DE2909417A1

DE2909417A1 - Verfahren zum bearbeiten von kurbelwellen

Info

Publication number: DE2909417A1
Application number: DE19792909417
Authority: DE
Inventors: Bruno Dipl Ing Dr Te Kralowetz
Original assignee: GFM Gesellschaft fuer Fertigungstechnik und Maschinenbau AG
Current assignee: GFM Gesellschaft fuer Fertigungstechnik und Maschinenbau AG
Priority date: 1978-04-18
Filing date: 1979-03-09
Publication date: 1979-10-31
Also published as: ATA271278A; JPS54142667A; GB2018659A; DD142858A5; US4269551A; FR2423290A1; AT353073B; GB2018659B; DE2909417C3; DE2909417B2; FR2423290B1; JPS6250246B2

Description

GFM Gesellschaft für Fertigungstechnik, und Maschinenbau Aktiengesellschaft, Ennserstrasse 14, A-4407 Steyr / Österreich

Verfahren zum Bearbeiten von Kurbelwellen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten von Kurbelwellen, bei dem die Bearbeitung in aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten von einem Kurbelwellenende zum anderen fortschreitet, bei dem weiters in einem Arbeitsgang mit der Bearbeitung eines jeden Zapfens eine Bearbeitung der an diesen Zapfen anschließenden Kurbelwangen-Seitenflächen vorgenommen wird und bei dem schließlich während der Abstützung eines Mittellagerzapfens durch eine Lünette od.dgl. der der Lünette od.dgl. benachbarte Hubzapfen und der nächste Mittellagerzapfen bearbeitet werden.

Um zu verhindern, daß sich auf Grund der beim Bearbeiten der Kurbelwellenzapfen frei werdenden inneren Spannungen die Kurbelwelle im Bereich des bereits fertigen Abschnittes verzieht und die Kurbelwelle daher vor dem abschließenden Feinbearbeiten noch gerichtet werden muß, ist nach der DE-PS 1 803 703 bereits ein Verfahren bekannt, nach dem die Bearbeitung der einzelnen Kurbelwellenzapfen, also der Hubzapfen und der Lagerzapfen, von einem zum anderen Ende der Kurbelwelle nacheinander und fortschreitend erfolgt und die Kurbelwelle bei der Bearbeitung jedes Zapfens an diesem benachbarten, zuvor bearbeiteten Zapfen abgestützt wird. Dadurch wirken sich die spannungsbedingten Verformungen nur auf den noch unbearbeiteten Kurbelwellenabschnitt aus und sind durch die schrittweise Bearbeitung zu beseitigen, was ein Richten der Kurbelwelle nach Beendigung der Bearbeitung überflüssig macht. Die Durchführung dieses Verfahrens beansprucht allerdings relativ viel Zeit, da immer nur ein Zapfen zu bearbeiten ist und außerdem

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auch die Abstützung für die Bearbeitung jedes neuen Zapfens geändert und darüber hinaus abwechselnd an einem Lagerzapfen und einem Hubzapfen angesetzt werden muß.

Um diese Nachteile zu vermeiden, gibt es gemäß der DE-PS 2 208 593 auch schon ein Verfahren, nach dem immer nur die Lagerzapfen abgestützt und bei jedem Schritt gleichzeitig sowohl ein Hubzapfen als auch ein Lagerzapfen bearbeitet werden. Dieses Verfahren bringt zwar ein einfacheres Abstützen und ein schnelleres Arbeiten mit sich, doch kommt es beim gleichzeitigen Bearbeiten von zwei Zapfen zu einer ungünstigen gegenseitigen Beeinflussung durch die entstehenden Verformungen der Welle. Da sich die Welle während des Bearbeitungsvorganges verkrümmt bzw. verformt, verändert sich auch die Lage des Lagerzapfens relativ zum Werkzeug, wodurch ein Formfehler in der Zylinderfläche des Lagerzapfens auftritt. Dieser Formfehler für sich bedingt schon eine Vergrößerung der Schleifzugabe, er wirkt sich jedoch auf die Genauigkeit und Lage der anschließend zu bearbeitenden Zapfen besonders nachteilig aus, da an diesem Lagerzapfen die Lünette ansetzt und sich so jeder Formfehler verstärkt fortpflanzt. Auch verursacht die gleichzeitige Bearbeitung zweier Kurbelwellenzapfen eine recht hohe Wärmebelastung und damit eine entsprechende Dehnung der Kurbelwelle, so daß sich einerseits Bearbeitungswerkzeug und Kurbelwellezapfen relativ zueinander entlang einer Schraubenlinie bewegen und anderseits keine engen Versetzmaßtoleranzen erreichen lassen, was ebenfalls große Schleifzugaben und, bedingt dadurch, einen hohen Schleifaufwand notwendig macht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mangel zu beseitigen und ein Verfahren der eingangs geschilderten Art anzugeben, mit dem Kurbelwellen so genau bearbeitet werden können, daß nicht nur

