WO2013139958A1

WO2013139958A1 - Verfahren zur endenbearbeitung sowie hierfür geeignete maschine

Info

Publication number: WO2013139958A1
Application number: PCT/EP2013/056062
Authority: WO
Inventors: Matthias Geiger; Robert Räder; Werner Mühlich; Wolfgang Hafner
Original assignee: Mag Ias Gmbh
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2013-09-26
Also published as: JP2015511022A; MX2014009597A; DE102012102499A1; BR112014019744A2; EP2786109A1; RU2014141698A; CN104335020B; KR20140136460A; DE102012102499B4; BR112014019744A8; CN104335020A; US20150107069A1

Abstract

Um eine spätere Unwucht der fertig bearbeiteten Kurbelwelle zu vermeiden, wird anstelle des bisherigen Querversatzes der Zentrierbohrungen (geometrisches Wuchten) das Verdrehen des Werkstückes um die A- und B-Achse vor dem Einbringen der fluchtenden Zentrierbohrungen (Wuchtzentrieren) erfindungsgemäß bevorzugt.

Description

Verfahren zur Endenbearbeitung sowie hierfür geeignete Maschine

I. Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft die Endenbearbeitung von Werkstücken mit zentrischen, rotationssymmetrischen Flächen wie beispielsweise Kurbelwellen, und zwar einschließlich des Einbringens von Zentrierbohrungen in die endseitigen Stirnflächen des Werkstückes.

II. Technischer Hintergrund

Bei der Herstellung von Kurbelwellen wird der als Guss- oder Schmiedeteil hergestellte Rohling zunächst am einen Ende - dem sog. Zapfen - und am anderen Ende - dem sog. Flansch - bearbeitet, denn an diesen bearbeiteten Endbereichen werden bei den späteren Bearbeitungsschritten des Hauptteiles des Werkstückes Spannmittel angesetzt. Im Rahmen der Endenbearbeitung muss zum Einen das Werkstück auf die richtige Länge gebracht werden, der runde Außenumfang von Flansch und Zapfen bearbeitet werden und in die endseitigen Stirnflächen jeweils eine Zentrierbohrung eingebracht werden, die je nach Bearbeitungsschritt auf einer Seite der Kurbelwelle - ggf. zusammen mit einer Lünette - zum Halten der Kurbelwelle in der Maschine mittels darin aufgenommener Zentrierspitze dient. Dabei besteht das Problem, dass die Rohlinge nicht immer die exakt gleiche Form haben, sondern sich wegen zunehmenden Verschleiß der Guss- oder Schmiedeform, mehr oder weniger stark ausgeprägten Graten und anderen Unregelmäßigkeiten beim Urformen unterscheiden.

Manche Werkstücke, darunter auch Kurbelwellen, werden jedoch anschließend nicht an ihrer gesamten Oberfläche spanend bearbeitet, sondern es bleiben unbearbeitete Bereiche, z.B. an den Wangen zu den Hublagern, zurück. Deshalb wirken sich die Abweichungen des Rohlings auch darauf aus, ob das spanend bearbeitete Werkstück eine Unwucht aufweist, wie groß diese ist und in welche Richtung diese weist.

Natürlich wird bei der spanenden Bearbeitung versucht, eine solche Unwucht zu beseitigen, indem man in funktional nicht benötigte Umfangsbereiche des Werkstückes Wuchtbohrungen oder Wuchtfräsungen einbringt, um dadurch das Werkstück auszuwuchten.

Bei einer größeren vorhandenen Unwucht reichen die dafür zur Verfügung stehenden Flächen jedoch häufig nicht aus, um die benötigte Anzahl von z.B. Wuchtbohrungen unterbringen zu können.

