DE4330802C2

DE4330802C2 - Machine for rotating lifting systems of a crankshaft

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.The invention relates to a machine for turning of crankshaft pin bearings.

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.The bearing seats of crankshafts are usually prepared by turning or turning. Especially with the Turning broaching is particularly important when producing large quantities economically. Turning is a machining bear processing method in which the motion sequences of turning and clearing are united. When turning, the Cutting movement generated by the rotation of the workpiece; it is therefore tangential to the machining diameter judges. The tangential cut causes a short intervention time and only a single intervention of the cutting of the Broaching tool. So the tool is only to a small extent exposed to alternating mechanical and thermal stress, so that long tool life can be achieved. While the Middle bearing of a crankshaft because of its coaxial arrangement can be easily machined at the same time by means of the rotary clearing, the offset pin bearings can only be used individually or, if the division is favorable, can only be processed in pairs.

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.DE 35 16 100 A1 describes such a method and a device for machining turned parts by means of turning rooms. Here, for example, a crank shaft first so clamped in a tensioning device that the axis of the main bearings in the axis of the clamping device lies. The tools and are used to clear the main bearings the crankshaft rotated in the same direction. The broaching tools are via drive motors radially to the bearings to be machined delivered, with the tools and the crankshaft in desired relationship to each other. With such a centric clamping of the crankshaft with the known device only in the axis of rotation orderly main warehouse to be processed. To edit the The crankshaft is eccentrically rotating clamped eccentrically in a clamping device so that the pin bearings to be machined in the center of the axis of rotation lie and only when the crankshaft rotates rotate on its own axis, but not on a circular path circulate. The feed of the tools can also be used here through a simple linear infeed movement to each machining pin journals. Let it this way However, even with favorable division, a maximum of two pin bearings the crankshaft at the same time. A simultaneous Processing of all pin bearings is, however, with such Device not possible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher alle Hublager einer Kurbelwelle gleichzeitig bearbeitet werden können.The object of the present invention is a machine of to create the type mentioned, in which all pin bearings a crankshaft can be processed simultaneously.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Maschine zum Drehräumen von Hublagern einer Kurbelwelle gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.This object is achieved with a machine for Rotation clearing of pin bearings of a crankshaft solved the Features of claim 1.

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.In such a machine, the processing point of the Broaching tool exactly the stroke bearing movement. The delivery movement is determined by the geometry of the broaching tool. The Feed movement is generated by the broach through the feed drive is moved on the tool carrier. Since the Intervention conditions at the processing point by the Synchronization of the broaching tool with the workpiece crankshaft correspond to those of a conventional rotary broaching tool, the same feed rate can be used. In addition to the measures used in conventional turning rooms Achieve sufficient processing quality are required in the machines according to the invention principle the accuracy of the speed synchronization as well as the Eccentricity and the concentricity of the tool carrier on the Main shaft observed. If it says that the synchronous crank le "in its geometry of the finished workpiece cure belwelle ", it means that the Synchronous crankshaft the same number of synchronizations pin bearings have like the workpiece crankshaft and that the synchronization hub bearings to the same extent eccentric to the longitudinal axis of the synchronous crankshaft and in same axial arrangement over the length of the synchronous crankshaft are arranged in a distributed manner, like the workpiece lifting bearings Workpiece crankshaft.

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. It has already been suggested two or more Hubla to grind a crankshaft at the same time by Crankshaft clamped centrally and around its longitudinal axis can be driven in rotation and the grinding wheels are so eccentric are arranged on a parallel main shaft that the grinding wheel with simultaneous rotation of the crankshaft and main shaft in contact with the pin bearing seat at all times stands. DE-AS 10 24 396 describes a device for Grinding the main and connecting rod journals of crankshafts, in which the crankshaft is centered in a clamping device is clamped and a grinding wheel is so eccentric a crank mechanism is mounted so that it is rotating Pin bearing journal of the crankshaft to be ground cyclically runs after. In this device, however, there is only one only grinding wheel provided with which to edit ground the crankshaft journal one after the other will. Simultaneous machining of all pin journals is not scheduled. A grinding wheel can also be used not easily replaced by broaching tools, because on the one hand the grinding wheels in contrast to the broach do not produce relative to the main shaft and further turn the cutting of a broaching tool is not on a perimeter constant radius.

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.In another embodiment of the invention, that the workpiece crankshaft and / or the main shaft and / or the synchronous crankshaft from the same drive (main drive) are drivable, because in this way in addition to the Einspa the additional synchronization of the required drives three waves can be reached with simple means.

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.Preferably, the rotation of the workpiece crankshaft and / or the main shaft and / or the synchronization crank shaft and / or the feed movement of the broaching tools on the Tool carriers either by means of mechanical positive locking (e.g. gear and tooth chain) and / or by (one) electro African gearbox can be synchronized.

