DE9320104U1 - Machine for machining crankshafts - Google Patents

Description

Maschine für die spanende Bearbeitung von KurbelwellenMachine for machining crankshafts

Die Erfindung betrifft eine Maschine für die spanende Bearbeitung von Kurbelwellen, welche einerseits einen Flansch und andererseits ein Zapfenende mit einem Zapfen aufweisen, mit zwei auf einer Mittenachse liegenden und rotierbar in Spindelstöcken gelagerten Spannfuttern, die mit ihren Spannbacken sich gegenüberliegend angeordnet sind, mit einem synchronen Rotationsantrieb dieser Spannfutter und mindestens einem Zerspanungswerkzeug sowie mit einer Maschinensteuerung.The invention relates to a machine for machining crankshafts, which on the one hand have a flange and on the other hand a journal end with a journal, with two chucks lying on a central axis and rotatably mounted in headstocks, which are arranged with their clamping jaws opposite each other, with a synchronous rotation drive of these chucks and at least one cutting tool as well as with a machine control.

Maschinen der beschriebenen Art sind allgemein im Einsatz und haben sich bewährt. Mit einer solchen Maschine können Kurbelwellen an ihren Lagerzapfen bearbeitet werden. Dafür werden die Kurbelwellen, die einerseits einen bearbeiteten Flansch und anderseits ein bearbeitetes Zapfenende aufweisen, beidseitig in den Spannfuttern aufgenommen und gespannt. Die Einspannung erfolgt einerseit am Flansch und andererseits an einem der Durchmesser des Zapfenendes.Machines of the type described are in common use and have proven themselves. With such a machine, crankshafts can be machined on their bearing journals. To do this, the crankshafts, which have a machined flange on the one hand and a machined journal end on the other, are held and clamped on both sides in the chucks. They are clamped on the flange on the one hand and on one of the diameters of the journal end on the other.

Die axiale Lage der Kurbelwellen kann bestimmt werden durch axiales Anlegen an die Spannbacken eines der Spannfutter. Der zwischen den Spannfuttern befindliche Bereich der Kurbelwelle kann dann bearbeitet werden.The axial position of the crankshafts can be determined by placing them axially on the clamping jaws of one of the chucks. The area of the crankshaft between the chucks can then be machined.

Wird eine derartig gespannte Kurbelwelle spanend bearbeitet, werden die von der Herstellung des Kurbelwellenrohlings im Rohling verbliebenen Eigenspannungen frei, und diese Eigenspannungen bewirken, daß die bearbeitete Kurbelwelle keine gerade Rotationsachse aufweist. Die Hauptlagerzapfen liegen somit nicht konzentrisch auf einer geraden Rotationsachse. Die Kurbelwelle weist vielmehr eine unzulässige Krümmung auf und ist deshalb unbrauchbar.If a crankshaft clamped in this way is machined, the residual stresses remaining in the blank from the manufacture of the crankshaft blank are released, and these residual stresses mean that the machined crankshaft does not have a straight axis of rotation. The main bearing journals are therefore not concentric on a straight axis of rotation. Instead, the crankshaft has an impermissible curvature and is therefore unusable.

Um diesen Mangel abzuhelfen wird beim beidseitigen Spannen der Kurbelwellen inTo remedy this deficiency, when clamping the crankshafts on both sides in

Spannfuttern das in das eine Spannfutter hineinragende Zapfenende der Kurbelwelle um ein bestimmtes Maß nach Betrag und Richtung durch einen im Spannfutter befindlichen starren Anschlag durch den Spannvorgang radial ausgelenkt. Durch diese Maßnahme werden die zu bearbeitenden Kurbelwellen gekrümmt eingespannt.In chucks, the end of the crankshaft journal that extends into one chuck is radially deflected by a certain amount and direction by a rigid stop located in the chuck during the clamping process. This measure means that the crankshafts to be machined are clamped in a curved manner.

Die Größe und Lage dieser Krümmung in der Längsebene der Kurbelwelle und damit der Betrag der Auslenkung sowie der Angriffspunkt des auslenkenden Anschlages am Zapfenende müssen durch Versuche mit Kurbelwellenrohlingen ermittelt werden.The size and position of this curvature in the longitudinal plane of the crankshaft and thus the amount of deflection as well as the point of application of the deflecting stop at the pin end must be determined by tests with crankshaft blanks.

Mit dieser Art der Einspannung und nachfolgender spanender Bearbeitung der Kurbelwelle kann es gelingen, Kurbelwellen mit auf gerader Rotationsachse liegenden Hauptlagerzapfen bzw. mit einer Krümmung der Rotationsachse mit zulässiger Toleranz herzustellen. Es ist jedoch erforderlich, daß der Durchmesser des Abschnittes des Zapfenendes - das Zapfenende kann mehrere Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern aufweisen - an dem der im Spannfutter befindliche starre Anschlag die Auslenkung der Zapfenenden infolge des Spannvorganges und damit der Krümmung von eingespannten Kurbelwellenrohlingen nach Betrag und Richtung bewirkt, nach Maß und Exentrizität eng toleriert ist, damit die Beträge der Auslenkungen an den Kurbelwellen immer gleich groß sind bzw. in einer zugelassenen Toleranz liegen. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, werden die Kurbelwellen nicht definiert gekrümmt gespannt, sondern mit unterschiedlicher Krümmung und es ist nicht möglich, gerade Kurbelwellen, nämlich Kurbelwellen, deren Hauptlagerzapfen konzentrisch zu einer geraden Rotationsachse liegen oder mit einer Krümmung der Rotationsachse im zulässigen Toleranzbereich herzustellen. Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Maschine vorzuschlagen, mit der die Abhängigkeit von der genannten Fertigungstoleranz des Zapfenendes beseitigt ist.With this type of clamping and subsequent machining of the crankshaft, it is possible to produce crankshafts with main bearing journals lying on a straight axis of rotation or with a curvature of the axis of rotation with permissible tolerance. However, it is necessary that the diameter of the section of the journal end - the journal end can have several sections with different diameters - at which the rigid stop in the chuck causes the deflection of the journal ends as a result of the clamping process and thus the curvature of clamped crankshaft blanks in terms of amount and direction, is closely tolerated in terms of dimension and eccentricity so that the amounts of the deflections on the crankshafts are always the same or lie within an acceptable tolerance. If this condition is not met, the crankshafts are not clamped with a defined curvature, but with different curvatures, and it is not possible to produce straight crankshafts, namely crankshafts whose main bearing journals are concentric to a straight axis of rotation or with a curvature of the axis of rotation within the permissible tolerance range. The object of the invention is therefore to propose a machine with which the dependency on the aforementioned manufacturing tolerance of the journal end is eliminated.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß in dem Spannfutter, welches für dieThis task is solved by the fact that in the chuck, which is used for the

Einspannung des Zapfenendes bestimmt ist, Mittel zur Anlage an die Kurbelwelle im Bereich des in das Spannfutter frei hineinragenden Zapfenendes vorgesehen sind zur Ausübung einer radial zur Mittenachse gerichteten Kraft von definierter Größe.clamping of the journal end, means for contact with the crankshaft in the area of the journal end freely projecting into the chuck are provided for exerting a force of defined magnitude directed radially towards the central axis.

Wenn man für eine Serie von Kurbelwellen die Längsebene der Kurbelwellen, in der die durch Bearbeitung frei gewordenen Eigenspannungen hervorgerufenen Krümmungen verlaufen, ermittelt und dazu die im Bereich des Zapfenendes eingreifende und in dieser Ebene verlaufende definierte Kraft nach Größe und Richtung, z. B. durch Versuche ermittelt, mit der die Kurbelwellen in den Spannfuttern so beaufschlagt werden können, daß die sonst nach der Bearbeitung vorliegende unerwünschte Krümmung der Kurbelwelle beseitigt ist, kann diese Serie von Kurbelwellen mit einer wie vorbeschriebenen Maschine so bearbeitet werden, daß die Kurbelwellen ohne unzulässige Krümmung nach der Bearbeitung vorliegen.If the longitudinal plane of a series of crankshafts is determined in which the curvatures caused by the residual stresses released by machining run, and the magnitude and direction of the force acting in the area of the journal end and running in this plane is determined, e.g. by testing, with which the crankshafts in the chucks can be loaded in such a way that the undesirable curvature of the crankshaft that would otherwise be present after machining is eliminated, this series of crankshafts can be machined with a machine as described above in such a way that the crankshafts are present without any impermissible curvature after machining.