Da die Rohlinge einer Charge in der Regel jedoch alle in etwa gleich gestaltet sind, weiß man nach den ersten spanend bearbeiteten Werkstücken einer Charge, wie stark und in welche Richtung ein Rohling und damit auch die spanend bearbeitete Kurbelwelle unwuchtig sein wird und versucht dies von vorneherein zu kompensieren, indem man dies bereits bei der anfänglichen Bearbeitung der Enden der Kurbelwelle berücksichtigt:

Die Endenbearbeitung erfolgt daher in der Regel bisher so, dass in einem Bearbeitungszentrum der Kurbelwellenrohling in einem Spannbock so aufgespannt wird, dass die zu bearbeitenden Endbereiche zugänglich sind. In dieser Aufspannung wird - bei stillstehender, also nicht rotierender, Kurbelwelle - mittels z.B. angetriebener topfförmiger Fräser zunächst durch Querverfahrung des Fräsers zum Rohling der Rohling auf die richtige axiale Länge gebracht und anschließend durch axiales Überstülpen des topfförmi- gen, rotierenden Fräsers, der in der Mitte einen Zentrierbohrer trägt, über den entsprechenden Endbereich die Zentrier-Bohrung hergestellt. Der Innendurchmesser dieses Lesers ist dabei größer als der Außendurchmesser des Endbereiches des Werkstückes. Anschließend wird durch einen anderen topfförmigen Fräser, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Endbereiches des Werkstückes entspricht, durch Überstülpen der Außenumfang dieses Endbereiches spanend bearbeitet. Gleichzeitig oder mittels eines separaten Werkzeuges wird auch die Zentrierbohrung in die endseitige Stirnfläche des Endbereiches eingebracht.

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird dabei als Z-Richtung - grob betrachtet - die axiale Richtung des Werkstückes bzw. des Spannbockes für das Werkstück definiert, und genauer betrachtet die Richtung, in der die Zentrierbohrungen eingebracht werden.

Die angetriebenen spanenden Werkzeuge sind dabei entlang des Bettes der Maschine, an dem auch der Spannstock für das Werkstück befestigt ist, in X- und Y-Richtung verfahrbar.

Um nun die bei den ersten Werkstücken einer Charge erkannte Unwucht von Anfang an zu minimieren, werden die beiden Zentrierbohrungen nicht auf der gleichen Z-Achse, nur in entgegengesetzte Richtungen, ins Werkstück ein- gebracht, sondern eines der angetriebenen Werkzeuge wird in X-Richtung und/oder Y-Richtung zu dem entsprechenden Werkzeug am anderen Ende des Werkstückes geringfügig so versetzt, dass die zu befürchtende Unwucht kompensiert wird. Die Zentnerbohrungen und - vor allem bei einem gemeinsamen spanenden Werkzeug bestehend aus Zentrierbohrer und umgebendem topfförmigen Fräser - werden in Z-Richtung zu bearbeitende Enden also nicht auf zwei miteinander fluchtenden, sondern parallel zueinander versetzten gegenläufigen Z-Richtungen eingebracht.

Dieses sog. geometrische Zentrieren hat jedoch den Nachteil, dass beim späteren Aufspannen der Kurbelwelle zwischen Spitzen das Werkstück nicht optimal stabil gehalten ist, sondern etwas unrund laufen kann, da ja in den späteren Bearbeitungsschritten die das Werkstück aufnehmenden beiden Zentrierspitzen auf einer gemeinsamen, fluchtenden Zentrierachse, der Z- Achse, liegen, die Richtungen der beiden Zentrierbohrungen im Werkstück jedoch nicht auf einer gemeinsamen und fluchtenden Zentrierbohrungsachse liegen.

III. Darstellung der Erfindung a) Technische Aufgabe

Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Nachteile der bekannten Vorgehensweise vermieden werden sowie eine hierfür geeignete Maschine zur Verfügung zu stellen, die insbesondere hinsichtlich des Verfahrens weniger aufwendig ist und hinsichtlich der Maschine nicht teurer ist als die bisher benutzten Maschinen.

b) Lösung der Aufgabe Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, dass die Zentrierbohrungen ausgerichtet auf ein und derselben Z-Achse, lediglich entgegen gerichtet, eingebracht werden, zur Kompensation der Unwucht jedoch zuvor das Werkstück so um die A- und/oder B-Achse verschwenkt wird, dass die ohne die Verschwenkung zu erwartende Unwucht des in diesem Zustand vorliegenden oder besser des fertig bearbeiteten Werkstückes minimiert wird, was nachfolgend als„Wuchtzentrieren" bezeichnet wird.

