder Hohlkehlen, wie es in der deutschen Patentschrift zeugen. Ein Wandern der Kurbelzapfen oder der 1 070 955 beschrieben ist. Durch dieses Festwalzen Werkzeugträger kann aber größere Zerstörungen an der Hohlkehle werden Druckspannungen in die ge- 55 der Einrichtung zum Glattwalzen hervorrufen, weil fährdeten Querschnitte des Werkstücks eingebracht, der Abstand der Kurbelwangen voneinander nur wedie als Eigenspannungen den gefährlichen Zugspan- nig größer ist als der der Kurbellager,
nungen bei einer Wechselbiegebeanspruchung entge- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an den

genwirken. Bei diesem Walzvorgang kann eine bekannten Maschinen zum Festwalzen der Hohlkehleichte Aufwalzung der zylindrischen Lauffläche er- 60 Ien an Haupt- und Kurbellagern von Kurbelwellen folgen, wenn die Hohlkeule vorher nicht eingesto- Einrichtungen zu schaffen, mit denen die Lagersitze chen war. Die als Stützrollen verwendeten Werk- nur glattgewalzt werden, bei denen aber sichergestellt zeugrollen sollen diese AufwMzung verhindern bzw. ist, daß die Glattwalzwerkzeuge in den Mittelebenen wieder einebnen. der Kurbelzapfen verbleiben und keine Axialkräfte

Beim kombinierten Festwalzen und Glattwalzen 65 verursachen, so daß ein Anlaufen der Werkzeuge an von Kurbelwellenhohlkehlen und Kurbelwellenlager- die Kurbelwangen vermieden wird,
sitzen sind die scheibenförmigen Festwalzrollen Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst,

schräg gestellt und stützen sich in den Profilrillen ge- daß die kegelig ausgebildeten Werkzeugrollen oaar-

weise mit entgegengesetzter Kegelneigung angeordnet sind und die Abrundungsradien am Übergang der Mantelfläche zu den Grundflächen 20 bis 30 °/o kleiner als die Hohlkehlenradieii an der Kurbelwelle sind. Es entsteht eine geringe Gleitbewegung zwischen Kegelrolle und Lagerzapfen, die um so kleiner ist, je kleiner die Kegelneigung gewählt ist. Dabei muß die Kegelneigung aber groß genug sein, um eine kräftige axiale Komponente entstehen zu lassen, die mit der gleich großen, aber entgegengesetzt gerichteten axialen Komponente der Partnerrolle im Gleichgewicht steht und beide Kräfte groß genug sind, um eine Mittenlage der Werkzeuge zu gewährleisten. Die geringe Gleitbewegung zwischen Werkzeugrollen und Werkstück ist für die Qualität der erzeugten Oberfläche besonders günstig, wenn sie in Grenzen bleibt. Die axiaie Komponente dieser Reibungskraft geht in die resultierende Axialkraft mit ein. Es entsteht ein Drehmoment auf die Werkzeugschwinge, das aber einwandfrei durch die Lagerung der Schwinge aufgenommen werden kann.

Die kleineren Abrundungsradien an den Werkzeugrollen geben der Einrichtung eine weitere Sicherheit gegen seitliches Anlaufen. Der gegenüber der Werkstückhohlkehle um 20 bis 30% kleinere Abrundungsradius der Werkzeugrollen läßt, ausgelöst durch die auf die Werkzeugrollen wirkende Äxialkraft, ein Auflaufen der Werkzeugrolle zu. Die zur Erreichung eines Glattwalzergebnisses in radialer Richtung aufzubringende Kraft aber verhindert dieses Auflaufen. Es tritt ein Festwalzeffeki in der Werkstückhohlkehle auf. Ebenso wird dadurch ein seitliches Anlaufen der Glattwalzeinrichtung gegen die Kurbelwangen mit Sicherheit vermieden.

