DE4330802C2

DE4330802C2 - Maschine zum Drehräumen von Hubanlagen einer Kurbelwelle

Info

Publication number: DE4330802C2
Application number: DE19934330802
Authority: DE
Inventors: Dieter Lehmann; Markus Roessinger
Original assignee: NAXOS UNION SCHLEIFMITTEL
Current assignee: NAXOS-UNION SCHLEIFMITTEL- UND SCHLEIFMASCHINENFAB
Priority date: 1993-09-10
Filing date: 1993-09-10
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2013-09-11
Also published as: DE9402772U1; DE4330802A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum Drehräumen von Hublagern einer Kurbelwelle.

Die Vorbereitung der Lagersitze von Kurbelwellen erfolgt meist durch Drehfräsen oder Drehräumen. Insbesondere bei der Fertigung großer Stückzahlen ist das Drehräumen besonders wirtschaftlich. Das Drehräumen ist ein spanabhebendes Bear beitungsverfahren, in welchem die Bewegungsabläufe des Drehens und des Räumens vereinigt sind. Beim Drehräumen wird die Schnittbewegung durch die Rotation des Werkstückes erzeugt; sie ist dadurch tangential zum Bearbeitungsdurchmesser ge richtet. Der Tangentialschnitt bewirkt eine kurze Eingriffs zeit und nur einen einmaligen Eingriff der Schneiden des Räumwerkzeugs. Damit ist das Werkzeug nur in geringem Maße mechanischer und thermischer Wechselbeanspruchung ausgesetzt, so daß große Werkzeugstandzeiten erreichbar sind. Während die Mittellager einer Kurbelwelle wegen ihrer koaxialen Anordnung mittels des Drehräumens leicht gleichzeitig bearbeitbar sind, können die zueinander versetzten Hublager bisher nur einzeln oder, bei günstiger Teilung, nur paarweise bearbeitet werden.

Die DE 35 16 100 A1 beschreibt ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung zur spanabhebenden Bearbeitung von Drehteilen mittels Drehräumen. Hierbei wird beispielsweise eine Kurbel welle zunächst so in einer Spanneinrichtung eingespannt, daß die Achse der Hauptlager in der Achse der Spanneinrichtung liegt. Zum Drehräumen der Hauptlager werden die Werkzeuge und die Kurbelwelle gleichsinnig gedreht. Die Räumwerkzeuge werden über Antriebsmotoren radial zu den zu bearbeitenden Lagern zugestellt, wobei sich die Werkzeuge und die Kurbelwelle im gewünschten Verhältnis zueinander drehen. Bei einer derartigen zentrischen Einspannung der Kurbelwelle können mit der bekannten Vorrichtung lediglich die in der Drehachse an geordneten Hauptlager bearbeitet werden. Zur Bearbeitung der exzentrisch umlaufenden Hublager wird die Kurbelwelle exzentrisch in einer Spanneinrichtung eingespannt, so daß die zu bearbeitenden Hublagerzapfen im Zentrum der Drehachse liegen und sich bei einer Drehung der Kurbelwelle lediglich um ihre eigene Achse drehen, jedoch nicht auf einer Kreisbahn umlaufen. Auch hierbei kann daher der Vorschub der Werkzeuge durch eine einfache lineare Zustellbewegung zu dem jeweils zu bearbeitenden Hublagerzapfen erfolgen. Auf diese Weise lassen sich jedoch selbst bei günstiger Teilung maximal zwei Hublager der Kurbelwelle gleichzeitig bearbeiten. Eine gleichzeitige Bearbeitung aller Hublager ist dagegen mit einer derartigen Vorrichtung nicht möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher alle Hublager einer Kurbelwelle gleichzeitig bearbeitet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Maschine zum Drehräumen von Hublagern einer Kurbelwelle gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.