Zu diesem Zweck wird ermittelt, wie groß und in welche radiale Richtung weisend die spanend bearbeiteten ersten Werkstücke einer Charge eine Unwucht besitzen, und dementsprechend wird das Maß und die Richtung der Verdrehung des Werkstückes um die A- und B-Achse festgelegt. Eine Drehung des Werkstückes um seine C-Achse - die dann eine zusätzliche Verdrehung des Werkstückes nur um entweder die A-Achse oder die B- Achse ermöglichen würde - ist in aller Regel nicht möglich, da der Rohling im Spannstock in einer ganz bestimmten, formschlüssig vom Spannstock vorgegebenen, Lage um die C-Achse aufgenommen ist.

Dadurch wird also der Vorteil erzielt, dass die eingebrachten Zentrierbohrun- gen hinsichtlich ihrer Richtung zueinander fluchten und damit das Werkstück bei späteren Bearbeitungsschritten und Aufnahme zwischen Zentrierspitzen in diesen Zentrierbohrungen optimal gehalten wird, da die Richtung der Zentrierspitzen mit der Richtung der Zentrierbohrungen übereinstimmt. Dabei kann das Verschwenken um eine Achse auf unterschiedliche Art und Weise erreicht werden:

Im einfachsten Fall genügt ein Schwenkzapfen, um den das Werkstück, insbesondere zusammen mit dem das Werkstück haltenden Spannstock, ver- schwenkbar ist. So kann beispielsweise ein in X-Richtung abragender Schwenkzapfen für den Spannstock zusätzlich in Y-Richtung verfahrbar sein, um die Y- Verfahrung der Werkzeugeinheiten einsparen zu können. Eine andere Möglichkeit besteht darin, zum Beispiel ein Verschwenken um die B-Achse zu realisieren, indem der das Werkstück haltende Spannstock auf zwei in Z-Richtung beabstandeten Y-Führungen unterschiedlich verschoben wird. Für die Durchführung des Verfahrens wird erfindungsgemäß eine Maschine vorgeschlagen, bei der der Spannstock mit dem darin aufgenommenen Werkstück um die A- und/oder auch um die B-Achse schwenkbar gegenüber dem Bett der Maschine ist. Natürlich wird die Verschwenkbarkeit wie alle anderen Vorgänge der Maschine dabei von einer Maschinensteuerung bewirkt, in die entweder direkt das Maß der Verschwenkung um die A- und/oder die B-Achse eingegeben wird, oder in die lediglich die Größe und Richtung der Unwucht an den vorherigen Werkstücken eingegeben werden muss, und welche das Maß der Verschwenkung des Spannstockes um die A- und/oder B-Achse selbst ermittelt.

Die Verschwenkbarkeit um diese Achsen, beispielsweise um die A-Achse, kann theoretisch unterschiedlich bewirkt werden, beispielsweise indem der Spannstock um einen massiven, in Richtung der X-Achse liegenden Lagerzapfen verschwenkbar ist.

Da jedoch erhebliche Kräfte auf das in dem Spannstock gehaltene Werkstück einwirken, wird der Spannstock zusätzlich oder stattdessen auf in Y- Richtung verlaufenden, in Z-Richtung beabstandeten, Y-Führungen aufliegen und geführt sein. Eine Verschwenkung um die A-Achse ist dann entweder um den zusätzlich vorhandenen, insbesondere in der axialen Mitte des Spannstockes angeordneten, Schwenkzapfen möglich oder einfach dadurch, dass separat ansteuerbare Antriebe zum Verschieben des Spannstockes entlang jeweils einer der beiden Y-Führungen vorhanden sind, und die Verschiebung in Y- Richtung unterschiedlich groß ist, sodass eine Schrägstellung des Spannstockes zur Z-Achse erreicht wird analog einer Drehung um die A-Achse.

Dann ist jedoch sowohl eine Drehbarkeit des Spannstockes auf den ihn auf den Y-Führungen haltenden Führungsschuhen notwendig als auch Verschiebbarkeit in Längsrichtung Z zumindest gegenüber wenigstens einem der Führungs-Schuhe, da sich ja bei einer Schrägstellung der Abstand der Führungsschuhe ändert. Falls ein Schwenkzapfen nicht vorhanden ist, ist vorzugsweise der Spannstock gegenüber einem der Gleitschuhe zwar drehbar, aber in Längsrichtung nicht verschiebbar. Der Längenausgleich wird nur gegenüber dem anderen Führungsschuh beim Verschwenken durchgeführt. Auch wenn der Spannstock mit separaten Antrieben entlang der beiden Y- Führungen verschoben wird, kann dadurch der Spannstock auch in Y- Richtung parallel verschoben werden, also ohne die axiale Richtung des Spannstockes gegenüber der Z-Achse der Maschine um die A-Achse zu verschwenken.