Beim Einbringen einer Kurbelwelle zur Bearbeitung in einer solchen Maschine wird die Kurbelwelle einerseits am bearbeiteten Flansch und andererseits an einem der bearbeiteten Durchmesserabschnitte des Zapfenendes von den Spannfuttern gespannt, wobei im Bereich des in das eine Spannfutter hineinragenden Zapfenendes eine radial gerichtete Kraft von definierter Größe im Bereich des freien Zapfenendes angreift, deren Wirkungslinie in der Ebene, in der sonst an bearbeiteten Kurbelwellen die durch Eigenspannung hervorgerufene unerwünschte Krümmung verläuft, liegt. Die Kurbelwelle soll also hierdurch vor der Bearbeitung so gebogen werden, daß sie nach der Bearbeitung gerade ist. Da dies durch eine bestimmbare Kraft geschieht, spielen Fertigungstoleranzen am Zapfen keine Rolle mehr. Es ist nicht mehr erforderlich, den Durchmesser des Zapfenendes, an dem die definierte Kraft angreift, eng zu tolerieren. Es wird nämlich durch die definierte Kraft unabhängig von dem tatsächlichen Durchmesser immer eine gleiche Durchbiegung oder Krümmung der Kurbelwellen im eingespannten Zustand vor der spanenden Bearbeitung erreicht. Diese DurchbiegungWhen a crankshaft is inserted for machining in such a machine, the crankshaft is clamped by the chucks on the one hand at the machined flange and on the other hand at one of the machined diameter sections of the journal end, whereby a radially directed force of a defined size acts in the area of the journal end protruding into one of the chucks, the line of action of which lies in the plane in which the undesirable curvature caused by residual stress otherwise runs on machined crankshafts. The crankshaft should therefore be bent before machining so that it is straight after machining. Since this is done by a definable force, manufacturing tolerances on the journal no longer play a role. It is no longer necessary to have close tolerances for the diameter of the journal end on which the defined force acts. The defined force always ensures that the same deflection or curvature of the crankshafts is achieved in the clamped state before machining, regardless of the actual diameter. This deflection

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der eingespannten Kurbelwelle soll entgegengesetzt der sonst durch Eigenspannungen in der Kurbelwelle nach der Bearbeitung auftretenden Durchbiegung oder Krümmung verlaufen.the clamped crankshaft should run in the opposite direction to the deflection or curvature that would otherwise occur due to residual stresses in the crankshaft after machining.

Die Größe der im Bereich des Zapfenendes angreifenden Kraft, die Lage der Wirkungslinie dieser Kraft, nämlich die Längsebene an der Kurbelwelle in der die gen. unzulässige Krümmung verläuft und der Angriffspunkt am Zapfenende sowie die Wirkrichtung der genannten Kraft, können für jeden Kurbelwellentyp durch Versuch ermittelt werden.The magnitude of the force acting in the area of the journal end, the position of the line of action of this force, namely the longitudinal plane on the crankshaft in which the so-called impermissible curvature runs and the point of action at the journal end as well as the direction of action of the said force, can be determined by testing for each crankshaft type.

Eine alternative Konstruktion löst die Aufgabe durch Mittel zur Ausübung einer
Kraft von definierbarer Größe auf die Kurbelwelle, deren Kraftrichtung radial gegen die Kurbelwelle bezogen auf die Mittenachse gerichtet ist, und dadurch, daß diese Mittel im Bereich zwischen den Spannfuttern angeordnet sind, wobei diese Mittel zur Erzeugung der Kraft ein Anlageelement zum Anlegen an eine in der Maschine angeordnete Kurbelwelle aufweisen.An alternative design solves the problem by means of exercising a
Force of definable magnitude on the crankshaft, the direction of force of which is directed radially against the crankshaft with respect to the central axis, and in that these means are arranged in the region between the chucks, wherein these means for generating the force have a contact element for contact with a crankshaft arranged in the machine.

Im Mittenbereich ist eine eingespannte Kurbelwelle gut zugänglich für Mittel zur Erzeugen einer Kraft. Lediglich die Ebene einer Kurbelwelle, in der sonst die durch Eigenspannungen verursachte Krümmung verläuft, muß beim Einspannen der Kurbelwelle so gelegt werden, daß die Wirkungslinie der erzeugten Kraft in diese Ebene fällt.In the middle area, a clamped crankshaft is easily accessible for means of generating a force. Only the plane of a crankshaft, in which the curvature caused by residual stresses otherwise runs, must be positioned when clamping the crankshaft so that the line of action of the generated force falls in this plane.

Die Mittel zum Erzeugen einer Kraft können günstig unterhalb der Maschinenmittenachse am Maschinenbett untergebracht sein.The means for generating a force can be conveniently located below the machine center axis on the machine bed.

Durch die Beweglichkeit der Mittel ist es möglich, den Raum im Bereich der Kurbelwelle bei der Bearbeitung, wenn diese Mittel nicht benötigt werden,The mobility of the tools makes it possible to use the space in the crankshaft area during machining when these tools are not needed.

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freizuhalten. Verschiedentlich kann es günstiger sein, eine definierte Kraft im Bereich des zwischen den Spannfuttern befindlichen Abschnittes des Kurbelwelle eingreifen zu lassen, als an freien, in das Spannfutter hineinragenden Zapfenenden. Diese Kraft kann mittig oder auch außermittig an der Kurbelwelle angreifen. Der günstigste Angriffspunkt ist durch Versuche zu ermitteln. Die Kraft kann z. B. während des Einspannens der Kurbelwelle ausgeübt werden und bringt die Kurbelwelle beim Einspannen in die ge wollte gekrümmte Form. Für den Bearbeitungs Vorgang sind die Mittel zur Erzeugung der Kraft von der Kurbelwelle wegzubewegen.free. In some cases it may be more advantageous to apply a defined force in the area of the section of the crankshaft between the chucks rather than at the free ends of the journals that protrude into the chuck. This force can act centrally or eccentrically on the crankshaft. The most advantageous point of application can be determined by experiment. The force can be applied, for example, while the crankshaft is being clamped in place and brings the crankshaft into the desired curved shape when clamped in place. For the machining process, the means for generating the force must be moved away from the crankshaft.

Das Einspannen der Kurbelwelle erfolgt einerseits am bearbeiteten Flansch und andererseits an einem der bearbeiteten Durchmesserabschnitte des Zapfenendes durch die Spannfutter, wobei z. B. während des Spannvorganges im Bereich des zwischen den Spannfuttern befindlichen Kurbelwellenbereiches mindestens eine Kraft von definierter Größe angreift, deren Wirkungslinie in der Ebene liegt, in der sonst an der bearbeiteten Kurbelwelle die durch Eigenspannung hervorgerufene, unerwünschte Krümmung verläuft, wobei die Wirkrichtung dieser Kraft von der Außenseite der genannten unerwünschten Krümmung zur Innenseite dieser Krümmung verläuft.The crankshaft is clamped on the one hand on the machined flange and on the other hand on one of the machined diameter sections of the journal end by the chucks, whereby, for example, during the clamping process, at least one force of a defined magnitude acts in the area of the crankshaft located between the chucks, the line of action of which lies in the plane in which the undesirable curvature caused by residual stress otherwise runs on the machined crankshaft, whereby the direction of action of this force runs from the outside of the said undesirable curvature to the inside of this curvature.

Eine andere Lösung der genannten Aufgabe sieht vor, daß das eine Spannfutter ein Anlageelement aufweisende Mittel zur Ausübung einer axial gerichteten Kraft von definierbarer Größe auf eine Kurbelwelle aufweist und daß das andere Spannfutter Mittel zum axialen Abstützen der Kurbelwelle gegen die axial gerichtete Kraft aufweist, wobei das Anlageelement (29) radial zur Mittenachse versetzt angeordnet ist.Another solution to the above-mentioned problem provides that one chuck has a contact element for exerting an axially directed force of definable magnitude on a crankshaft and that the other chuck has means for axially supporting the crankshaft against the axially directed force, wherein the contact element (29) is arranged radially offset from the central axis.

