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FR2662623A1 - Method for the roller burnishing, with straightening, of crankshafts - Google Patents

Method for the roller burnishing, with straightening, of crankshafts Download PDF

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Abstract

Method for the roller burnishing, with straightening, of crankshafts, consisting in applying rollers under pressure in the shoulders (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12) for connecting the bearing surfaces (journals 2, 3 and crankpins 4, 5) of a crankshaft (1) driven in rotation, according to a predetermined profile (pressure, time, number of revolutions), characterised in that the following steps are carried out in succession: - the roller burnishing of all the shoulders for connecting the bearing surfaces of a first type of the crankshaft, according to the said profile, then - a first roller burnishing of all the shoulders for connecting the bearing surfaces of the second type, for a time and a number of revolutions substantially equal to half the values according to the said profile, - the measurement of the sag (deflection) of the crankshaft, and - a second roller burnishing of all the shoulders for connecting the bearing surfaces of the second type, for a time and a number of revolutions substantially equal to half the values according to the said profile, varying the load on the rollers, within the limits of the tolerances of the said profile as a function of the measured sag, so as to straighten the crankshaft.

Description

PROCEDE DE GALETAGE AVEC REDRESSAGE DE VILEBREQUINS. METHOD OF GALETTING WITH STRAIGHTENING OF CRANKSHAFT.

Le galetage a pour effet de créer, par écrouissage, des contraintes superficielles de compression, une augmentation de la dureté en surface et une amélioration du poli, ce qui améliore considérablement l'endurance des pièces galetées.  The roller burnishing has the effect of creating, by work hardening, surface compressive stresses, an increase in surface hardness and an improvement in the polish, which considerably improves the endurance of the rolled parts.

Sur les vilebrequins, le galetage porte sur les congés ou gorges de raccordement des tourillons et des manetons. Il s'est avéré que sur certains vilebrequins en fonte GS, un bon galetage permet de multiplier par deux la résistance à la fatigue. Toutefois, le galetage doit être correctement réalisé puisqu'un galetage mal fait peut diminuer de moitié la résistance du vilebrequin. On the crankshafts, the burnishing relates to the leaves or grooves for connecting the pins and the crank pins. It turned out that on some GS cast iron crankshafts, good burnishing makes it possible to double the resistance to fatigue. However, the burnishing must be carried out correctly since a badly burnishing can reduce by half the resistance of the crankshaft.

C'est pourquoi les constructeurs de moteurs imposent des spécifications techniques précises concernant le galetage des vilebrequins. Ces spécifications concernent en particulier la valeur des efforts à appliquer aux galets ainsi que la durée du galetage (temps, nombre de tours du vilebrequin). This is why engine manufacturers impose precise technical specifications concerning the roller burnishing of crankshafts. These specifications relate in particular to the value of the forces to be applied to the rollers as well as the duration of burnishing (time, number of turns of the crankshaft).

Sur les machines de galetage connues pour vilebrequins telles qu'elles sont commercialisées par exemple depuis de nombreuses années par la demanderesse, le galetage des tourillons et des manetons est effecté en une seule opération, l'effort étant appliqué aux galets sans discontinuité. On the roller burnishing machines known for crankshafts as they have been sold, for example, for many years by the applicant, the burnishing of the pins and crank pins is carried out in a single operation, the force being applied to the rollers without discontinuity.

Or, un problème qui se pose pour les vilebrequins concerne la flèche que les vilebrequins peuvent présenter en raison de déformations due aux usinages et traitements antérieurs (notamment trempe par induction des tourillons et manetons). However, a problem which arises for the crankshafts relates to the deflection that the crankshafts can have due to deformations due to previous machining and treatments (in particular induction hardening of the pins and crank pins).

Un redressage des vilebrequins après galetage étant à proscrire du fait qu'un tel redressage après galetage détruirait le résultat du galetage, on procède jusqu a présent à une mesure de la flèche et à un redressage à la presse des vilebrequins avant galetage. Cependant, ce redressage avant galetage, indépendamment de son coût, induit des contraintes internes dans les pièces, ce qui a pour effet de diminuer considérablement la résistance à la fatigue de ces dernières. A straightening of the crankshafts after burnishing is to be avoided since such a straightening after burnishing would destroy the result of burnishing, so far we proceed to a measurement of the deflection and a straightening with the press of the crankshafts before burnishing. However, this straightening before burnishing, regardless of its cost, induces internal stresses in the parts, which has the effect of considerably reducing the fatigue resistance of the latter.