Analog kann auch eine Verschwenkung um die B-Achse erreicht werden

Eine solche Realisierung der Y-Achse im Spannstock ermöglicht dann jedoch einen Verzicht auf den Y-Schlitten bei den beiden Werkzeugsupporten der Maschine, die jedoch wesentlich aufwändiger sind, da auf diesen Y- Schlitten ja die X-Schlitten des Supportes laufen müssen. Die Einsparungen an der Maschine durch Werkzeugsupporte, die lediglich einen X-Schlitten aufweisen, sind somit höher als der Mehraufwand für die Realisierung der Y-Verschiebung am Spannstock. Die Verschwenkbarkeit des Spannstockes um die B-Achse kann ebenfalls auf unterschiedliche Arten realisiert werden, und es können auch hier dazu beabstandete, in X-Richtung verlaufende X-Führungen - ggfs. auf den Führungsschuhen angeordnet - verwendet werden, auf denen der Spannstock in X-Richtung verfahren werden kann, und die u.a. der Verschwenkung des Spannstockes um die B-Achse dient, analog zur Verschwenkung um die A- Achse, sei es mit oder ohne vorhandenem Schwenkzapfen.

Da es sich zum Zwecke des Verschwenkens jedoch um Längsbewegungen in X- und Y-Richtung in der Regel nur im 10tel-Millimeter-Bereich handelt, ist es meist nicht sinnvoll, auch das Verfahren zur Realisierung der X-Achse von den Werkzeugsupporten in die Beweglichkeit des Spannstockes hinein zu verlagern. Lediglich in Ausnahmefällen wird dies sinnvoll sein. c) Ausführungsbeispiele

Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 a, b: eine Kurbelwelle als Werkstück mit bearbeiteten Enden,

Fig. 1 c: Endenbearbeitung nach dem Stand der Technik

Fig. 1d: erfindungsgemäße Endenbearbeitung Fig. 2a-c: die erfindungsgemäße Maschine

Fig. 3a, b: den Spannstock für das Werkstück separat, und Fig. 4a-c: den Spannstock an dem Bett der Maschine.

Die Figuren 1a, b zeigen eine Kurbelwelle als typisches Werkstück 100, bei dem die erfindungsgemäße Endenbearbeitung angewandt werden soll, in- dem an den Endbereichen der Kurbelwelle 100, nämlich den sog. Zapfen 105 am einen Ende einerseits und dem scheibenförmigen Flansch 106 am anderen Ende andererseits, jeweils die Mantelfläche spanend bearbeitet werden soll, die Kurbelwelle auf die korrekte Länge abgelängt werden soll und in die endseitigen Stirnflächen von Zapfen 105 und Flansch 106 jeweils eine Zentrierbohrung 102 eingebracht werden soll, wie in der Seitenansicht der Kurbelwelle in Figur 1 b ersichtlich.

In dieser Seitenansicht ist ferner der Hub der Kurbelwelle 100 gut zu erkennen, um den die Hublager 104 gegenüber den Mittellagern 103 exzentrisch versetzt sind, verbunden jeweils durch Wangen 107.

Die übrigen erkennbaren Details, wie Ölbohrungen usw. sind für die vorliegende Erfindung weniger relevant. Die Figuren 2a bis c zeigen in Frontansicht, axialer Ansicht sowie Aufsicht eine Werkzeugmaschine 1 , mit der die als Schmiede- oder Gussrohling angelieferte Kurbelwelle 100 oder ein anderes ähnliches Werkstück in den Endbereichen bearbeitet wird, die anschließend bei anderen Bearbeitungsschritten zum exakten Aufspannen dieses Werkstückes 100 bei der Bearbei- tung des mittleren Bereiches dienen.

Die Maschine 1 ist prinzipiell der Kategorie Bearbeitungszentrum zuzuordnen, denn das Werkstück 100 wird dabei im nicht-rotierenden Zustand bearbeitet mit Hilfe von rotierenden Werkzeugen 6, 7.