Bei einer derartigen Maschine folgt der Bearbeitungspunkt des Räumwerkzeugs genau der Hublagerbewegung. Die Zustellbewegung wird durch die Geometrie des Räumwerkzeugs bestimmt. Die Vorschubbewegung wird erzeugt, indem das Räumwerkzeug durch den Vorschubantrieb auf dem Werkzeugträger bewegt wird. Da die Eingriffsbedingungen an der Bearbeitungsstelle durch die Synchronisation des Räumwerkzeugs mit der Werkstückkurbelwelle denen eines konventionellen Drehräumwerkzeugs entsprechen, kann die gleiche Vorschubgeschwindigkeit angewendet werden. Neben den Maßnahmen, die bei konventionellen Drehräumen zur Erzielung einer ausreichenden Bearbeitungsqualität er forderlich sind, werden bei dem erfindungsgemäßen Maschinen prinzip die Genauigkeit der Drehzahlsynchronisation sowie der Exzentrizität und des Rundlaufes des Werkzeugträgers auf der Hauptwelle beachtet. Wenn es heißt, daß die Synchronkurbelwel le "in ihrer Geometrie der fertig bearbeiteten Werkstückkur belwelle entsprechen" soll, so ist damit gemeint, daß die Synchronkurbelwelle die gleiche Anzahl von Synchronisations hublagern hat wie die Werkstückkurbelwelle Werkstückhublager und daß die Synchronisationshublager in gleichem Maße exzentrisch zu der Längsachse der Synchronkurbelwelle und in gleicher Axialanordnung über die Länge der Synchronkurbelwelle verteilt angeordnet sind, wie die Werkstückhublager der Werkstückkurbelwelle.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, zwei oder mehrere Hubla ger einer Kurbelwelle gleichzeitig zu schleifen, indem die Kurbelwelle zentrisch eingespannt und um ihre Längsachse drehend antreibbar ist und die Schleifscheiben derart exzen trisch auf einer parallelen Hauptwelle angeordnet sind, daß die Schleifscheibe bei gleichzeitiger Rotation von Kurbelwelle und Hauptwelle jederzeit in Berührung mit dem Hublagersitz steht. Die DE-AS 10 24 396 beschreibt eine Vorrichtung zum Schleifen der Haupt- und Pleuellagerzapfen von Kurbelwellen, bei dem die Kurbelwelle zentrisch in einer Spanneinrichtung eingespannt ist und eine Schleifscheibe derart exzentrisch auf einem Kurbeltrieb gelagert ist, daß sie dem umlaufenden Hublagerzapfen der zu schleifenden Kurbelwelle zyklisch nachläuft. Bei dieser Vorrichtung ist jedoch lediglich eine einzige Schleifscheibe vorgesehen, mit der die zu bearbeiten den Lagerzapfen der Kurbelwelle nacheinander geschliffen werden. Eine gleichzeitige Bearbeitung aller Hublagerzapfen ist nicht vorgesehen. Ferner läßt sich eine Schleifscheibe nicht ohne weiteres durch Räumwerkzeuge ersetzen, da sich einerseits die Schleifscheiben im Gegensatz zu den Räumwerk zeugen nicht relativ zu der Hauptwelle drehen und sich ferner die Schneiden eines Räumwerkzeugs nicht auf einem Umfang mit gleichbleibendem Radius befinden.

Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Werkstückkurbelwelle und/oder die Hauptwelle und/oder die Synchronkurbelwelle von dem gleichen Antrieb (Hauptan trieb) antreibbar sind, da auf diese Weise neben der Einspa rung weiterer Antriebe die erforderliche Synchronisation der drei Wellen mit einfachen Mitteln erreichbar ist.

Vorzugsweise sind die Umdrehung der Werkstückkurbelwelle und/oder der Hauptwelle und/oder der Synchronisationskurbel welle und/oder die Vorschubbewegung der Räumwerkzeuge auf den Werkzeugträgern entweder mittels mechanischen Formschlusses (z. B. Zahnrad und Zahnkette) und/oder durch (ein) elektro nische (s) Getriebe synchronisierbar.

Weitere Ziele, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch in Draufsicht eine die Erfindung aufweisende Drehräummaschine im Bereich der ein ander zugeordneten Wellen (Werkstückkurbelwelle, Hauptwelle und Synchronkurbelwelle), und

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie A-A von Fig. 1.