Par ailleurs, pour des vilebrequins ayant une valeur moyenne connue de flèche avant galetage, il est connu de moduler l'effort de galetage sur l'ensemble des portées à galeter, dans les limites de tolérances afin de garantir ainsi une valeur de flèche moyenne acceptable après galetage. Furthermore, for crankshafts having a known average deflection value before burnishing, it is known to modulate the burnishing force over all of the bearings to be burnished, within the limits of tolerances in order to thus guarantee an acceptable deflection value after burnishing.

La présente invention a pour objet un procédé de galetage avec redressage de vilebrequins permettant de soumettre les vilebrequin, sans mesure préalable de la flèche, à un galetage effectué de manière à assurer, après galetage, une flèche acceptable à un vilebrequin dont la flèche avant galetage est inconnue. The subject of the present invention is a burnishing process with straightening of crankshafts making it possible to subject the crankshafts, without prior measurement of the deflection, to burnishing performed so as to ensure, after burnishing, an acceptable deflection for a crankshaft whose deflection before burnishing is unknown.

Le procédé conforme à l'invention de galetage de vilebrequins avec redressage consiste à appliquer sous pression des galets dans les congés de raccordement des portées (tourillons et manetons) d'un vilebrequin entraîné en rotation, suivant un profil prédéterminé (pression, temps, nombre de tours). Selon l'invention, on procède successivement
- au galetage de ltensemble des congés de raccordement d'un premier des types de portées du vilebrequin suivant ledit profil prédéterminé, puis
- à un premier galetage de l'ensemble des congés de raccordement des portées du second type du vilebrequin pendant un temps et un nombre de tours sensiblement égal à la moitié des valeurs suivant ledit profil,
- à la mesure de la flèche du vilebrequin, et
- à un second galetage de l'ensemble des congés de raccordement des portées du second type du vilebrequin pendant un temps et un nombre de tours sensiblement égal à la moitié des valeurs suivant ledit profil, en modulant l'effort aux galets dans les limites de tolérances dudit profil, en fonction de la flèche mesurée de manière à redresser le vilebrequin.
The process according to the invention of roller burnishing of crankshafts with straightening consists in applying rollers under pressure in the connecting leaves of the bearings (journals and crank pins) of a crankshaft driven in rotation, according to a predetermined profile (pressure, time, number of turns). According to the invention, one proceeds successively
- to the burnishing of all the connecting leaves of a first of the types of bearing of the crankshaft according to said predetermined profile, then
- a first burnishing of the set of connecting leaves of the bearings of the second type of the crankshaft for a time and a number of turns substantially equal to half the values according to said profile,
- to the measurement of the crankshaft deflection, and
- a second burnishing of all the connecting leaves of the bearings of the second type of the crankshaft for a time and a number of turns substantially equal to half the values according to said profile, by modulating the force with the rollers within the limits of tolerances of said profile, as a function of the deflection measured so as to straighten the crankshaft.

De préférence, on procède d'abord au galetage de l'ensemble des congés de raccordement des tourillons et ensuite au galetage en deux étapes de l'ensemble des congés de raccordement des manetons. En effet, la modulation de la pression de galetage sur les congés de raccordement des manetons a un effet plus important de redressement sur le vilebrequin que l'aurait la modulation de la pression de galetage sur les congés de raccordement des tourillons.  Preferably, one proceeds first to the burnishing of the set of connecting leaves of the pins and then to the two-stage burnishing of the set of connecting leaves of the crankpins. In fact, the modulation of the burnishing pressure on the crankshaft connecting leaves has a greater recovery effect on the crankshaft than the modulation of the burnishing pressure on the connecting leaves of the pins would have.

Les deux cycles de galetage portant l'un sur les portées d'un type, notamment les tourillons, et l'autre sur les portées de l'autre type, notamment les manetons, sont de préférence effectués aux deux postes successifs, le deuxième poste étant équipé d'un dispositif de mesure de flèche. Afin d'obtenir dans ce cas pour le deuxième cycle de galetage un temps de cycle sensiblement égal à celui du premier cycle de galetage, il est avantageux de moduler dans le sens d'une augmentation la vitesse de rotation du vilebrequin pendant le galetage au deuxième poste, de préférence le galetage des manetons. The two burnishing cycles, one on the bearings of one type, in particular the journals, and the other on the bearings of the other type, in particular the crankpins, are preferably carried out at two successive stations, the second station. being equipped with a deflection measuring device. In order to obtain in this case for the second burnishing cycle a cycle time substantially equal to that of the first burnishing cycle, it is advantageous to modulate in the direction of increase the speed of rotation of the crankshaft during burnishing on the second post, preferably the burnishing of the crankpins.