Mit einer derartig ausgerüsteten Maschine zum Bearbeiten der Kurbelwellen ist es ohne Schwierigkeiten möglich, eine Kurbelwelle, die am Zapfenende mindestens während des Einspannvorganges axial abgestützt wird, durch eine axiale Kraft, dieWith a machine equipped in this way for machining crankshafts, it is possible without difficulty to clamp a crankshaft, which is axially supported at the journal end at least during the clamping process, by an axial force which

außenseitig an der Stirnseite des Kurbelwellenflansches und parallel versetzt zur Rotationsachse der Kurbelwelle bzw. der Maschinenachse angreift, definiert vorzukrümmen dann zu spannen und zu bearbeiten. Während er Vorkrümmung wird die Kurbelwelle an den Spannbacken bereits geführt.on the outside of the front side of the crankshaft flange and parallel to the rotational axis of the crankshaft or the machine axis, to pre-bend in a defined manner, then to clamp and machine. During the pre-bend, the crankshaft is already guided on the clamping jaws.

Der Einspannvorgang einer Kurbelwelle an einer solchen Maschine kann wie folgt ablaufen:The clamping process of a crankshaft on such a machine can be carried out as follows:

Die in die Maschine eingebrachte Kurbelwelle wird einerseits am bearbeiteten Flansch und andererseits an einem der bearbeiteten Durchmesserabschnitte des Zapfenendes gespannt und gleichzeitig mit dem Zapfenende am Spannfutter axial abgestützt, wobei mindestens während des Spannvorganges, solange die Spannbacken noch nicht die volle Spannkraft erreicht haben, eine axial gerichtete Kraft von definierter Größe an der Außenplanfläche des Kurbelwellenflansches zur Rotationsachse der Kurbelwelle parallel versetzt angreift, deren Wirkrichtung gegen die axiale Abstützung gerichtet ist und deren Wirkungslinie in der Längsebene der Kurbelwelle auf der Seite der Ebene, bezogen auf die Rotationsachse der Kurbelwelle liegt, in der sonst die unerwünschte Krümmung vorliegt.The crankshaft introduced into the machine is clamped on the one hand on the machined flange and on the other hand on one of the machined diameter sections of the journal end and at the same time is axially supported with the journal end on the chuck, whereby at least during the clamping process, as long as the clamping jaws have not yet reached the full clamping force, an axially directed force of a defined size acts on the outer flat surface of the crankshaft flange, offset parallel to the axis of rotation of the crankshaft, the direction of action of which is directed against the axial support and the line of action of which lies in the longitudinal plane of the crankshaft on the side of the plane, related to the axis of rotation of the crankshaft, in which the undesirable curvature would otherwise be present.

Um Kurbelwellen nach diesem Verfahren gezielt zu verformen, damit im eingespannten Zustand eine Krümmung entgegen der sonst bei der spanenden Bearbeitung durch Eigenspannungen hervorgerufenen unerwünschten Krümmung vorliegt, müssen Kraftangriffspunkt und Größe der Kraft wiederum durch Versuch ermittelt werden.In order to deform crankshafts in a targeted manner using this method so that, in the clamped state, a curvature is present that is contrary to the undesirable curvature otherwise caused by residual stresses during machining, the point of application of the force and the magnitude of the force must again be determined by testing.

In einer anderen Ausgestaltung der Maschine wird vorgeschlagen, daß die Mittel zur Ausübung einer Kraft einen Druckmittelzylinder aufweisen, wobei das Anlageelement als Kolbenstange ausgebildet ist.In another embodiment of the machine, it is proposed that the means for exerting a force comprise a pressure medium cylinder, wherein the contact element is designed as a piston rod.

Mit einem Druckmittelzylinder, der mit einem druckmittelabgebenden Aggregat verbunden ist, welches die Möglichkeit bietet, den Druckmittelstrom zu regeln, kann die jeweils erforderliche definierte Kraft erzeugt werden. Günstig ist es, die Kolbenstange des Druckmittelzylinders direkt an der Kurbelwellen angreifen zu lassen.With a pressure cylinder that is connected to a pressure-discharging unit, which offers the possibility of regulating the pressure medium flow, the required defined force can be generated. It is advantageous to have the piston rod of the pressure cylinder act directly on the crankshaft.

Beim Einspannen der Kurbelwelle kann die Stirnseite der Kolbenstange an der Kurbelwelle anliegen. Während des Spannvorganges wird dann die Kolbenstange zurückgedrückt, wobei dann die definierte Kraft auf die Kurbelwelle einwirkt und die vorbeschriebene, gewollte Krümmung der Kurbelwelle im eingespannten Zustand vor der Bearbeitung hervorruft. Das Zurückdrücken der Kolbenstange ist durch Regelung des Rückflusses des Druckmittels in an sich bekannter Weise möglich.When clamping the crankshaft, the front side of the piston rod can rest against the crankshaft. During the clamping process, the piston rod is then pushed back, whereby the defined force acts on the crankshaft and causes the previously described, desired curvature of the crankshaft in the clamped state before machining. Pushing the piston rod back is possible by regulating the return flow of the pressure medium in a conventional manner.

Bei axialem Kraftangriff der Kolbenstange an der Kurbelwelle muß die Kolbenstange für das Einbringen der Kurbelwelle in die Spannfutter der Maschine in den zugehörigen Zylinder zurückgezogen sein und erst wenn der Spannvorgang eingeleitet wird und abläuft, mit definierter Kraft am Kurbelwellenflansch angreifen.When the piston rod applies axial force to the crankshaft, the piston rod must be retracted into the corresponding cylinder in order to insert the crankshaft into the machine's chuck and only engage the crankshaft flange with a defined force when the clamping process is initiated and is running.

In einer anderen Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß die Mittel zur Ausübung einer Kraft ein vorgespannt angeordnetes Federpaket mit Druckstück aufweisen. Mit einem vorgespannt angeordneten Federpaket ist eine Kraft in einfacher Weise erzeugbar.In another embodiment, it is proposed that the means for exerting a force comprise a pre-stressed spring assembly with a pressure piece. A force can be generated in a simple manner using a pre-stressed spring assembly.

Das Druckstück des Federpaketes liegt während des Einspannvorganges an der Kurbelwelle an. Beim Spannen der Kurbelwelle durch die Spannfutter wird dann die Lage des Druckstückes gegen das Federpaket verändert und die vorgesehene, sich aus der Federkennlinie ergebende Kraft greift dann an der Kurbelwelle an. Die Kennlinie des Federpaketes muß so verlaufen, daß die Federkraft sich beim Einspannen der Kurbelwelle nicht wesentlich ändert.The pressure piece of the spring assembly rests against the crankshaft during the clamping process. When the crankshaft is clamped by the chuck, the position of the pressure piece against the spring assembly is changed and the force provided for, resulting from the spring characteristic curve, then acts on the crankshaft. The characteristic curve of the spring assembly must be such that the spring force does not change significantly when the crankshaft is clamped.

Es ist allerdings auch möglich, Kurbelwellen mit einer nach Größe und Richtung gewünschten Krümmung in Spannfuttern einzuspannen, indem in die Kurbelwelle ein reines Biegemoment definierter Größe eingeleitet wird. Das Biegemoment muß so angreifen, daß die Krümmung der Kurbelwelle in der Ebene verläuft, in der die sonst nach der Bearbeitung durch die Eigenspannung hervorgerufene unerwünschte Krümmung verläuft und z. B. durch die Spannbacken der Spannfutter erzeugt werden. Diese gezielt erzeugte Kurbelwellenkrümmung muß jedoch entgegengesetzt der genannten unerwünschten Krümmung verlaufen. Die Größe des Momentes ist durch Versuche zu ermitteln.However, it is also possible to clamp crankshafts with a desired curvature in terms of size and direction in chucks by introducing a pure bending moment of a defined size into the crankshaft. The bending moment must act in such a way that the curvature of the crankshaft runs in the plane in which the undesirable curvature otherwise caused by the residual stress after machining runs and is created, for example, by the clamping jaws of the chuck. This deliberately created crankshaft curvature must, however, run in the opposite direction to the undesirable curvature mentioned. The size of the moment must be determined by tests.