Zu diesem Zweck ist an dem Bett 2 der Maschine 1 , welches eine etwa quaderförmige, aufrecht stehende Grundform besitzt und auf einer demgegenüber größeren Grundplatte 23 ruht, an dessen Vorderseite ein Spannstock- Tisch 19 befestigt, der von der Frontseite des Bettes 2 aus nach vorne vorsteht und auf dem der Spannstock 3 montiert ist, welcher spezifisch an das jeweils zu bearbeitende Werkstück 100, in diesem Fall eine bestimmte Kurbelwelle, angepasst ist, und entsprechend auf dem Spannstock-Tisch 19 positioniert ist. Die Anpassung erfolgt insbesondere, indem er entsprechende Klemmbacken 25 für das Werkstück 100 trägt, die besser in den Figuren 3a, b zu erkennen sind.

Auf der Oberseite des Bettes 2 laufen zwei Werkzeugeinheiten 4,5, indem auf der Oberseite Z-Führungen 18 verlaufen, entlang denen der jeweilige Z- Schlitten 21 der Werkzeugeinheit verfahrbar ist.

Als Z-Richtung ist hier die Verbindungslinie zwischen den beiden Werkzeugeinheiten 4,5 und damit in etwa die axiale Richtung des zu bearbeitenden Werkstückes 100 definiert.

An der Frontfläche des Z-Schlittens 21 ist entlang von X-Führungen 12 ein X-Schlitten vertikal auf den Spannstock 3 und damit das Werkstück 100 zu und von diesem weg verfahrbar. Jeder X-Schlitten 22 trägt in diesem Fall neben einer Werkzeugspindel 16a, b bzw. 17a, b, ein darin eingesetztes Werkzeug, das um die Z-Achse drehend angetrieben werden kann.

Die Relativpositionierung der Werkzeuge 6, 7 zum Werkstück 100 in Y- Richtung kann dadurch erfolgen, dass bei den Werkzeugeinheiten 4,5 zwi- sehen dem Z-Schlitten und dem X-Schlitten jeweils ein auf dem Z-Schlitten in Y-Richtung verfahrbarer Y-Schlitten vorhanden ist. Bevorzugt wird erfindungsgemäß jedoch die Einstellung in Y-Richtung auf der Seite des Spannstockes 3 durchgeführt, wie anhand der Figuren 4a bis c erläutert werden wird.

Die gesamte auf dieser Maschine durchgeführte Bearbeitung wird wie bei allen Werkzeugmaschinen von einer zentralen Maschinensteuerung 10 gesteuert. Wie die vergrößerte Darstellung des Spannstockes 3 - perspektivisch sowie in Frontansicht - der Figuren 3a, b zeigt, besteht der Spannstock 3 zum einen aus je zwei Paaren von Klemmbacken 25, die das Werkstück, in diesem Fall die Kurbelwelle 100, an jeweils dem letzten Hauptlager 103 zwischen sich klemmen. Zusätzlich umfasst der Spannstock 3 in der Mitte ein Auflager 26, auf dem eines der weiteren Hauptlager 103 der Kurbelwelle 100 aufliegen kann. Die dadurch erfolgende Positionierung der Kurbelwelle 100 ist eine Grobpositionierung, da die Flächen, an denen die Klemmbacken 25 und das Auflager 26 an der Kurbelwelle 100 anliegen, zu diesem Zeitpunkt noch nicht bearbeitet sind. Die drei Einheiten, die einerseits die beiden Klemmbacken 25 und andererseits das Auflager 26 tragen, sind in Z-Richtung entlang von Zahnstangen 24, die auf der Oberseite des Spannstocktisches 19 angeordnet sind, verschiebbar und Klemm Wahl, insbesondere formschlüssig klemmbar, und besitzen auch eine Einstellmöglichkeit in Y-Richtung sowie - durch Wahl der richtigen Baugröße von Klemmbacken 25 und Auflager 26 und/oder durch Verstellbarkeit in X-Richtung- eine Justiermöglichkeit in X-Richtung.

