DE2556971C3 - Oberwerkzeug zum Drückrichten von Kurbelwellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Oberwerkzeug zum Drückrichten von Kurbelwellen.

Mit der GB-PS 1004962 sind bereits Oberwerkzeuge dieser Gattung bekanntgeworden. Die dort beschriebenen und dargestellten Werkzeuge haben sich jedoch als unbrauchbar erwiesen. Zunächst war man der Auffassung, daß die um den Drückstempel schwenkbaren Richtbacken in der Lage wären, bei gleichzeitig befriedigenden Richtergebnissen Breitentoleranzen der zu richtenden Lagerstelle sowie Durchmessertoleranzen im Durchmesser der beiden Hohlkehlen einer Lagerstelle auszugleichen. Diese Überlegungen erwiesen sich jedoch als falsch. Um ein einwandfreies Schwenken der Rid ;backen um den Drückstempel zu garantieren, ist es erforderlich, daß die Wirklinie der auf die Hohlkehle des Werkstückes einwirkenden Kraft immer einerseits durch den Kreismittelpunkt der Werkstückhohlkehle und andererseits durch den Kreismittelpunkt des Schwenkradius des Druckstempels geht. Hierdurch bedingt sind in der konstruktiven Realisation des Werkzeuges nur kleine Schwenkradien möglich. Dies hat zur Folge, daß schon bei realtiv kleinen Breitenschwankungen der zu richtenden Lagerstelle erhebliche Winkelveränderungen der Drückkraftrichtung auftreten. Bei Veränderung dieses Winkeis verändert sich aber auch die Richtkraft bei gleicher Kraft des Drückstempels (Kniehebelwirkung). Die Veränderung der Richtkräfte ist somit unkontrollierbar, so daß auch bei entsprechend großer Richterfahrung das Richtergebnis nicht vorhergesagt werden kann.

Ein weiterer Nachteil der Werkzeuge des Standes derTcchnik liegt darin, daß z. B. bei in das Werkstück eingestochenen Hohlkehlen, wenn im Rahmen der Fertigungstoleranz unterschiedlich tief eingestochen wurde, auf den Drückstempel Querkräfte ausgeübt werden, die zum Bruch des Drückstempels führen. Um nun cinsatzfähige Werkzeuge zu erhalten, entschloß man sich, diese starr zu bauen; aber auch diese Werkzeuge arbeiten nicht zufriedenstellend. Es ist mit Werkzeugen dieser Art nicht möglich, Brcitcnsehwankungen der zu richtenden Lagerstellc auszugleichen. Weiterhin ist es nicht möglich. Werkstücke mit sowohl radial als auch axial eingestochenen Hohlkehlen zu richten. Außerdem treten auch die bereits bei dem Vorläufer beschriebenen Qucrkriifte auf den Drückstempel auf. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß die Kraftrichtung der Richtkraft nicht gewählt werden kann.

Funktionsfähige Drückrichtwerkzeuge sind aber in "> der Industrie unentbehrlich, weil die Kurbelwellen heutiger hochbelasteter Motoren in den Übergangshohlkehlen der Lagerstellen meistenteils festgewalzt werden und dieses Festwalzen zu einem Verzug der Kurbelwelle führt. Die Kurbelwelle muß nachgerichi» tet werden. Das bekannie Biegerichten muß hierbei ausgeschlossen werden, weil dies die Dauerfestigkeitssteigerung durch die vorangegangene Festwalzoperation wieder vernichten würde. Hier ist also nur Drückrichten möglich.

i"> Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Oberwerkzeug der eingangs bezeichneten Gattung vorzuschlagen, welches in der Lage ist, Durchmesserund Breitenschwankungen der zu richtenden Lagerstelle auszugleichen, ohne daß sich dadurch der Wirk- -'" winkel oder die skalare Größe der Richtkraft ändert. Hierbei wird davon ausgegangen, daß das bekannte und in der genannten GB-PS 1004962 dargestellte Unterwerkzeug keiner Veränderung bedarf.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst,

-'> daß die Kontaktflächen Keilflächen sind, die mit einer senkrecht zur Wirkungsrichtung des Druckstempels verlaufenden Ebene einen größeren Winkel als den

Selbsthemmungswinfcel einschließen.