Eine solche Einspannung einer Kurbelwelle ist möglich durch entsprechend ausgebildete Spannflächen an den Spannbacken der Spannfutter. Die sonst zylindrisch ausgebildeten und konzentrisch und parallel zur Mittenachse der Maschine verlaufenden Spannflächen müssen nur mit einer Neigung ihrer Spannflächen zur Mittenachse der Maschine vorgesehen sein, wobei die Spannflächen der Spannfutter des jeweiligen Spannfutters wiederum zylindrisch ausgebildet sind und konzentrisch zu je einer Achse verlaufen, die zur Mittenachse der Maschine geneigt ist. Die Größe der Neigung ist ein Maß für das an der Kurbelwelle angreifende Moment.Such clamping of a crankshaft is possible by means of appropriately designed clamping surfaces on the clamping jaws of the chucks. The clamping surfaces, which are otherwise cylindrical and run concentrically and parallel to the center axis of the machine, only need to be provided with an inclination of their clamping surfaces to the center axis of the machine, whereby the clamping surfaces of the chucks of the respective chuck are in turn cylindrical and run concentrically to an axis that is inclined to the center axis of the machine. The size of the inclination is a measure of the torque acting on the crankshaft.

Die Lage solcher Spannbacken ist an die an den Kurbelwellen vorgesehenen Spannflächen axial anzupassen, ebenso die Richtung der Neigung der Spannflächen der Spannbacken, damit die gewünschte Krümmung der eingespannten Kurbelwelle erzielt wird.The position of such clamping jaws must be axially adapted to the clamping surfaces provided on the crankshafts, as well as the direction of the inclination of the clamping surfaces of the clamping jaws, so that the desired curvature of the clamped crankshaft is achieved.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden.The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:Show it:

Figur 1 eine in Spannfuttern, die nur teilweise dargestellt sind, eingespannte Kurbelwelle und die Krümmungslinie einer Kurbelwelle, hervorgerufen durch Eigenspannungen nach der BearbeitungFigure 1 shows a crankshaft clamped in chucks, which are only partially shown and the curvature line of a crankshaft caused by residual stresses after machining

Figur 2 eingespannte Kurbelwelle mit am Zapfenende angreifender KraftFigure 2 clamped crankshaft with force acting on the journal end

Figur 3 eine Kurbelwelle in Seitenansicht mit Angabe der Ebene, in der die durch Eigenspannungen nach der Bearbeitung vorliegende unerwünschte Krümmung der Kurbelwelle verläuftFigure 3 shows a crankshaft in side view with indication of the plane in which the undesirable curvature of the crankshaft due to residual stresses after machining runs

Figur 4 eine Maschine zur spanenden Bearbeitung von Kurbelwellen mit Mitteln zum Erzeugen einer Kraft, welche ein Federpaket enthaltenFigure 4 a machine for machining crankshafts with means for generating a force, which contains a spring assembly

Figur 5 eine Maschine zur spanenden Bearbeitung von Kurbelwellen mit einem Druckmittelzylinder als Mittel zur Erzeugung einer KraftFigure 5 a machine for machining crankshafts with a pressure cylinder as a means of generating a force

Figur 6 eine Maschine zur spanenden Bearbeitung von Kurbelwellen mit einem parallel zurFigure 6 a machine for machining crankshafts with a parallel to the

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Mittenachse der Maschine angeordneten Druckmittelzylinder zur Erzeugung einer KraftPressure cylinder arranged on the center axis of the machine to generate a force

Figur 7 eine Maschine zur spanenden Bearbeitung
von Kurbelwellen mit einem zwischen den
Spannfuttern angeordneten Druckmittelzylinder zur Erzeugung einer KraftFigure 7 a machine for machining
of crankshafts with a between the
Chucks arranged pressure cylinders to generate a force

Nach dem StdT hat ein Anschlag einen konstanten radialen Abstand von der Mittenachse 4 der Maschine. Werden nun Kurbelwellen von den Spannfuttern 1 und 2 gespannt, werden die jeweiligen Flächen des Zapfens 16, an die der Anschlag anschlägt, immer gleich weit radial ausgelenkt, solange die zugehörigen Abmessungen ohne Toleranzschwankungen gleichbleiben. Der Kurbelwellenflansch 25 und der Absatz 14 werden durch die Spannbacken der Spannfutter 1 und 2 konzentrisch zur Mittenachse 4 der Maschine gehalten und die Kurbelwelle nimmt dann unter der Auslenkung der Kontaktfläche Zapfen/Anschlag eine bogenartige Form an, die als Krümmung 8 dargestellt ist.According to the StdT, a stop has a constant radial distance from the central axis 4 of the machine. If crankshafts are now clamped by the chucks 1 and 2, the respective surfaces of the pin 16 against which the stop strikes are always radially deflected the same distance as long as the associated dimensions remain the same without tolerance fluctuations. The crankshaft flange 25 and the shoulder 14 are held concentrically to the central axis 4 of the machine by the clamping jaws of the chucks 1 and 2 and the crankshaft then takes on an arc-like shape under the deflection of the pin/stop contact surface, which is shown as curvature 8.

Wenn jedoch das Zapfende 16 einen größeren Durchmesser aufweist, als im obigen Beispiel angenommen, evtl. durch eine gröbere Durchmessertoleranz bewirkt, wird die Kurbelwelle jedoch stärker gekrümmt, weil die tatsächliche Auslenkung größer ist. Die Kurbelwelle wird somit stärker gekrümmt eingespannt, als vorgesehen.However, if the journal end 16 has a larger diameter than assumed in the above example, possibly due to a larger diameter tolerance, the crankshaft will be curved more because the actual deflection is larger. The crankshaft will therefore be clamped with a greater curvature than intended.

Nach der spanenden Bearbeitung liegt nun eine Kurbelwelle vor, deren Rotationsachse nicht geradlinig verläuft und die damit nicht verwendungsfähig ist.After machining, the result is a crankshaft whose axis of rotation is not straight and is therefore unusable.

Fig. 2 stellt eine in zwei Spannfuttern 1, 2, die nur symbolisch dargestellt sind,Fig. 2 shows a chuck in two chucks 1, 2, which are shown only symbolically,

eingespannte Kurbelwelle 3 dar. Die Mittenachse 4 stellt die Maschinenachse dar. Wird nun eine Kurbelwelle in einer solchen Einspannung bearbeitet, weist die Kurbelwelle 3 nach dem Ausspannen aus den Futtern 1, 2 eine unzulässige Krümmung 5 auf, wie sie durch die strichpunktierte Linie dargestellt wird. Die Krümmung 5 ist übertrieben dargestellt und abhängig von den im Kurbelwellenrohling vorhandenen Eigenspannungen. Die max. Abweichung der der Geraden liegt in Wirklichkeit allenfalls im Zehntel-Millimeter-Bereich.clamped crankshaft 3. The center axis 4 represents the machine axis. If a crankshaft is now machined in such a clamping, the crankshaft 3 has an impermissible curvature 5 after being removed from the chucks 1, 2, as shown by the dot-dash line. The curvature 5 is exaggerated and depends on the residual stresses present in the crankshaft blank. The maximum deviation from the straight line is in reality at most in the tenth of a millimeter range.

Wird nun die Kurbelwelle 3 von den Spannfuttern 1, 2 gespannt (Fig. 2) und gleichzeitig im Bereich des Zapfenendes 6 der Kurbelwelle 3 eine definierte Kraft 7 radial zur Mittenachse 4 ausgeübt, wird die Kurbelwelle 3 gekrümmt eingespannt mit einer Krümmung 8, die jedoch in der gleichen Längsebene liegt, wie die Krümmung 5, jedoch entgegengesetzt verläuft, wie durch die gestrichelte Linie gezeigt.If the crankshaft 3 is now clamped by the chucks 1, 2 (Fig. 2) and at the same time a defined force 7 is exerted radially to the center axis 4 in the area of the journal end 6 of the crankshaft 3, the crankshaft 3 is clamped in a curved manner with a curvature 8 which, however, lies in the same longitudinal plane as the curvature 5, but runs in the opposite direction, as shown by the dashed line.

