DE10137437B4

DE10137437B4 - Verfahren zur Bearbeitung von Bohrungen

Info

Publication number: DE10137437B4
Application number: DE2001137437
Authority: DE
Inventors: Michael Albert Janssen
Original assignee: KS Kolbenschmidt GmbH
Current assignee: KS Kolbenschmidt GmbH
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2021-08-01
Also published as: DE10137437A1

Abstract

Verfahren zur Bearbeitung von Bohrungen wie einer Bolzenbohrung eines Kolbens oder einer Pleuelbohrung eines Pleuels, dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzenbohrung bzw. die Pleuelbohrung mit einer Bohrspindel (4) bearbeitet wird, wobei die Bohrspindel während der Bearbeitung zu der theoretischen Lochmitte der Bohrung versetzt angeordnet ist und der Kolben beziehungsweise das Pleuel während der Bearbeitung eine Linearbewegung in Vorschubrichtung (x) ausführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Bohrungen wie einer Bolzenbohrung eines Kolbens oder einer Pleuelbohrung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1.
Kolben für Brennkraftmaschinen weisen Bolzenbohrungen auf, wobei die Bolzenbohrung einen Bolzen aufnimmt, der den Kolben mit dem Pleuel verbindet. Das Pleuel selber hat ebenfalls eine entsprechende Pleuelbohrung. Aufgrund der während des Betriebes des Kolbens wirkenden Kräfte (Zug- und Druckkräfte) und die sich daraus ergebenden Verformungen des Bolzens ist es schon bekannt, die Bolzenbohrung nicht exakt zylindrisch, sondern mit einer gewissen Ovalität auszuführen. Bei bisher bekannten Verfahren wurde diese Ovalität über eine mechanische Abtasteinrichtung (insbesondere über eine Kurvenscheibe) oder durch permanente Steuerimpulse erzeugt, durch die das Bearbeitungswerkzeug (insbesondere eine Bohrstange) zusätzlich zu der linearen Fortbewegung ausgelenkt wurde. Bei diesen bekannten Verfahren muß allerdings sowohl der Bearbeitungsvorschub als auch die Drehzahl der Bohrstange erheblich reduziert werden, worunter die Qualität der Ovalität der Bolzenbohrung sowie die Stückzahl bei der Serienherstellung von Kolben leidet.
Aus der DE 44 42 218 A1 ist eine Feinbohrmaschine zur Erzeugung unrunder Bohrungen bekannt, bei der der Halter für das Werkstück in mindestens einer Richtung mit einer von der jeweiligen Drehzahl des Bohrmeißels bestimmten Frequenz und auf einer durch die zu erzeugende Bohrungsform bestimmten Auslenkungsbahn schwingt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bearbeitung von Bohrungen wie einer Bolzenbohrung eines Kolbens oder einer Pleuelbohrung anzugeben, wodurch die eingangs geschilderten Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, daß beispielsweise die Bolzenbohrung mit einer Bohrspindel bearbeitet wird, wobei die Bohrspindel während der Bearbeitung zu der theoretischen Lochmitte der Bolzenbohrung versetzt angeordnet ist. Mit der Bohrspindel wird entweder die Bolzenbohrung genau in der theoretischen Lochmitte zunächst eingebracht und anschließend weiter bearbeitet. Alternativ dazu ist es denkbar, daß die Bolzenbohrung in den Naben des Kolbens bei Herstellung der Naben schon mit eingebracht worden ist. Nachdem die Bolzenbohrung mit ihrer theoretischen Lochmitte in die Naben eingebracht worden ist, führt die Bohrspindel, welche von geeigneten Mitteln angetrieben ist, eine Linearfortbewegung aus. Dabei erfolgt eine Bearbeitung der Bolzenbohrung derart, daß die Bolzenbohrung versetzt von der theoretischen Lochmitte aufgeweitet wird. Durch diesen Versatz wird der gewünschte Aufweitungsbetrag erzielt, so daß die Bolzenbohrung in einer Achsrichtung unter Beibehaltung der erforderlichen Linearform aufgeweitet wird. Gleiches gilt für die Pleuelbohrung.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Bohrspindel während jeder Bearbeitung jeweils in einer anderen Ausrichtung zu der theoretischen Lochmitte der Bohrung versetzt angeordnet. Dadurch kann eine Bohrung erzeugt werden, bei der die Bohrmitte jeweils rechts und links der theoretischen Lochmitte versetzt ist. Dabei werden zwei Bohrungsbewegungen ausgeführt, wobei z. B. bei der ersten Bewegung der Bohrspindel durch die Bohrung ein gewünschter Aufweitungsbetrag erzielt wird, während bei der Rückwärtsbewegung der Bohrspindel insbesondere aus der Bohrung heraus, der weitere gewünschte Aufweitungsbetrag erzielt und die erforderliche Linearform der Bohrung erreicht wird. Diese Hin- und Herbewegungen der Bohrstange können ggf. mehrfach ausgeführt werden, wobei der Versatz im Regelfall in einer Ebene liegt, wobei der Versatz in unterschiedlichen Ebenen nicht ausgeschlossen ist.