Durch eine solche Maßnahme kann sich die Richt-Hi kraft an innerhalb der zulässigen Toleranz liegende Maßabweichungen des Werkstückes anpassen.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 ein Oberwerkzeug in Seitenansicht, π Fig. 2 Schnitt A-A durch ein Werkzeug gemäß Fig. 1,

Fig. 3 Vorderansicht des Werkzeuges,

Fig. 4 ein Werkzeug wie Fig. 3, jedoch in Kontakt mit Werkstückzonen unterschiedlichen Durchmes-4» sers.

Es sei für die Beschreibung des Aufbaues und der Arbeitsweise des Oberwerkzeuges vorausgesetzt, daß das zu richtende Werkstück - die Kurbelwelle - unterstützt wird von einem Werkzeugunterteil bzw. Un-4-. terwerkzeug, wie es in der GB-PS 1004962 gezeigt ist. Auf dieses bekannte Werkzeugunterteil wird nicht näher eingegangen.

Das Oberwerkzeug kann zusammen mit dem bekannten Unterwerkzeug z. B. auf jeder herkömmli-X) chen Biegerichtpresse zum Drückrichten von Kurbelwellen oder ähnlichen Werkstücken eingesetzt werden. Bei dem Drückrichtoberwerkzeug wird ein Drückstempel 2 von dem Pressenstempel 1 einer üblichen Biegcrichtprcssc derart aufgenommen, daß ■)-> der Drückstempel 2 in einer horizontalen Ebene in jeder beliebigen Richtung über begrenztes Spiel verfügt.

In den Driickstempel 2 sind zur Erleichterung der Handhabung des Werkzeuges auf jeder Seite der mi senkrecht zur Zeichenebene stehenden Mittenebene des Werkzeuges zwei in DrückstempelverschieberichlungS wirkende Druckfedern 11 eingelassen. Welche mit den Haltclaschcn 7 der Richtbacken 3 in Wirkverbindung stehen. In den Driickstempel 2 cingeh, brachte Stifte 9. welche in Ausnehmungen 8 der HaI-tclaschcn 7 eingreifen, sorgen dafür, daß die Richtbacken 3 mit iiiren Ha.ltclaschcn 7 von den Druckfedern 11 nicht über ein zugelassenes Maß hinaus in

Drückstempelverschiebericbtung 5 verschoben werden können. Da zwischen der Wirklinie der Federkraft der Drückfedern U und der parallel zu dieser Wirklinie liegenden Linie durch den Berührungspunkt der Stifte 9 mit den Rändern der Ausnehmungen 8 ein Abstand auftritt, entsteht hier also auch ein Moment, welches die Richtbacken 3 dann, wenn sie nicht arbeiten, auf die kleinste Dreite 02 zusammenschiebt. Die weiterhin am Drückstempel 2 angebrachten Blattfedern 10 sorgen in Zusammenarbeit mit den Stiften 9 dafür, daß das nicht arbeitende Werkzeug zusammenhält. Die Blattfedern 10 verhindern also über die Haltelaschen 7, daß die Richtbacken 3 bei einem nicht arbeitenden Werkzeug einfach abfallen. Trotzdem wird die seitliche Bewegungsfähigkeit der Richtbakken 3 und damit der Haltelaschen 7 durch die weichen Blattfedern 10, besonders bei Würdigung der auftretenden sehr großen Spreizkräfte, nicht erwähnenswert beeinflußt.

Im folgenden sei nun die Arbeitsweise des Drückrichtoberwerkzeuges näher erläutert.

In Ausgangsstellung hängt das Orückrichtoberwerkzeug im Aufnahmeteil des PressenstemfVils 1. Eis kann sich in horizontaler Ebene in jeder beliebigen Richtung innerhalb gewisser Grenzen frei bewegen. In dieser Ausgangsstellung ist die Breite ß2 kleinstmöglich. Die Lagerstelle beispielsweise einer Kurbelwelle 6, an welcher die Richtoperation durchgeführt werden soll, wird nun in das dem Oberwerkzeug gegenüberliegende, bekannte Unterwerkzeug eingelegt. Das dem Unterwerkzeug gegenüberliegende Olberwerkzeug ist nun ungefähr auf die zu richtende Lagerstelle ausgerichtet. Der Pressenstempel 1 fährt nun abwärts. Hierbei kommen die Drückwülste 21 in Kontakt mit dem Kurbelwellenlagcrzapfen vom Durchmesser D; der Drückstempel 2 legt sich an die Drückfläche 20 des Pressenstempels 1 an. Ein weiteres radiales Vorfahren des Pressenstempels 1 und damit des Drückstempels 2 bewirkt über die Keilflächen 4 ein Spreizen der Richtbacken 3. Die Keilflächen 4 von Richtbacken 3 und Drückstempel 2 gleiten hierbei aufeinander. Die Neigung der Keilflächen 4 ist hierbei so gewählt, daß die Keilflächen senkrecht zu den Wirklinien der gewünschten Drückrichtung stehen. Hat die zu richtende Lagerstelle beispielsweise die Breite B gemäß Fig. 3, so wird die auf der Wirklinie 16 liegende Pressenkiaft aufgeteilt auf die auf den Wirklinien 15 und 13 liegenden Drückkräfte. Die Wirklinien IS und 13 stehen hierbei genau senkrecht zu den Keilflächen 4. Sie gehen außerdem durch den Kreismittelpunkt des Hohlkehlenquerschnittes.