Die Größe dieser Krümmung 8 ist abhängig von der Kraft 7 und der Lage ihres Angriffspunktes am Zapfenende 6. Beides ist, ebenso wie die Ebene, in der diese Krümmung 8 liegen oder verlaufen soll, durch Versuche zu ermitteln. Wird nun eine derartig eingespannte Kurbelwelle 3 bearbeitet und nach der Bearbeitung ausgespannt, liegen die Hauptlagerzapfen 9, 10, 11, 12, 13 konzentrisch zur Mittenachse 4 der Kurbelwelle 3.The size of this curvature 8 depends on the force 7 and the position of its point of application at the journal end 6. Both, as well as the plane in which this curvature 8 should lie or run, can be determined by tests. If a crankshaft 3 clamped in this way is machined and then unclamped after machining, the main bearing journals 9, 10, 11, 12, 13 are concentric to the center axis 4 of the crankshaft 3.

Das Einspannen der Kurbelwelle kann am Zapfende 6 auf Absatz 14 erfolgen, der direkt neben dem Hauptlagerzapfen 13 liegt. Meist weisen Kurbelwellen am Zapfenende 6 noch einen weiteren Absatz 15 auf, dem sich dann der schlanke Zapfen 16 anschließen kann.The crankshaft can be clamped at the journal end 6 on the shoulder 14, which is located directly next to the main bearing journal 13. Crankshafts usually have another shoulder 15 at the journal end 6, which can then be connected to the slim journal 16.

Die Kraft 7 kann irgendwo im Bereich des Zapfens 16 angreifen und die Kurbelwelle 3 könnte auch am Absatz 15 gespannt werden. Es ist jedoch ausThe force 7 can act anywhere in the area of the pin 16 and the crankshaft 3 could also be clamped at the shoulder 15. However, it is

zerspanungstechnischen Gründen vorteilhafter, am Absatz 14 zu spannen.For machining reasons it is more advantageous to clamp at paragraph 14.

Dadurch, daß in Abweichung zum StdT eine definierte Kraft am Zapfenende aufgebracht wird, ist es möglich, beispielsweise den Durchmesser des schlanken Zapfens 16 grob toleriert zu fertigen. Der radiale Abstand des Angriffspunktes der Kraft 7 von der Mittenachse 4 der Kurbelwelle 3 kann nun ohne Nachteile für die Fertigung der Lagerzapfen 9, 10, 11, 12, 13 durch grobe Tolerierung des Durchmessers des Zapfens 16 unterschiedlich groß sein, weil durch die definierte Kraft immer eine gleichmäßige Krümmung 8 jeder Kurbelwelle 3 bewirkt wird.By applying a defined force to the end of the journal, in deviation from the standard, it is possible, for example, to manufacture the diameter of the slim journal 16 with a rough tolerance. The radial distance of the point of application of the force 7 from the center axis 4 of the crankshaft 3 can now be of different sizes without any disadvantages for the manufacture of the bearing journals 9, 10, 11, 12, 13 by roughly tolerating the diameter of the journal 16, because the defined force always causes a uniform curvature 8 of each crankshaft 3.

Der axiale Abstand 17 der Kraft 7 von z. B. den Spannbacken 22 des Spannfutters 2 ist bei Versuchen zur Ermittlung der Kraft 7 vorzugeben bzw. zu ermitteln und muß später bei der Serienfertigung eingehalten werden.The axial distance 17 of the force 7 from, for example, the clamping jaws 22 of the chuck 2 must be specified or determined in tests to determine the force 7 and must later be maintained during series production.

Bei einer vierhübigen Kurbelwelle verläuft die Längsebene 18, in der die durch die eigenen Spannungen in der Kurbelwelle sonst hervorgerufene Krümmung 5 liegt, durch die Haupt- und Pleuellager, wie in Fig. 3 gezeigt.In a four-stroke crankshaft, the longitudinal plane 18, in which the curvature 5 otherwise caused by the inherent stresses in the crankshaft lies, runs through the main and connecting rod bearings, as shown in Fig. 3.

Bei einer andershübigen Kurbelwelle ist diese Ebene ebenso wie die Größe der Kraft 7 neu zu ermitteln.If the crankshaft has a different stroke, this plane as well as the magnitude of the force 7 must be recalculated.

Fig. 4 zeigt eine Maschine zur spanenden Bearbeitung von Kurbelwellen mit den Spannfuttern 1, 2, die in Spindelstöcken 19, 20, die auf dem Bett 21 befestigt sind, gelagert sind. Die Spannfutter 1, 2 weisen Spannbacken 22 auf, die in den durch die Doppelpfeile angezeigten Richtungen gleichzeitig beweglich sind. Die Spannfutter 1, 2 werden angetrieben durch einen Antrieb 23, der lediglich, da an sich bekannt, angedeutet ist. Die Maschine weist weiter einen rotierbaren Werkzeugträger 24 mit Werkzeugschneiden 40 auf, dessen Rotationsachse parallel zur Mittenachse 4 verläuft.Fig. 4 shows a machine for machining crankshafts with the chucks 1, 2, which are mounted in headstocks 19, 20, which are attached to the bed 21. The chucks 1, 2 have clamping jaws 22, which can be moved simultaneously in the directions indicated by the double arrows. The chucks 1, 2 are driven by a drive 23, which is only indicated because it is known per se. The machine also has a rotatable tool carrier 24 with tool cutting edges 40, the axis of rotation of which runs parallel to the center axis 4.

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Dieser Werkzeugträger 24 ist rotierend angetrieben. Der Antrieb ist jedoch nicht weiter dargestellt. Außerdem ist eine Maschinensteuerung 34 vorgesehen, die für die Steuerung des gesamten Bearbeitungsablaufes, wie Spannen, Bearbeitung und Entspannen, vorgesehen ist. Die dargestellte Kurbelwelle 3 ist vom Spannfutter 1 am Kurbelwellenflansch 25 gespannt und vom Spannfutter 2 im Bereich des Zapfenendes 6 am Absatz 14 gespannt. Der Werkzeugträger 24 mit den Werkzeugschneiden 40 kann z. B. als Drehräumwerkzeug ausgebildet sein.This tool carrier 24 is driven in rotation. However, the drive is not shown in any more detail. In addition, a machine control 34 is provided, which is intended for controlling the entire machining process, such as clamping, machining and unclamping. The crankshaft 3 shown is clamped by the chuck 1 on the crankshaft flange 25 and by the chuck 2 in the area of the journal end 6 on the shoulder 14. The tool carrier 24 with the tool cutting edges 40 can be designed, for example, as a turning broaching tool.

Durch ein Druckstück 26, welches durch ein vorgespannt eingebautes Federpaket 27 abgefedert ist, wird die Kurbelwelle 3 am Zapfenende 6 mit einer Kraft 7 beaufschlagt, welche die Durchbiegung der Kurbelwelle 3 mit einer Krümmung 8 bewirkt, die entgegen einer sonst in der Kurbelwelle durch Eigenspannung hervorgerufenen Krümmung 5 (Fig. 1) verläuft.By means of a pressure piece 26, which is cushioned by a pre-stressed spring assembly 27, the crankshaft 3 is subjected to a force 7 at the journal end 6, which causes the crankshaft 3 to bend with a curvature 8 that runs counter to a curvature 5 (Fig. 1) otherwise caused in the crankshaft by residual stress.

Die in Figur 4 gezeigte Krümmung 8 und die in Figur 1 gezeigte Krümmung 5 sind übertrieben dargestellt. Abhängig vom Kurbelwellentyp, vom Werkstoff und von der Vorgeschichte des Kurbewellenrohlings kann die beim Einspannen der Kurbelwelle absichtlich herbeigeführte Krümmung eine notwendige Durchbiegung 28 bzw. Bogenhöhe in der Größenordnung bis 0,5 mm aufweisen.The curvature 8 shown in Figure 4 and the curvature 5 shown in Figure 1 are exaggerated. Depending on the crankshaft type, the material and the history of the crankshaft blank, the curvature deliberately induced when clamping the crankshaft can have a necessary deflection 28 or arc height in the order of up to 0.5 mm.