Die Führung der Werkzeuge kann auch durch eine einzige Rolle bewirkt werden, wenn diese Rolle symmetrisch gegeneinander gerichtete Axialkräfte hervorbringt, wie dies z. B. bei konkav geformter Werkzeugrolle der Fall ist. Eine solche Rolle könnte zusätzlich sowohl die Aufwalzungen an den Hohlkehlen beseitigen als auch eine leicht ballige Form der Lagerflächen erzeugen oder auch eine Balligkeit über je einen halben Lagerzapfen, wenn der Hubzapfen von zwei nebeneinanderlegenden Pleuellagern umschlossen ist.

Die Figuren zeigen die beispielsweise Ausführung des Erfindungsgedankens. Dabei ist eine der bekannten Maschinen zum Festwalzen der Hohlkeulen an Kurbellagersitzen zugrunde gelegt, an denen durch einfaches Auswechseln der Werkzeugköpfe auch das Glattwalzen der Lagersitze durchgeführt werden kann.

Fig. 1 zeigt die Ansicht der kompletten Maschine, F i g. 2 die Ansicht des Glattwalzkopfes in einer Werkzeugschwinge der Maschine nach Fig. 1,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie I-I der Fig. 2,

F i g. 4,5 und 6 sind Sonderdarstellungen.

Im Gehäuse 1 sind in den Ebenen 2 und 3 hinter der dargestellten Werkzeugwelle Meisterwellen angeordnet, die vom Motor 4 und nicht dargestellten Zahnrädern gleichlaufend gleichsinnig angetrieben werden, wie es in den genannten Veröffentlichungen bereits beschrieben wurde. Dabei ist die Lagerung der Meisterwelle 5 mit der zu bearbeitendem Kurbelwelle 6 durch Hebel derart miteinander verbunden, daß der Werkzeugkopf 7 mit den Werkzeugrollen 8 ίο und 9 in einem zweiseitigen Hebel 10 angeordnet ist, dessen Drehpunkt im Kurbelzapfen der Meisterwelle 5 liegt, Während der andere Werkzeugkopf 11 mit der Gegenrolle 12 im Hebel 13 befestigt und im gleichen Kurbelzapfen der Meisterwelle 5 gelagert ist. Zusätzlich bewegt sich der Hebel 13 um den Bolzen 14 im Hebel 10 und ist durch eine rechts angebrachte, nicht mehr dargestellte Hydraulik mit dem Hebel 10 verbunden, mit der die Werkzeuge auf das Werkstück 6 gepreßt und wieder gelöst werden. Kurbelwelle 6 und Me -.erwelie 5 sind also derart miteinander gekoppelt, d:3 sie eine transversale Kreisbewegung ausführen, an der auch der Hebel 13 teilnimmt, der jedoch zusätzlich die geschilderte Spannbewegung auszuführen vermag.
^ Die Werkzeugrollen 8 und 9 stützen sich an den Umfangsflächen der Laufrollen 15, 16 und 17, 18 ab, sind konisch mit gleicher Kegelnelgung ausgebildet und liegen mit entgegengerichteter Kegelneigung am Werkstücke an, so daß jede Werkzeugrolle eine gleich große, aber entgegengesetzt gerichtete Axialkraft auf das Werkstück ausübt.

Da für jede Kurbel der Werkstückwelle eines der beschriebenen Hebelsysteme vorgesehen ist und die Kurbelwelle lose, also axial nicht gehalten, in die Vorrichtung gelegt wird, ist es wichtig, die Werkstückwelle durch ausgeglichene Walzkräfte in ihrer Lage zu halten, weil beim axialen ^'andern der Kurbelwelle die beschriebenen Hebelschwingen gegen die Kurbelwangen anlaufen würden.
Die F i g. 2 ist ein vergrößerter Ausschnitt aus der Fig. 1 mit den zweiseitigen Hebeln 10 und 13, der Kurbelwelle 6 und der Meisterwelle 5, während die zweite Meisterwelle weiter unten liegt und nicht mehr dargestellt ist. Die F i g. 3 ist ein Schnitt längs der Linie I-I der F i g. 2 und zeigt oberhalb des Werkstückes 6 die zylindrische Gegenrolle 12 mit Laufrollen 20 und unterhalb des Werkstückes 6 eine der konischen Werkzeugrollen 8 oder 9 mit einer der entsprechend geformten Laufrollen 15, 16 oder 17, 18. Fig.4 zeigt die beiden an einem Kurbelzapfen anlegenden konischen Rollen mit entgegengerichteter Kegelneigung, während die F i g. 5 eine konkav geschliffene Werkzeugrolle 21 mit einer der entsprechend konvex geformten Lautrollen 22 zeigt. Eine solche Rolle würde eventuell Aufwalzungen an der Hohlkehle niederwalzen und gleichzeitig einen leicht ballige . Lagerzapfen erzeugen, der die Kantenpressung im Lager verhindert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