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ein Richten der Kurbelwelle nach Beendigung der Bearbeitung überflüssig ist, sondern vor allem auch besonders enge Toleranzen einzuhalten und nur sehr geringe Schleifzugaben erforderlich sind.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Bearbeitung des Hubzapfens und die des Mittellagerzapfens nacheinander stattfinden und daß gleichzeitig mit der Bearbeitung des ersten dieser beiden Zapfen zumindest teilweise die Bearbeitung der dem zweiten beider Zapfen zugeordneten Kurbelwangen-Seitenflächen erfolgt. Durch das ungleichzeitige Bearbeiten von Hub- und Lagerzapfen bleibt die Wärmebelastung der Kurbelwelle relativ gering, und es kommt insbesondere zu keiner Erwärmung eines Kurbelwellenzapfens zwischen dem gerade bearbeiteten Zapfen und dem für die eingespannte Kurbelwelle erforderlichen Axialanschlag, so daß keine dehnungsbedingte Kurbelwellenverlängerung auftritt, was Voraussetzung zur Vermeidung einer schraubenlinienförmigen Bearbeitung und zur Einhaltung genauer Versetzmaße ist. Damit brauchen aber auch nur geringe Schleifzugaben vorgesehen zu werden, wodurch der notwendige Schleifaufwand beträchtlich reduziert und der Zeitverlust gegenüber dem gleichzeitigen Bearbeiten von Hub- und Lagerzapfen praktisch wieder ausgeglichen wird. Dieser Zeitverlust ist ohnehin nicht allzu groß, da ja nach Fertigbearbeitung des einen Zapfens auch bereits die Kurbelwangen-Seitenflächen des zweiten Zapfens bearbeitet sind und nur mehr dieser Zapfen alleine bearbeitet werden muß, was während einer Kurbelwellenumdrehung geschieht. Die zusätzliche Wärmebelastung durch die gleichzeitige Bearbeitung von einem Kurbelwellenzapfen und den einem anderen Zapfen zugeordneten Kurbelwangen-Seitenflächen spielt kaum eine Rolle, da die Erwärmung durch die Bearbeitung der Kurbelwangen wesentlich geringer ist als die bei der Zapfenbearbeitung. Darüber

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hinaus treten außerdem bei der Bearbeitung des zweiten Zapfens wegen des bereits vorher abgetragenen Materials der Kurbelwangen-Seitenfläehen nur geringere Schnittkräfte auf, wodurch die elastischen Verformungen der Kurbelwelle während der Bearbeitung klein bleiben und engere Durchmessertoleranzen zu erreichen sind. Diese Durchmessertoleranzen sind dabei von vornherein besser als beim gleichzeitigen Bearbeiten zweier Kurbelwellenzapfen, da eben nicht die doppelten Schnittkräfte einer gleichzeitigen Bearbeitung zweier Zapfen auftreten und die Bearbeitung der Zapfen ohne die gegenseitige Beeinflussung durch die auf Grund der frei werdenden Spannungen entstehenden Verformungen erfolgen kann» Außerdem ist es beim ungleichzeitigen Bearbeiten der beiden Zapfen möglich, die durch die Bearbeitung des ersten Zapfens verursachte Verformung der Welle im Bereich des zweiten Zapfens wegen der Bearbeitung dieses zweiten Zapfens erst nach Vollendung des ersten Zapfens wieder zu beseitigen, was eine wesentliche Voraussetzung für besonders gute Formgenauigkeit ist.

Vorteilhaft ist es, wenn erfindungsgemäß bei jedem Schritt zuerst ein Hubzapfen und dann der Lagerzapfen bearbeitet wird, da so die erforderliche Genauigkeit des Lagerzapfens für die nachfolgende Abstützung auf jeden Fall gewährleistet ist. Darüber hinaus bewirken die geringeren Schnittkräfte bei der Bearbeitung des reinen Lagerzapfens ohne dessen Kurbelwangen-Seitenflächen kein Verziehen des bereits bearbeiteten, hinter der Abstützung liegenden Kurbelwellenabschnittes mehr.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch veranschaulicht, und zwar zeigen die

Fig. 1 bis 8 die einzelnen Schritte einer Kurbelwellenbearbeitung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