Nachfolgend soll nun ein Einspannvorgang einer Kurbelwelle erläutert werden:
Die Spannbacken 22 der Spannfutter 1,2 sind geöffnet und eine Kurbelwelle 3 wird durch ein Ladegerät (nicht dargestellt) in die Maschine bzw. in die Spannfutter 1,2 eingebracht, wobei die Ebene 18 (Figur 3) der Kurbelwelle 3 mit der Achse 38 des Federpakets 27 zusammenfällt und die Ebene 18 zusätzlich eine solche Lage zum Federpaket 27 einnimmt, daß die Wirkrichtung der Kraft 7, die vom Druckstück 26 des Federpaketes 27 ausgeht, so gerichtet ist, daß die Kraft 7 beim Einspannen der Kurbelwelle 3 eine Krümmung 8 (Fig. 2) der Kurbelwelle 3 bewirkt, dieThe following explains the clamping process of a crankshaft:
The clamping jaws 22 of the chucks 1, 2 are opened and a crankshaft 3 is inserted into the machine or into the chucks 1, 2 by a loading device (not shown), whereby the plane 18 (Figure 3) of the crankshaft 3 coincides with the axis 38 of the spring assembly 27 and the plane 18 additionally assumes such a position in relation to the spring assembly 27 that the direction of action of the force 7, which emanates from the pressure piece 26 of the spring assembly 27, is directed such that the force 7 causes a curvature 8 (Figure 2) of the crankshaft 3 when the crankshaft 3 is clamped in place, which

entgegengesetzt der sonst durch Eigenspannung nach der Bearbeitung der Kurbelwelle hervorgerufenen Krümmung 5 (Fig. 1) verläuft. Mindestens durch die Spannbacken 22 des Spannfutters 1 wird die Kurbelwelle 3 in der gewünschten axialen Position gehalten. Das Druckstück 26 des Federpaketes 27 liegt am Zapfenende 6 der Kurbelwelle 3 an. Das Zapfenende 6 der Kurbelwelle 3 wird somit in Richtung der Linie 41 ausgelenkt. Werden also die Spannfutter 1,2 geschlossen, legen sich die Spannbacken 22 am Kurbelwellenflansch 25 und ab Absatz 14 spannend an. Durch diesen Spannvorgang wird das Zapfenende 6, welches am Druckstück 26 anliegt, von der durch das Federpaket beim Bewegen des Druckstückes 26 gegen das Federpaket 27 verursachten definierten Kraft 7 abgestützt und der Kurbelwelle die Krümmung 8 aufgezwungen. Eine enge Tolerierung des Zapfens 16 oder ein bestimmter Durchmesser des Zapfens 16 in engen Grenzen ist nicht mehr notwendig, da das Druckstück 16 gegen die Federkraft 7 nachgeben kann.runs in the opposite direction to the curvature 5 (Fig. 1) otherwise caused by residual stress after machining the crankshaft. The crankshaft 3 is held in the desired axial position at least by the clamping jaws 22 of the chuck 1. The pressure piece 26 of the spring assembly 27 rests on the journal end 6 of the crankshaft 3. The journal end 6 of the crankshaft 3 is thus deflected in the direction of the line 41. If the chucks 1, 2 are closed, the clamping jaws 22 rest on the crankshaft flange 25 and clamp from shoulder 14. Through this clamping process, the journal end 6, which rests on the pressure piece 26, is supported by the defined force 7 caused by the spring assembly when the pressure piece 26 moves against the spring assembly 27 and the curvature 8 is forced onto the crankshaft. A close tolerance of the pin 16 or a specific diameter of the pin 16 within narrow limits is no longer necessary since the pressure piece 16 can yield against the spring force 7.

Das Federpaket 27 besteht vorzugsweise aus Tellerfedern, die derart ausgestaltet und vorgespannt sind, daß im vorgesehenen Arbeitsbereich beim Erzeugen der Kraft 7 auch bei größeren Maßtoleranzen nur geringe Kraftänderungen auftreten. Die Art der Ausbildung solcher Federpakete ist im Stand der Technik bekannt.The spring assembly 27 preferably consists of disc springs which are designed and pre-tensioned in such a way that only small changes in force occur in the intended working range when the force 7 is generated, even with larger dimensional tolerances. The type of design of such spring assemblies is known in the prior art.

Durch die spanende Bearbeitung wird die Steifheit der Kurbelwelle verändert, so daß im eingespannten Zustand der Kurbelwelle durch die Kraft 7 bei fortschreitender Bearbeitung eine Veränderung der vorgesehenen Krümmung 8 eintreten kann.The stiffness of the crankshaft is changed by the machining, so that in the clamped state of the crankshaft, the force 7 can cause a change in the intended curvature 8 as machining progresses.

Falls eine solche Veränderung der Krümmung 8 durch die vorgegebenen Toleranzen der fertig bearbeiteten Kurbelwelle nicht aufgefangen werden kann, ist die durch Versuche zu ermittelnde Kraft 7 so zu bemessen, daß eine Überschreitung dieser Toleranzen auch bei abnehmender Steifheit der Kurbelwelle nicht eintrifft.If such a change in the curvature 8 cannot be compensated for by the specified tolerances of the finished crankshaft, the force 7 to be determined by tests must be dimensioned such that these tolerances are not exceeded even if the stiffness of the crankshaft decreases.

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Figur 5 zeigt eine Maschine, bei der ein Druckmittelzylinder 36 anstelle eines Federpaketes im Spannfutter 2 vorgesehen ist.Figure 5 shows a machine in which a pressure cylinder 36 is provided instead of a spring assembly in the chuck 2.

Eine Kolbenstange 29 greift radial am Zapfen 16 anstelle des Druckstückes 26, Fig. 3 an. Die Kraft 7 wird durch Druckmittel erzeugt, welches vom Druckmittelerzeuger 30 über die Leitung 31 in den Zylinderraum 32 geschickt wird und auf die Kolbenfläche des Kolbens 33 wirkt. Der Druck des Druckmittels und damit die Kraft 7 ist an einem Druckregelventil 35 einstellbar. Dieses Druckregelventil 35 begrenzt den von dem Druckmittelerzeuger 30 ausgehenden Druck und kann zusätzlich eine Druckerhöhung, die vom Druckmittelzylinder 36 durch Verschiebung von Kolbenstange 29 und Kolben 33 ausgehen kann, bspw. durch Hineindrücken der Kolbenstange 29, begrenzen oder verhindern.A piston rod 29 engages radially on the pin 16 instead of the pressure piece 26, Fig. 3. The force 7 is generated by pressure medium, which is sent from the pressure medium generator 30 via the line 31 into the cylinder chamber 32 and acts on the piston surface of the piston 33. The pressure of the pressure medium and thus the force 7 can be adjusted on a pressure control valve 35. This pressure control valve 35 limits the pressure emanating from the pressure medium generator 30 and can also limit or prevent an increase in pressure that can emanate from the pressure medium cylinder 36 by moving the piston rod 29 and piston 33, for example by pushing in the piston rod 29.

Das Einspannen einer Kurbelwelle 3 läuft, wie nachfolgend erläutert, ab.The clamping of a crankshaft 3 takes place as explained below.