Weitere Ziele, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.Further goals, advantages and possible applications of the present invention result from the following Description of exemplary embodiments with reference to the drawing.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 schematisch in Draufsicht eine die Erfindung aufweisende Drehräummaschine im Bereich der ein ander zugeordneten Wellen (Werkstückkurbelwelle, Hauptwelle und Synchronkurbelwelle), und Fig. 1 shows a schematic plan view of a rotary broaching machine having the invention in the area of the other associated shafts (workpiece crankshaft, main shaft and synchronous crankshaft), and

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie A-A von Fig. 1. Fig. 2 shows a section according to the line AA of 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.In the rotary broaching machine according to the invention and shown in Fig. 1, the workpiece crankshaft 3 is clamped centrally and driven to rotate about its longitudinal axis A₃. The ring-shaped broaching tools 6 can be driven on tool carriers 5 designed as circular disks by means of a feed drive 7 in accordance with the arrow representation of FIG. 2. The broaching tools 6 are deliverable during the rotation of the workpiece crankshaft 3 at a speed n to the eccentrically rotating workpiece lifting bearings 8 and can be synchronously adjusted. Infeed movement and feed of the broaching tools 6 can be superimposed synchronously. This is done in that the plant product carrier 5 eccentrically on a axially parallel to the workpiece and the crankshaft 3 around its longitudinal axis A₁ at the same speed n by means of carrier seats 13 as the work piece crankshaft 3 rotationally drivable main shaft are supported. The eccentricity e of this mounting corresponds to the lifting radius r of the workpiece lifting bearings 8 . A synchronous crankshaft 2 is assigned to the main shaft 1 parallel to the axis. The synchronous crankshaft 2 can be driven at the same speed n as the workpiece crankshaft 3 so as to rotate about its longitudinal axis A₂ and its geometry corresponds to the machined workpiece crankshaft 3 , specifically with regard to the eccentricity e of the synchronization stroke bearing 9 and its axial distribution over the length of the synchronous crankshaft 2 . The synchronous crankshaft 2 interspersed with their associated synchro the Werkstückhublagern 8 9 nisationshublagern the respective tool carrier 5 such that a rotation of the tool carrier 5 is prevented around the main shaft. 1

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.The synchronization of the three shafts (main shaft 1 , synchronization shaft 2 and workpiece crankshaft 3 ) is achieved in the case presented by a combination of gear wheels 11 and toothed chains 12 , the main shaft 1 being driven directly by a main drive 4 .

BezugszeichenlisteReference list

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. 1 main shaft
2 synchronous crankshaft
3 workpiece crankshaft
4 drive
5 tool carriers
6 broaching tool
7 feed drive
8 workpiece lifting bearings
9 synchronization pin bearings
10 workpiece center bearings
11 gear
12 tooth chain
13 carrier seats
e eccentricity
n speed
r stroke radius
A₁, A₂, A₃ axes.

Claims

1. Machine for clearing pin bearings of a crankshaft with the following features:

- The workpiece crankshaft ( 3 ) is clamped centrally and driven to rotate about its longitudinal axis (A₃),
- Broaching tools ( 6 ) during the rotation of the workpiece crankshaft ( 3 ) at a speed (n) to the eccentrically rotating workpiece lifting bearings ( 8 ) can be adjusted and synchronized, and
- Infeed movement and feed of the broaching tools ( 6 ) can be synchronously superimposed by
- - The tool carrier ( 5 ) eccentrically on a to the workpiece crankshaft ( 3 ) axially parallel and about its longitudinal axis (A₁) at the same speed (n) as the workpiece crankshaft ( 3 ) rotatably drivable main shaft ( 1 ) are mounted, the eccentricity (e ) corresponds to the stroke radius (r) of the workpiece lift bearings ( 8 ),
- - The tool carriers ( 5 ) are designed as circular disks on which the broaching tools ( 6 ) are each rotatably supported by means of a feed drive ( 7 ),
- - The main shaft ( 1 ) axially parallel with the same speed (n) as the workpiece crankshaft ( 3 ) about its longitudinal axis (A₂) drivable and in its geometry of the finished workpiece crankshaft ( 3 ) corresponding synchronous crankshaft ( 2 ) is assigned, and
- - The synchronous crankshaft ( 2 ) with their work piece bearings ( 8 ) associated synchronization bearings ( 9 ) passes through the respective tool carrier ( 5 ) in such a way that rotation of the tool carrier ( 5 ) around the main shaft ( 1 ) is prevented.

2. Machine according to claim 1, characterized in that the workpiece crankshaft ( 3 ) and / or the main shaft ( 1 ) and / or the synchronous crankshaft ( 2 ) can be driven by the same drive (main drive) ( 4 ).

3. Machine according to claim 1 or 2, characterized in that the rotation of the workpiece crankshaft ( 3 ) and / or the main shaft ( 1 ) and / or the synchronous crankshaft ( 2 ) and / or the feed rotation of the broaching tools ( 6 ) bear on the tool ( 5 ) can be synchronized either by means of mechanical interlocking (e.g. gear ( 11 ) and toothed chain ( 12 )) and / or by (one) electronic gear (s).