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Um eine Kurbelwelle 1 in einem einzigen durchgehenden Arbeitsverfahren an ihren Lagerzapfen 2, 3, 4, 5, 6 an ihren Hubzapfen 7, 8, 9, 10 und an den diesen Zapfen jeweils zugeordneten Kurbelwangen-Seitenflächen 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 bearbeiten zu können, werden zwei Messerköpfe M₁, Mp und eine Lünette L verwendet. Die Kurbelwelle 1 wird am vorgedrehten Lagerzapfen 2 und am Außendurchmesser des Flansches 19 gespannt sowie an der Stirnfläche des Flansches 19 axial ausgerichtet, was mit den Pfeilen 20, 21, 22 in Fig. 1 angedeutet ist. Nun beginnt die Kurbelwellenbearbeitung damit, daß der Messerkopf Mp zunächst den Lagerzapfen 3 mit den zugeordneten Wangenseitenflachen 12 fräst, wobei Messerkopf M₁ und Lünette L noch außer Funktion sind (Fig. 1). Im nächsten Verfahrensschritt stützt die Lünette L den gerade bearbeiteten Lagerzapfen 3 und der Messerkopf M₁ fräst die Seitenflächen 11 und den Hubzapfen 7. Gleichzeitig mit der Bearbeitung des Hubzapfens 7 fräst der Messerkopf M₂ die Seitenflächen 14, ohne dabei aber soweit einzustechen, daß auch der Lagerzapfen 4 bearbeitet würde. Während einer Umdrehung der Kurbelwelle 1 werden daher der Hubzapfen 7 samt seinen Wangenseitenflächen 11 und ein Großteil der Wangenseitenflächen 14 des Lagerzapfens 4 gefräst (Fig. 2). Nach Fertigbearbeitung des Hubzapfens 7 fährt der Messerkopf M₁ in seine Ausgangslage zurück und der Messerkopf M₂ fräst während einer weiteren Kurbelwellenumdrehung den noch vorhandenen Rest der Wangenseitenflächen 14 sowie den Lagerzapfen 4. Auch während der Bearbeitung des Lagerzapfens 4 bleibt die Abstützung des Lagerzapfens 3 durch die Lünette L bestehen (Fig. 3).

Nach Fertigbearbeitung des Lagerzapfens 4 durch den Messerkopf M₂ fährt auch dieser in seine Ausgangsposition zurück und die beiden Messerköpfe M₁, M₂ sowie die Lünette L versetzen gemeinsam, so daß die Lünette L den gerade zuvor bearbeiteten Lagerzapfen 4 abstützen kann

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und die Messerköpfe IXL , EL in der Lage sind, einmal den noch nicht bearbeiteten Hubzapfen 8 hinter der Lunette L und einmal den nächstfolgenden Lagerzapfen 5 vor der Lünette zu bearbeiten. Dabei werden bei gleichbleibender Abstützung zuerst die Wangenseitenflächen 13, dann der Hubzapfen 8 und gleichzeitig mit diesem die Wangenseitenflächen 16 gefräst, während der diesen Wangenflächen 16 zugeordnete Lagerzapfen 5 für sich allein nach Fertigstellung des Hubzapfens 8 bearbeitet wird (Fig. 4 und 5).

Im nächsten Schritt stützt die Lünette L den Lagerzapfen 5, und es werden wie bisher in sich überschneidender Arbeitsweise der Hubzapfen 9, der Lagerzapfen 6 und die zugehörenden Wangenseitenflächen 15> 18 bearbeitet (Fig. 6 und7).

Im abschließenden.Schritt der Kurbelwellenbearbeitung bleibt der Messerkopf Mp außer Funktion, die Lünette L unterstützt den letzten Lagerzapfen 6 und der Messerkopf M>. fräst in einem Arbeitsgang den letzten Hubzapfen 10 sowie die beiden anschließenden Wangenseitenflächen 17 (Fig. 8).

Damit ist die Kurbelwelle 1 in relativ kurzer Arbeitszeit fertiggestellt und für das abschließende Feinschleifen bereit. Es ist kein Richten der Kurbelwelle mehr erforderlich, und es müssen auch beim Schleifen nur sehr geringe Schleifzugaben abgearbeitet werden, was ebenfalls schnell und ohne besonderen Aufwand vor sich geht.

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Claims

N? >-ί ■»*.'-'* UTE ^■/,^^ ■ 280941? lCV.i'V-V -AT" '' 19.491 30/ei GFM Gesellschaft für Fertigungstechnik und Maschinenbau Aktiengesellschaft, Ennserstrasse 14, A-4407 Steyr / Österreich Patentansprüche:

1.) Verfahren zum Bearbeiten von Kurbelwellen/ bei dem die Bearbeitung in aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten von einem Kurbelwellenende zum anderen fortschreitet, bei dem weiters in einem Arbeitsgang mit der Bearbeitung eines jeden Zapfens eine Bearbeitung der an diesen Zapfen anschließenden Kurbelwangen-Seitenflächen vorgenommen wird, und bei dem schließlich während der Abstützung eines Mittellagerzapfens durch eine Lünette od.dgl. der der Lünette od.dgl. benachbarte Hubzapfen und der nächste Mittellagerzapfen bearbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß dabei die Bearbeitung des Hubzapfens und die des Mittellagerzapfens nacheinander stattfinden und daß gleichzeitig mit der Bearbeitung des ersten dieser beiden Zapfen zumindest teilweise die Bearbeitung der dem zweiten beider Zapfen zugeordneten Kurbelwangen-Seitenflächen erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Schritt zuerst ein Hubzapfen und dann der Lagerzapfen bearbeitet wird.

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