Die Kurbelwelle 3 ist in die geöffneten Spannfutter 1,2 eingebracht. Die gewünschte axiale Position der Kurbelwelle 3 wird durch axiales Anlegen an die Spannbacken 22 des Spannfutters 1 erreicht. Die Kolbenstange 29 des Druckmittelzylinders 36 ist durch den vom Druckmittelerzeuger 30 abgegebenen Druckmittelstrom voll ausgefahren. Der Hub wird begrenzt durch Anschlagen des Kolbens 33 im Druckmittelzylinder 36. Der Zylinderraum 39 ist zur Atmosphäre entlüftet. Die Kurbelwelle 3 liegt mit ihrem Zapfen 16 an der ausgefahrenen Kolbenstange 29 an und kann nun gegen den am Druckregelventil 35 eingestellten Druck verschoben werden. Wird nun die Kurbelwelle 3 von den Spannbacken 22 gespannt, wird sie im Bereich der Spannbacken 22 beider Futter auf die Mittenachse 4 gebracht, wobei der Zapfen 16 die Kolbenstange 29 gegen das Druckmittel im Druckmittelzylinder 36 zurückdrängt. Das überflüssige Druckmittel wird verdrängt und fließt durch das Druckregelventil 35 zurück in den Tank des Druckmittelerzeugers 30, wobei die definierte Kraft 7 auf den Zapfen 16 einwirkt.The crankshaft 3 is inserted into the open chucks 1, 2. The desired axial position of the crankshaft 3 is achieved by axially placing it on the clamping jaws 22 of the chuck 1. The piston rod 29 of the pressure cylinder 36 is fully extended by the pressure medium flow emitted by the pressure medium generator 30. The stroke is limited by the piston 33 striking the pressure medium cylinder 36. The cylinder chamber 39 is vented to the atmosphere. The crankshaft 3 rests with its pin 16 on the extended piston rod 29 and can now be moved against the pressure set on the pressure control valve 35. If the crankshaft 3 is now clamped by the clamping jaws 22, it is brought to the center axis 4 in the area of the clamping jaws 22 of both chucks, with the pin 16 pushing the piston rod 29 back against the pressure medium in the pressure cylinder 36. The excess pressure medium is displaced and flows through the pressure control valve 35 back into the tank of the pressure medium generator 30, whereby the defined force 7 acts on the pin 16.

&bull; ··

Die Lage der Ebene 18 (Fig. 3) der Kurbelwelle 3 zum Druckmittelzylinder 36 ist, wie schon in Fig. 4 erläutert, vorzusehen. Wenn die Kurbelwelle von den Spannfuttern 1,2 gespannt ist und die Kraft 7 durch die Kolbenstange 29 auf den Zapfen 16 einwirkt bzw. eingewirkt hat, nimmt die Kurbelwelle die Krümmung 8 ein und kann spanend bearbeitet werden, mit dem Ergebnis, daß danach eine Kurbelwelle mit zulässiger Krümmung vorliegt.The position of the plane 18 (Fig. 3) of the crankshaft 3 in relation to the pressure cylinder 36 is to be provided as already explained in Fig. 4. When the crankshaft is clamped by the chucks 1, 2 and the force 7 acts or has acted on the pin 16 through the piston rod 29, the crankshaft takes on the curvature 8 and can be machined, with the result that a crankshaft with a permissible curvature is then present.

Um den möglichen Folgen einer möglichen Veränderung der Steifheit der Kurbelwelle durch die Bearbeitung zu begegnen, und damit einer Veränderung der gewollten Krümmung 8, kann ein Druckmittelzylinder vorgesehen werden, bei dem Kolben und Kolbenstange hydraulisch einspannbar sind und somit ihre Lage im eingespannten Zustand nicht verändern, so daß während der Zerspanung die Kolbenstange ihre Lage nicht ändern kann. Derartige hydraulische Einspannungen von Kolben mit Kolbenstange sind an sich bekannt und brauchen deshalb nicht weiter beschrieben zu werden.
Es ist auch möglich, die Kraft 7, wie schon zu Fig. 4 beschrieben ist, zu bemessen.In order to counteract the possible consequences of a possible change in the stiffness of the crankshaft due to machining, and thus a change in the desired curvature 8, a pressure cylinder can be provided in which the piston and piston rod can be hydraulically clamped and thus do not change their position in the clamped state, so that the piston rod cannot change its position during machining. Such hydraulic clamping of pistons with piston rods is known per se and therefore does not need to be described further.
It is also possible to dimension the force 7 as already described in Fig. 4.

Figur 6 zeigt eine Maschine, bei der ein Druckmittelzylinder 36 parallel zur Mittenachse 4 im Spannfutter 1 vorgesehen ist. Die Kolbenstange 29 des Druckmittelzylinders 36 soll außermittig an der Außenstirnfläche des Kurbelwellenflansches 25 angreifen.Figure 6 shows a machine in which a pressure cylinder 36 is provided parallel to the center axis 4 in the chuck 1. The piston rod 29 of the pressure cylinder 36 is intended to engage eccentrically on the outer face of the crankshaft flange 25.

Der Einspannvorgang der Kurbelwelle erfolgt folgendermaßen:
Wenn die Kurbelwelle 3 in die Spannfutter 1,2 in vorgesehener Lage eingebracht ist in diesem Fall kann die Mittenachse der Kurbelwelle mit der Mittenachse 4 der Spannfutter übereinstimmen- wird der Druckmittelzylinder 36 mit Druckmittel aus dem Druckmittelerzeuger 30 beaufschlagt und etwa gleichzeitig werden die Spannbacken 22 beider Spannfutter 1,2 geschlossen. Die Kolbenstange 29 schiebtThe crankshaft clamping process is as follows:
When the crankshaft 3 is inserted into the chucks 1,2 in the intended position (in this case the center axis of the crankshaft can coincide with the center axis 4 of the chucks), the pressure cylinder 36 is pressurized with pressure medium from the pressure medium generator 30 and at about the same time the clamping jaws 22 of both chucks 1,2 are closed. The piston rod 29 pushes

dann die Kurbelwelle 3 axial gegen die Spannbacken 22 des Spannfutters 2, und nach dem Anlegen der Kurbelwelle an die Spannbacken 22 des Spannfutters 2 wird die Kurbelwelle durch die vom Druckmittelzylinder 36 aufgebrachte Kraft 7 gebogen und eine Krümmung 8 der Kurbelwelle 3, wie gestrichelt dargestellt, bewirkt.then the crankshaft 3 axially against the clamping jaws 22 of the chuck 2, and after the crankshaft has been placed on the clamping jaws 22 of the chuck 2, the crankshaft is bent by the force 7 applied by the pressure cylinder 36 and a curvature 8 of the crankshaft 3 is brought about, as shown in dashed lines.

Hinsichtlich der Veränderung der Steifheit der Kurbelwellen und der Beaufschlagung der Kurbelwellen durch die Kraft 7 gelten auch hier die vor abgegebenen Erläuterungen. Die hydraulische Schaltung zur Betätigung des Druckmittelzylinders 36 ist so auszuführen, daß Kolben 33 und Kolbenstange 29 durch das Druckmittel in zwei Richtungen bewegt werden können, hier bewirkt durch Betätigen des Wegeventils 37, damit beim Einlegen einer Kurbelwelle die Kolbenstange 29 zurückgezogen werden kann. Solche Schaltungen sind an sich bekannt.With regard to the change in the stiffness of the crankshafts and the loading of the crankshafts by the force 7, the explanations given above also apply here. The hydraulic circuit for actuating the pressure medium cylinder 36 is to be designed in such a way that the piston 33 and piston rod 29 can be moved in two directions by the pressure medium, here by actuating the directional control valve 37, so that the piston rod 29 can be retracted when a crankshaft is inserted. Such circuits are known per se.