In Figur 3b ist die Bearbeitung von Flansch 106 und Zapfen 105 durch jeweils rotierende Werkzeuge 6, 7 dargestellt:

Am Endbereich 106 ist das erste benutzte Werkzeug 6 dargestellt: Dabei handelt es sich um ein topfförmiges rotierendes Werkzeug 6 nach Art eines Topf-Fräsers, in dessen Zentrum sich ein Zentrierbohrer 8 befindet, der gegenüber der Front des Topfes aber zurückversetzt ist. Der Innendurchmes- ser des Topfes ist größer als der Außendurchmesser des Endbereiches. Zunächst wird durch Querverfahrung mittels der Schneiden des Topfes das Werkstück 100 auf Länge gebracht, also die Stirnfläche gefräst. Anschlie- ßend wird durch Überstülpen dieses Werkzeuges mittels des Zentrierbohrers 8 die Zentrierbohrung 102 eingebracht.

Im nächsten Arbeitsschritt wird durch ein anderes topfförmiges, rotierendes Werkzeug 7, wie es am rechten Ende des Werkstückes 100 am Zapfen 105 dargestellt ist, und dessen Innendurchmesser dem zu bearbeitenden Außendurchmesser des jeweiligen Endbereiches des Werkstückes 100 entspricht, durch Überstülpen des Kopfes über den Endbereich durch die Innenseite des topfförmigen rotierenden Werkzeuges 7 die Mantelfläche des jeweiligen Endbereiches, zum Beispiel des Zapfens 105, bearbeitet.

Selbstverständlich müssen die Abmessungen der Werkzeuge an die herzustellenden Konturen des Werkstückes entsprechend angepasst sein. Die Figuren 1c und d zeigen die zu bearbeitenden Endbereiche einer Kurbelwelle 100, wobei in Figur 1 c die Bearbeitung nach dem Stand der Technik und in Figur 1 d die Bearbeitung nach der vorliegenden Erfindung dargestellt ist: Die Figuren 1 c und d zeigen das Werkstück jeweils in der Z-X-Ebene:

Wenn sich bei den fertig bearbeiteten ersten Werkstücken 100 einer Charge herausstellt, dass diese eine Unwucht besitzen in Form eines Übergewichtes - in der Darstellung der Figuren 1 c, d - z. B. im rechten oberen Bereich des Werkstückes 100, so wurde dies nach dem Stand der Technik bei den nachfolgenden Werkstücken dadurch kompensiert, dass die rechte Zentrierbohrung 102, einzubringen mit dem Zentrierbohrer 9, um den Abstand 15 etwas nach oben versetzt wurde und auch die entsprechende Mantelfläche des Werkstückes.

Bezogen auf die Verbindungslinie zwischen den beiden Zentrierbohrungen 102 war dadurch die Unwucht in der Z-X-Ebene geringer, jedoch fluchteten die Zentrierbohrungen 102 nicht mehr miteinander, da diese nun auf parallel zueinander liegenden, beabstandeten Z-Achsen Z1 und Z2 lagen, was bei späterem Aufnehmen zwischen zueinander fluchtenden Spitzen im nächsten Arbeitsschritt eine nicht optimale Spannung des Werkstückes und nachfolgende Fertigungsungenauigkeiten bewirkte.

In gleicher Weise wurde auch eine in der Y-Z-Ebene liegende Unwucht durch Versetzen der Zentrierbohrung 102 in Y-Richtung minimiert.

Das Problem der nicht zueinander fluchtenden Zentrierbohrungen 102 wird erfindungsgemäß - siehe Figur 1 d - dadurch vermieden, dass die Zentrierbohrer 8,9 immer auf einer gemeinsamen, fluchtenden Z-Achse Z liegen.

Zur Minimierung einer Unwucht in der in Figur 1 d dargestellten X-Z-Ebene wird stattdessen das Werkstück 100 um die B-Achse leicht verschwenkt, wobei der Schwenkpunkt in der Mitte der Längserstreckung des Werkstückes oder auch an oder nahe einem seiner Endbereiche liegen kann, vorzugsweise entgegengesetzt der Position der zu eliminierenden Unwucht.

In Figur 1 d ist als Schwenkpunkt der Auftreffpunkt des linken Zentrierbohrers 8 auf der linken endseitigen Stirnfläche am Zapfen 105 der Kurbelwelle 100 gewählt.