In Weiterbildung der Erfindung erfolgt entweder der Versatz durch Bewegung des eingespannten Kolbens bzw. des Pleuels in Bezug auf eine gleichbleibende Lage einer Stellachse der Bohrspindel oder durch gleichbleibende Lage des eingespannten Kolbens bzw. des Pleuels in Bezug auf eine Bewegung der Stellachse der Bohrspindel. Es wird also davon ausgegangen, daß der Kolben eingespannt wird und während seiner Bearbeitung seine Lage nicht verändert. Bei dieser Konstellation wird die angetriebene Bohrspindel in einer zur theoretischen Lochmitte versetzten Lage durch die Bolzenbohrung geführt und bei der Rückwärtsbewegung in einer weiteren versetzten Lage zu der theoretischen Bohrmitte aus der Bolzenbohrung herausgeführt. Selbstverständlich ist auch die umgekehrte Arbeitsweise denkbar, d. h., daß die angetriebene Bohrspindel ihre Lage beibehält und der eingespannte Kolben relativ zu der Bohrspindel bewegt wird. Gleiches gilt ebenfalls bei der Bearbeitung des Pleuels.
Eine Bearbeitungseinrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist im folgenden beschrieben und anhand der Figuren erläutert.
Es zeigen:
1 einen Kolben in einer Bearbeitungseinrichtung in einer ersten Position,
2 der Kolben in der Bearbeitungseinrichtung in einer zweiten Position,
3 eine aufgeweitete Bohrung.
In den 1 und 2 ist schematisch dargestellt ein Kolben 1, der sich in einer Bearbeitungseinrichtung 2 mit mehreren Komponenten zur Bearbeitung der nicht näher bezeichneten Bolzenbohrung des Kolbens 1 befindet. Die Bearbeitungseinrichtung 2 besteht im wesentlichen aus einer Antriebseinheit 3, die eine damit verbundene Bohrspindel 4 (Bohrstange oder dergleichen) antreibt. Auf der der Antriebseinheit 3 gegenüberliegenden Seite ist die Bohrspindel 4 in einem Reitstock 5 gegengelagert, wobei auch Bohrspindeln ohne Gegenlagerung zu Anwendung kommen können. Weiterhin weist die Bearbeitungseinrichtung 2 ein Spannsystem 6 auf, in welchem der Kolben 1 während seiner Bearbeitung lagefixiert ist. Mit der Bezugsziffer 7 ist eine Stellachse der Bearbeitungseinrichtung 2 und mit der Bezugsziffer 8 eine Kolbenachse des Kolbens 1 bezeichnet.
Die Bearbeitung des Kolbens erfolgt nun wie folgt:
Es wird davon ausgegangen, daß die Bolzenbohrung in dem Kolben 1 schon vorhanden ist. Sie wurde eingebracht entweder bei der Herstellung des Kolbens 1 oder auf der Bearbeitungseinrichtung 2 mittels der Bohrspindel 4. Dabei wurde die Bolzenbohrung zunächst in der theoretischen Lochmitte angeordnet.
Bei der Bearbeitungseinrichtung 2 gemäß der Figuren kann der Kolben 1 über das Spannsystem 6 insbesondere automatisiert in X- bzw. Y-Richtung bewegt werden. Bei der ersten Bewegung in X-Richtung (bei Betrachtung der 1 von links nach rechts) wird eine erste Bohrungsbewegung ausgeführt, um den gewünschten Aufweitungsbetrag (Versatz zu der theoretischen Lochmitte der Bolzenbohrung) vorzusehen. Anschließend erfolgt eine Verstellung des Spannsystemes 6 in Y-Richtung und anschließend die Rückwärtsbewegung in X-Richtung (bei Betrachtung der 1 nach links), um den gewünschten Aufweitungsbetrag in die zweite Richtung zu erzielen. Die Ausgangsposition des Kolbens 1 vor dem zweiten Bearbeitungsschritt ist in 2 dargestellt.
3 zeigt die gemäß den vorangegangenen Schritten bearbeitete Bolzenbohrung, wobei durchgehend die theoretische Lochmitte gezeigt ist, während gestrichelt und gepunktet der Versatz gemäß dem ersten und zweiten Bearbeitungsschritt gezeichnet ist.
Die bisher beschriebene Arbeitsweise gilt im übrigen genauso auch bei der Bearbeitung der Pleuelbohrung.

Claims

Verfahren zur Bearbeitung von Bohrungen wie einer Bolzenbohrung eines Kolbens oder einer Pleuelbohrung eines Pleuels, dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzenbohrung bzw. die Pleuelbohrung mit einer Bohrspindel (4) bearbeitet wird, wobei die Bohrspindel während der Bearbeitung zu der theoretischen Lochmitte der Bohrung versetzt angeordnet ist und der Kolben beziehungsweise das Pleuel während der Bearbeitung eine Linearbewegung in Vorschubrichtung (x) ausführt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrspindel (4) während jeder Bearbeitung jeweils in einer anderen Ausrichtung zu der theoretischen Lochmitte der Bohrung versetzt angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz durch Bewegung des eingespannten Kolbens bzw. des Pleuels in Bezug auf eine gleichbleibende Lage einer Stellachse (7) der Bohrspindel erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz durch gleichbleibende Lage des eingespannten Kolbens bzw. des Pleuels in Bezug auf eine Bewegung der Stellachse (7) der Bohrspindel erfolgt.