In Fig 7 wird eine Maschine dargestellt, bei der die Kurbelwelle 3 z.B. mittig zwischen den Spannfuttern 1,2 von einem Druckmittelzylinder 36 beaufschlagt wird. Die Einspannung der Kurbelwelle 3 erfolgt folgendermaßen:
Die Kurbelwelle ist eingebracht in die Spannfutter 1,2. Die axiale Fixierung der Kurbelwelle 3 erfolgt an den Spannbacken 22 des Spannfutters 1. Die Kolbenstange 29 ist zurückgezogen und liegt nicht an der Kurbelwelle 3 an. Die Spannbacken 22 beider Spannfutter 1,2 werden so weit geschlossen, daß die Kurbelwelle 3 nur leicht fixiert ist. Dann wird das Wegeventil 37 so geschaltet, wie in Fig. 7 dargestellt, und die Kolbenstange 29 legt sich mit definierter Kraft 7, die durch das Druckregelventil 35 eingestellt ist, an die Kurbelwelle 3 an. Sobald die Kolbenstange 29 anliegt und sich der eingestellte Druck im Druckmittelzylinder 36 aufbaut, schließen die Spannfutter 1,2 und die Kurbelwelle 3 wird mit einer wie in der Figur 6 dargestellten Krümmung 8 gespannt und kann nun in dieser gewollten Krümmung bearbeitet werden. Bevor die Bearbeitung der Kurbelwelle 3 erfolgen kann, ist die Kolbenstange 29 durch Umschalten des Wegeventils 37 zurückzuziehen.In Fig. 7, a machine is shown in which the crankshaft 3, for example, is acted upon by a pressure cylinder 36 in the middle between the chucks 1, 2. The crankshaft 3 is clamped as follows:
The crankshaft is inserted into the chucks 1, 2. The axial fixation of the crankshaft 3 takes place on the clamping jaws 22 of the chuck 1. The piston rod 29 is retracted and does not lie against the crankshaft 3. The clamping jaws 22 of both chucks 1, 2 are closed so far that the crankshaft 3 is only slightly fixed. The directional control valve 37 is then switched as shown in Fig. 7 and the piston rod 29 lies against the crankshaft 3 with a defined force 7, which is set by the pressure control valve 35. As soon as the piston rod 29 lies against it and the set pressure builds up in the pressure medium cylinder 36, the chucks 1, 2 close and the crankshaft 3 is clamped with a curvature 8 as shown in Figure 6 and can now be machined in this desired curvature. Before the crankshaft 3 can be machined, the piston rod 29 must be retracted by switching the directional control valve 37.

Liste der verwendeten BezugszeichenList of reference symbols used

11 SpannfutterChuck 22 SpannfutterChuck 33 Kurbelwellecrankshaft 44 MittenachseCenter axis 55 Krümmungcurvature 66 ZapfenendeTenon end 77 KraftPower 88th Krümmungcurvature 99 HauptlagerzapfenMain bearing journal 1010 HauptlagerzapfenMain bearing journal 1111 HauptlagerzapfenMain bearing journal 1212 HauptlagerzapfenMain bearing journal 1313 HauptlagerzapfenMain bearing journal 1414 AbsatzParagraph 1515 AbsatzParagraph 1616 Zapfencone 1717 AbstandDistance 1818 LängsebeneLongitudinal plane 1919 SpindelstockHeadstock 2020 SpindelstockHeadstock 2121 BettBed 2222 SpannbackeClamping jaw 2323 Antriebdrive 2424 WerkzeugträgerTool carrier 2525 KurbelwellenflanschCrankshaft flange 2626 DruckstückPressure piece

27 Federpaket27 Spring package

28 Durchbiegung28 Deflection

29 Kolbenstange29 Piston rod

30 Druckmittelerzeuger30 pressure medium generators

31 Leitung31 Line

32 Zylinderraum32 Cylinder chamber

33 Kolben33 pistons

34 Maschinensteuerung34 Machine control

35 Druckregelventil35 Pressure control valve

36 Druckmittelzylinder36 pressure cylinders

37 Wegeventil37 Way valve

38 Achse38 Axis

39 Zylinderraum39 Cylinder chamber

40 Werkzeugschneiden40 tool cutting edges

41 Linie41 Line

42 unbenutzt42 unused

43 Innenseite43 Inside

44 Außenseite44 Outside

Claims (5)

&bull; · I Schutzansprüche&bull; · I Protection claims 1. Maschine für die spanende Bearbeitung von Kurbelwellen, welche einerseits einen Flansch und andererseits ein Zapfenende mit einem Zapfen aufweisen, mit zwei auf einer Mittenachse liegenden und rotierbar in Spindelstöcken gelagerten Spannfuttern, die mit ihren Spannbacken sich gegenüberliegend angeordnet sind, mit einem synchronen Rotationsantrieb dieser Spannfutter und mindestens einem Zerspanungswerkzeug sowie mit einer Maschinensteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Spannfutter (2), welches für die Einspannung des Zapfenendes (6) bestimmt ist, Mittel zur Anlage an die Kurbelwelle (3) im Bereich des in das Spannfutter (2) frei hineinragenden Zapfenendes (6) vorgesehen sind zur Ausübung einer radial zur Mittenachse (4) gerichteten Kraft von definierter Größe.1. Machine for machining crankshafts, which on the one hand have a flange and on the other hand a journal end with a journal, with two chucks lying on a central axis and rotatably mounted in headstocks, which are arranged with their clamping jaws opposite each other, with a synchronous rotation drive of these chucks and at least one cutting tool and with a machine control, characterized in that in the chuck (2), which is intended for clamping the journal end (6), means are provided for contact with the crankshaft (3) in the area of the journal end (6) freely projecting into the chuck (2) in order to exert a force of a defined magnitude directed radially to the central axis (4). 2. Maschine für die spanende Bearbeitung von Kurbelwellen, welche einerseits einen Flansch und andererseits ein Zapfenende mit einem Zapfen aufweisen, mit zwei auf einer Mittenachse liegenden und rotierbar in Spindelstöcken gelagerten Spannfuttern, die mit ihren Spannbacken sich gegenüberliegend angeordnet sind, mit einem synchronen Rotationsantrieb dieser Spannfutter und mindestens einem Zerspanungswerkzeug sowie mit einer Maschinensteuerung, gekennzeichnet durch Mittel (36,29) zur Ausübung einer Kraft von definierbarer Größe auf die Kurbelwelle (3), deren Kraftrichtung radial gegen die Kurbelwelle bezogen auf die Mittenachse (4) gerichtet ist, und dadurch, daß diese Mittel im Bereich zwischen den Spannfuttern (1,2) angeordnet sind, wobei diese Mittel zur Erzeugung der Kraft ein Anlageelement (29) zum Anlegen an eine in der Maschine angeordnete Kurbelwelle (3) aufweisen.2. Machine for machining crankshafts, which on the one hand have a flange and on the other hand a journal end with a journal, with two chucks lying on a central axis and rotatably mounted in headstocks, which are arranged with their clamping jaws opposite one another, with a synchronous rotation drive of these chucks and at least one cutting tool and with a machine control, characterized by means (36, 29) for exerting a force of a definable magnitude on the crankshaft (3), the direction of the force of which is directed radially against the crankshaft with respect to the central axis (4), and in that these means are arranged in the area between the chucks (1, 2), whereby these means for generating the force have a contact element (29) for contacting a crankshaft (3) arranged in the machine. -2--2- 3. Maschine für die spanende Bearbeitung von Kurbelwellen, welche einerseits einen Flansch und andererseits ein Zapfenende mit einem Zapfen aufweisen, mit zwei auf einer Mittenachse liegenden und rotierbar in Spindelstöcken gelagerten Spannfuttern, die mit ihren Spannbacken sich gegenüberliegend angeordnet sind, mit einem synchronen Rotationsantrieb dieser Spannfutter und mindestens einem Zerspanungswerkzeug sowie mit einer Maschinensteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Spannfutter (1) ein Anlageelement (29) aufweisende Mittel zur Ausübung einer axial gerichteten Kraft von definierbarer Größe auf eine Kurbelwelle (3) aufweist und daß das andere Spannfutter (2) Mittel zum axialen Abstützen der Kurbelwelle gegen die axial gerichtete Kraft aufweist, wobei das Anlageelement (29) radial zur Mittenachse versetzt angeordnet ist.3. Machine for machining crankshafts, which on the one hand have a flange and on the other hand a journal end with a journal, with two chucks lying on a central axis and rotatably mounted in headstocks, which are arranged with their clamping jaws opposite one another, with a synchronous rotation drive of these chucks and at least one cutting tool and with a machine control, characterized in that one chuck (1) has a contact element (29) for exerting an axially directed force of a definable size on a crankshaft (3) and that the other chuck (2) has means for axially supporting the crankshaft against the axially directed force, the contact element (29) being arranged radially offset from the central axis. 4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Ausübung einer Kraft einen Druckmittelzylinder aufweisen, wobei das Anlageelement (29) als Kolbenstange ausgebildet ist.4. Machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the means for exerting a force comprise a pressure medium cylinder, wherein the contact element (29) is designed as a piston rod. 5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Ausübung einer Kraft ein vorgespannt angeordnetes Federpaket (27) mit Druckstücken (26) aufweist.5. Machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the means for exerting a force comprise a pre-stressed spring assembly (27) with pressure pieces (26).