Häufig ist zusätzlich zum Minimieren einer Unwucht auch in der Y-Z-Ebene analog ein Verschwenken des Werkstückes 100 um die A-Achse notwendig.

Dabei sind die Schwenkwinkel ebenso wie der Abstand 15 in Figur 1 c stark übertrieben dargestellt, denn real handelt es sich dabei um Schwenkwinkel von in der Regel weniger als einem Grad.

Die Figuren 4a, b, c zeigen, auf welche Art und Weise eine entsprechende Ausrichtung des Werkstückes 100 in der Werkzeugmaschine 1 erfolgt: Zu diesem Zweck ist der Spannstock 3 - und mit ihm die darin formschlüssig aufgenommene Kurbelwelle 100 - geringfügig gegenüber dem Spannstock- Tisch 19 um die A-Achse schwenkbar. Dies erfolgt in diesem Fall, indem in dem Spannstocktisch 19 zwei in Z- Richtung beabstandete Gewindespindeln 27 in Y-Richtung verlaufen, auf denen jeweils eine - oder in Y-Richtung beabstandet zwei - Spindelmuttern 28 so geführt sind, dass sie sich nicht mit der Gewindespindel 27 mitdrehen, sondern durch diese axial verschoben werden.

Auf den Spindelmuttern 28 sitzt der Spannstock 3 mit seiner Unterseite zum Beispiel mittels jeweils eines Auflageblockes 29 auf und ist mit den Spindelmuttern 28 fest verbunden, jedoch begrenzt verschwenkbar um die A-Achse. Auf einer Seite des Spannstockes 3, beispielsweise in Figur 4a der rechten Seite, muss der Auflageblock 29 des Spannstockes 3 zusätzlich auch in Z- Richtung begrenzt verschiebbar gegenüber der Spindelmutter 28 sein, denn durch eine Schrägstellung des Spannstockes 3 zur Z-Richtung des Bettes 2 der Maschine verändert sich der Abstand zwischen zwei in Z-Richtung beab- standeten Spindelmuttern 28.

Statt der Spindelmuttern und der Gewindespindeln sind auch Längsführungen mit darauf laufenden Führungsschuhen einsetzbar, wobei dann der Antrieb entlang der Längsführungen zusätzlich gelöst werden muss.

Der Spannstock 3 kann somit um einen gewünschten Winkel um die Achse A verschwenkt werden zur Z-Achse des Bettes 2 der Maschine 1 .

Durch synchrones Bewegen der Gewindespindeln 27 kann der Spannstock 3 jedoch auch parallel zur Z-Richtung, in diesem Fall horizontal, verschoben werden und dadurch die Y-Achse der Maschine vollständig durch den Spannstock 2 realisiert werden, sodass die Werkzeugeinheiten 4, 5 keinen Y-Schlitten benötigen. Wenn zusätzlich eine Unwuchtbeseitigung in der X-Z-Ebene benötigt wird, so ist z. B. in den Grundkörpern der Klemmbacken 25 - wie am besten in Figur 3b zu erkennen - eine Höhenverstellung vorgesehen, die für die bei- den Klemmbacken 25 unabhängig voneinander angesteuert werden kann und dadurch die Axialrichtung mit der Kurbelwelle 100 in die gewünschte Schrägstellung zur Z-Richtung der Werkzeugmaschine in der Z-X-Ebene gebracht werden kann.

Auch eine Drehung des Spannstocktisches 19 relativ zum Bett 2 der Ma schine um die B-Achse könnte dies bewirken, ist jedoch wesentlich aufwän diger zu realisieren.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Maschine

2 Bett

3 Spannstock

4 Werkzeugeinheit

5 Werkzeugeinheit

6 Werkzeug

7 Werkzeug

8 Zentrierbohrer

9 Zentrierbohrer

10 Maschinen-Steuerung

1 1 Y-Führung

12 X-Führung

13 Führungsschuh

14 Schwenkzapfen

15 Abstand

16a,b Werkzeug-Spindel

17a,b Werkzeug-Spindel

18 Z-Führung

19 Spannstock-Tisch

20 Längsrichtungs-Kurbelwelle

21 Z-Schlitten

22 X-Sch litten

23 Grundplatte

24 Zahnstange

25 Klemmbacke

26 Auflager

27 Gewindespindel

28 Spindelmutter

29 Auflageblock Werkstück, Kurbelwelle Stirnfläche

Zentrierbohrung Mittellager

Hublager

Zapfen

Flansch

Wange

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Endenbearbeitung inklusive Einbringen einer Zentrier- bohrung (102) bei Werkstücken (100) mit zentrischen, rotationssymmetrischen Flächen, insbesondere Kurbelwellen (100), wobei