meinsamer Laufringe ab, während sich diametral gePatentansprüche: genüber walzenförmige Stütz- oder Werkzeugrollen befinden, deren Aufgabe es ist, die erwähnten Auf-

1. Zum Glattwalzen von Karbehvellenlagersitzen walzungen am Übergang zur Hohlkehle wieder eingeeignete Glattwalzeinrichtiing mit walzenförmi- zuebnen. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die gen Werkzeugrollen, die sich am Kurbelwellen- schräggestellten Festwalzrollen die ganze bewegte, lagersitz einerseits und an den Umfangsflächen je als Werkzeugträger dienende Schwinge zur Mittenzweier großer, nebeneinanderliegender Laufroi- ebene der Lagerstelle ausrichten bzw. in dieser festlen andererseits abstützen und mit Abrundungs- halten, so daß ein axiales Wandern der Schwinge und radien am Übergang der Mantelfläche zu den io damit ein Anlaufen der Walzwerkzeuge gegen rüe I_n. Grundflächen versehen sind, dadurch ge- nenfläche der Kurbelwange vermieden wird,
kennzeichnet, daß die kegelig ausgebilde- Bei Kurbelwellen größerer Abmessung kann vielten Werkzeugrollen (8,9) paarweise mit entge- fach auf das Festwalzen der Hohlkehle verzichtet gengesetzter Kegelneigung angeordnet sind und werden, weil sie ohnehiin überdimensioniert sind. Bei die Abrundungsradien am Übergang der Mantel- 15 diesen Wellen wird aber — wie bei allen anderen Kurfläche zu den Grundflächen 20 bis 30 % kleiner beiwellen auch — ein Lagersitz größten Trageanteils sind als die Hohlkehlenradien an der Kurbel- verlangt, der nach den bisherigen Arbeitsverfahren welle. nur durch Läppen erzielbar ist. Angesichts der Tat-

2. Zum Glattwalzen von Kurbelwellenlagersit- sache, daß bei einer dreifach gelagerten Kurbelwelle zen ge-'gnete Glattwalzeinrichtung mit walzen- 20 eines Vier-Zylinder-Motors bereits 7 Lagerstellen zu förmigen Werkzeugrollen, die sich am Kurbel- läppen sind, der Läppvorgang aber bei laufender wellenlagersitz einerseits und an den Umfangsflä- Welle eine zusätzlxhe axiale Schwingbewegung an chen je zweier, großer, nebeneinanderliegender jeder Lagerstelle erfordert und die Kurbelzapfen sich Laufrollen andererseits abstützen und mit Abrun- nicht um ihre Achse, sondern auf einer Kreisbahn bedungsradien am Übergang der Mantelfläche zu 25 wegen, ist ersichtlich, daß Einrichtungen zum Läpden Grundflächen verschen sind, dadurch ge- pen der Kurbdzapfenlagersitze sehr aufwendig sind kennzeichnet, daß die Mantelfläche einer an sich und daß der Läppvorgang an sich einen größeren zylindrischen Werkzeugrolle (21) geringfügig Zeitaufwand erfordert.

konkav ausgebildet ist und die zugehörigen Lauf- Es ist daher naheliegend, sowohl Haupt- als auch

rollen konvex geformt sind. 30 Kurbellagerzapfen glattzuwalzen, weil dieser Arbeits

vorgang in kürzester Zeit eine Oberfläche geringster