Die Lagerbreiten eines Kurbelwellentyps unterliegen einer Toleranz. Gemäß Fig. 3 sei die kleinste Lagerbreite die Breite B und die größte Lageibrcite die Breite ßl. Das Drückrichtoberwerkzeug kann sieb mühelos der Breite öl anpassen. Ein Vorfahren des

^r> Driickstempels 2 bewirkt über die Keilflächen 4 eine Spreizung der Richtbacken 3 samt der dazugehörigen Haltelaschen 7. Die Spreizung erfolgt so lange, his die Drückwülste 21 in den Hohlkehlen des Kurbelwellenlagers von der Breite ßl anliegen. Auch nun

¹⁽¹ kann die nach wie vor auf die Wirklinie 16 liegende Preßkraft aufgeteilt werden in die auf den Wirklinien 12 und 14 liegenden Drückkräfte, wobei die Wirklinien 12 und 14 genau parallel zu den Wirklinien 13 und 15 liegen. Eine Querkraft, welche den Drück-

'"· Stempel abscheren könnte, tritt, offensichtlich nicht auf. Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß die auf der Wirklinie 16 liegenden Preßkräfte eine Größenordnung von ca. 50000 daN haben.

-" Das Drückrichtoberwerkzeug vermag aber nicht nur Breitenschwankungen der zu richtenden Lagerstelle auszugleichen, sondern kann darüber hinaus auch Durchmesserschwankungen der zu richtenden Lagerstelle ausgleichen. In Fig. 4 hat nun die zu rich-

-'"> tende Lagerstelle einerseits den Durchmesser D und andererseits den infolge eines innerhalb der zulässigen Toleranz liegenden tieferen Einstichs der Übergangshohlkehle entstandenen kleineren Durchmesser Dl. Auch dieser Situation kann sich das Drücki ichtober-

i;i werkzeug ohne Schwierigkeiten anpassen. Die Wirklinien 18 und 19 der Drückkräfte stehen nach wie vor senkrecht zu den Keilflächen 4 und liegen damit parallel zu den Wirklinien 12 bis 14. Eine Richtungsänderung der Drückkräfte ist also nicht eingetreten.

ι'· Auch die Größe der Drückkräfte ist unverändert geblieben. Lediglich die Lage der Wirklinie 16 der Preßkraft wurde parallel verschoben in die Lage der Wirklinie 17. Es treten somit auch hier keine Querkräfte auf, die den Drückstempel 2 abscheren könn-

t» ten.

Zusammengefaßt treten also beim Drückrichtoberwerkzeug folgende Vorteile auf:

a) Trotz auftretender Maßabweichungen des Werkstücks gleichbleibende Kraftwirkung

π · (Größe und Richtung) auf das Werkstück,

b) genau definierte Drückrichtung,

c) Vermeidung von Querkräften auf den Drückstempel,

d) hierdurch bedingt, Vermeidung unterschiedli- >n eher Krafteinwirkung auf die beiden gleichzeitig behandelten Hohlkehlen,

e) einfacher und fertigungstechnisch sehr einfach zu beherrschender Aufbau.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Oberwerkzeug zum Drückrichten von Kurbelwellen, mit einem Drückstempel und zwei Richtbacken mit bogenförmigen Druckzonen für das Werkstück, wobei die Richtbacken über Kontaktflächen, die spiegelbildlich symmetrisch zu einer in Wirkungsrichtung des Drückstempels sowie senkrecht zur Werkstückachse verlaufenen Ebene angeordnet sind, mit dem Drückstempel in Wirkverbindungstehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen Keilflächen (4) sind, die mit einer senkrecht zur Wirkungsrichtung (5) des Drückstempels (2) verlaufenden Ebene einen größeren Winkel als den Selbsthemmungswinkel einschließen.