- das Werkstück (100) aufgespannt wird,

- das Werkstück (100) im aufgespannten, stillstehenden Zustand abgelängt wird und

- in die endseitigen Stirnflächen (101) Zentrierbohrungen (102) in zueinander entgegen gerichteten Z-Richtungen eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass

das Werkstück (100) vor dem Einbringen der Zentrierbohrungen (102), spätestens im aufgespannten Zustand, so um die A-Achse und/oder B- Achse verschwenkt wird, dass das Werkstück (100) bezogen auf die gemeinsame Zentrierachse (Z) der Zentrierbohrungen (102) eine möglichst möglichst geringe Unwucht aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Zentrierbohrungen (102) in zwei zueinander fluchtenden, entgegen gerichteten Z-Richtungen, der Zentrierachse (Z), eingebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Werkstück (100) durch das Verschwenken in diesem Zustand und/oder im späteren fertig bearbeiteten Zustand eine möglichst geringe Unwucht aufweist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Verschwenken insbesondere um die A-Achse erreicht wird durch definiert unterschiedliches Verschieben des Werkstückes (100), insbesondere zusammen mit einem Spannstock (3), entlang zweier in Z-Richtung beab- standeten Y-Führungen (11).

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Verschwenken insbesondere um die A-Achse erreicht wird durch Verschwenken um einen in X-Richtung verlaufenden Schwenkzapfen, der insbesondere in Y- Richtung verschiebbar ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Verschwenken insbesondere um die B-Achse erreicht wird durch Verschwenken um einen in Y-Richtung verlaufenden Schwenkzapfen.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Verschwenken insbesondere um die B-Achse erreicht wird durch relative Verstellung der in X-Richtung verlaufenden Werkstück-Aufnahmen, insbesondere der Klemmbacken (25), zueinander.

8. Maschine (1) zur Endenbearbeitung inklusive Einbringen einer Zentrierbohrung (102) bei Werkstücken (100) mit zentrischen, rotationssymmetrischen Flächen, insbesondere Kurbelwellen (100), mit

einem Bett (2),

- einem Spannstock (3) für das Werkstück (100),

- am Bett (2) verfahrbar angeordneten Werkzeug-Einheiten (4, 5) mit drehend angetriebenen Werkzeugen (6, 7), darunter in Z-Richtung ausgerichteten Zentrierbohrern (8, 9),

- einer Maschinen-Steuerung (10),

dadurch gekennzeichnet, dass

der Spannstock (3) um die A-Achse schwenkbar am Bett (2) befestigt ist,

und/oder entweder der Spannstock (3) um die B-Achse schwenkbar am Bett (2) befestigt ist oder die in X-Richtung verlaufenden Klemmbacken (25) relativ zueinander in X-Richtung verstellbar sind.

9. Maschine nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Spannstock (3) in Y-Richtung relativ zum Bett (2) auf in Z-Richtung be- abstandeten Y-Führungen (11) sowohl unterschiedlich als auch synchron verfahrbar ist und die Werkzeug-Einheiten (4, 5) nur in Z- und X-Richtung verfahrbar sind.

10. Maschine nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der Spannstock (3) mittels Führungs-Schuhen (13) auf den Y-Führungen (11) aufliegt und der Spannstock (3) drehbar an den Führungs-Schuhen (13) und verschiebbar an mindestens einem der Führungs-Schuhe (13) gelagert ist.

11. Maschine nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der Spannstock (3) in X-Richtung relativ zum Bett (2) auf wenigstens einer X- Führung (12) verfahrbar ist.

12. Maschine nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der Spannstock (3) auf einem Schwenkzapfen (14) schwenkbar angeordnet ist, der in X-Richtung oder in Y-Richtung verläuft und insbesondere in der dazu senkrecht stehenden Querrichtung, also der Y-Richtung oder der X- Richtung, verschiebbar ist.