Bei der erfindungsgemäßen und in Fig. 1 dargestellten Dreh räummaschine ist die Werkstückkurbelwelle 3 zentrisch einge spannt und um ihre Längsachse A₃ drehend antreibbar. Die ringförmigen Räumwerkzeuge 6 sind auf als kreisrunde Scheiben ausgebildeten Werkzeugträgern 5 mittels eines Vorschubantrie bes 7 entsprechend der Pfeildarstellung von Fig. 2 antreibbar. Die Räumwerkzeuge 6 sind während der Drehung der Werkstück kurbelwelle 3 mit einer Drehzahl n an die exzentrisch umlau fenden Werkstückhublager 8 zustellbar und synchron nachführ bar. Zustellbewegung und Vorschub der Räumwerkzeuge 6 sind synchron überlagerbar. Dies geschieht dadurch, daß die Werk zeugträger 5 exzentrisch mittels Trägersitzen 13 auf einer zu der Werkstückkurbelwelle 3 achsparallel und um ihre Längsachse A₁ mit gleicher Drehzahl n wie die Werkstück kurbelwelle 3 drehend antreibbaren Hauptwelle gelagert sind. Die Exzentrizität e dieser Lagerung entspricht dem Hubradius r der Werkstückhublager 8. Der Hauptwelle 1 achsparallel ist eine Synchronkurbelwelle 2 zugeordnet. Die Synchronkurbelwelle 2 ist mit gleicher Drehzahl n wie die Werkstückkurbelwelle 3 um ihre Längsachse A₂ drehend antreibbar und ihre Geometrie entspricht der fertig bearbeiteten Werkstückkurbelwelle 3, und zwar hinsichtlich der Exzentrizität e der Synchronisationshub lager 9 und deren axialer Verteilung über die Länge der Syn chronkurbelwelle 2. Die Synchronkurbelwelle 2 durchsetzt mit ihren den Werkstückhublagern 8 zugeordneten Synchro nisationshublagern 9 den jeweiligen Werkzeugträger 5 derart, daß ein Drehen der Werkzeugträger 5 um die Hauptwelle 1 verhindert ist.

Die Synchronisation der drei Wellen (Hauptwelle 1, Synchro nisationswelle 2 und Werkstückkurbelwelle 3) wird in dem dar gestellten Fall durch eine Kombination aus Zahnrädern 11 und Zahnketten 12 erreicht, wobei die Hauptwelle 1 unmittelbar von einem Hauptantrieb 4 angetrieben wird.

Bezugszeichenliste

1 Hauptwelle
2 Synchronkurbelwelle
3 Werkstückkurbelwelle
4 Antrieb
5 Werkzeugträger
6 Räumwerkzeug
7 Vorschubantrieb
8 Werkstückhublager
9 Synchronisationshublager
10 Werkstückmittellager
11 Zahnrad
12 Zahnkette
13 Trägersitze
e Exzentrizität
n Drehzahl
r Hubradius
A₁, A₂, A₃ Achsen.

Claims

1. Maschine zum Drehräumen von Hublagern einer Kurbelwelle mit folgenden Merkmalen:

- die Werkstückkurbelwelle (3) ist zentrisch eingespannt und um ihre Längsachse (A₃) drehend antreibbar,
- Räumwerkzeuge (6) sind während der Drehung der Werk stückkurbelwelle (3) mit einer Drehzahl (n) an die ex zentrisch umlaufenden Werkstückhublager (8) zustellbar und synchron nachführbar, und
- Zustellbewegung sowie Vorschub der Räumwerkzeuge (6) sind synchron überlagerbar, indem
- - die Werkzeugträger (5) exzentrisch auf einer zu der Werkstückkurbelwelle (3) achsparallel und um ihre Längsachse (A₁) mit gleicher Drehzahl (n) wie die Werkstückkurbelwelle (3) drehend antreibbaren Hauptwelle (1) gelagert sind, wobei die Exzentrizi tät (e) dem Hubradius (r) der Werkstückhublager (8) entspricht,
- - die Werkzeugträger (5) als kreisrunde Scheiben ausgebildet sind, auf welchen die Räumwerkzeuge (6) jeweils mittels eines Vorschubantriebes (7) drehend antreibbar gelagert sind,
- - der Hauptwelle (1) achsparallel eine mit gleicher Drehzahl (n) wie die Werkstückkurbelwelle (3) um ihre Längsachse (A₂) antreibbare und in ihrer Geo metrie der fertig bearbeiteten Werkstückkurbelwelle (3) entsprechenden Synchronkurbelwelle (2) zugeord net ist, und
- - die Synchronkurbelwelle (2) mit ihren den Werk stückhublagern (8) zugeordneten Synchronisations hublagern (9) den jeweiligen Werkzeugträger (5) derart durchsetzt, daß ein Drehen der Werkzeugträ ger (5) um die Hauptwelle (1) verhindert ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückkurbelwelle (3) und /oder die Hauptwelle (1) und /oder die Synchronkurbelwelle (2) von dem gleichen Antrieb (Hauptantrieb) (4) antreibbar sind.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umdrehung der Werkstückkurbelwelle (3) und/oder der Hauptwelle (1) und/oder der Synchronkurbelwelle (2) und/oder die Vorschubdrehung der Räumwerkzeuge (6) auf den Werkzeug trägern (5) entweder mittels mechanischen Formschlusses (z. B. Zahnrad (11) und Zahnkette (12)) und/oder durch (ein) elek tronische(s) Getriebe synchronisierbar sind.