En se référant aux dessins annexés, on va décrire ci-après plus en détail un mode de réalisation illustratif et non limitatif du procédé conforme à l'invention, en comparaison avec le procédé connu de galetage d'un vilebrequin. With reference to the accompanying drawings, an illustrative and nonlimiting embodiment of the method according to the invention will be described below in more detail, in comparison with the known method of burnishing a crankshaft.

Sur les dessins
la figure 1 est une vue partielle d'un vilebrequin montrant les congés de raccordement à galeter des tourillons et des manetons;
la figure 2 représente le schéma de l'opération de galetage connue d'un vilebrequin;
la figure 3 représente le schéma du galetage des tourillons d'un vilebrequin, suivant le procédé conforme à l'invention;
la figure 4 représente le schéma du galetage des manetons d'un vilebrequin, suivant le procédé conforme à l'invention.
On the drawings
Figure 1 is a partial view of a crankshaft showing the connection leave to burnish pins and crank pins;
FIG. 2 represents the diagram of the known burnishing operation of a crankshaft;
FIG. 3 represents the diagram of the burnishing of the journals of a crankshaft, according to the method according to the invention;
FIG. 4 represents the diagram of the burnishing of the crank pins of a crankshaft, according to the method according to the invention.

Sur la figure 1, on reconnaît une partie d'une vilebrequin 1, montrant deux tourillons 2 et 3 et deux manetons 4 et 5. Les tourillons 2, 3 et les manetons 4, 5 sont reliés pas des gorges ou congés de raccordement 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 aux flasques ou bras 13, 14, 15, 16. Ces congés à l'endroit desquels les contraintes locales de tension sont élevés en service doivent être soumis au galetage comme indiqué par des flèches. In FIG. 1, we recognize a part of a crankshaft 1, showing two pins 2 and 3 and two crank pins 4 and 5. The pins 2, 3 and the crank pins 4, 5 are connected by grooves or connecting fillets 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 to the flanges or arms 13, 14, 15, 16. These leaves at the place where the local tension stresses are high in service must be subjected to burnishing as indicated by arrows.

Selon les procédés connus, le galetage des tourillons et des manetons est effectué en une seule opération, suivant le schéma de la figure 2 qui montre l'effort sur chaque galet en fonction du temps. According to known methods, the burnishing of the journals and the crank pins is carried out in a single operation, according to the diagram in FIG. 2 which shows the force on each roller as a function of time.

En général, les spécifications du constructeur imposent à la fois un temps minimal d'application des efforts et le nombre de tours du vilebrequins pendant lequel l'effort est appliqué sans discontinuité, en restant dans la fourchette de tolérance ii F.In general, the manufacturer's specifications impose both a minimum time for applying forces and the number of turns of the crankshaft during which the force is applied without discontinuity, remaining within the tolerance range ii F.

A titre d'exemple, sur le schéma de la figure 2, la durée totale du galetage peut être de 18 secondes correspondant à 14 tours du vilebrequin, se répartissant comme suit
tl = 3 - 0,5 tours
t2 = 8 - 1,0 tours
t3 = 3 - 0,5 tours.
By way of example, in the diagram in FIG. 2, the total duration of burnishing can be 18 seconds corresponding to 14 turns of the crankshaft, distributed as follows
tl = 3 - 0.5 turns
t2 = 8 - 1.0 turns
t3 = 3 - 0.5 turns.

Ce procédé connu est utilisable pour des vilebrequins ayant subi un redressage préalable, mais également pour des vilebrequins ayant une valeur moyenne connue de flèche avant galetage, auquel cas l'effort de galetage peut être modulé sur l'ensemble des portées à galeter, notamment au niveau des manetons, dans les limites de a F, afin de garantir une valeur de flèche acceptable après galetage. This known method can be used for crankshafts having undergone a prior straightening, but also for crankshafts having a known average value of deflection before burnishing, in which case the burnishing force can be modulated over all of the bearings to be burnished, in particular at level of the crankpins, within the limits of a F, in order to guarantee an acceptable deflection value after burnishing.

Les figures 3 et 4 représentent les schémas du procédé de galetage conforme à l'invention avec redressage sur des vilebrequins dont la valeur de flèche avant galetage est inconnue. Figures 3 and 4 show diagrams of the burnishing process according to the invention with straightening on crankshafts whose deflection value before burnishing is unknown.

L'opération complète de galetage est effectuée en deux cycles. The complete burnishing operation is carried out in two cycles.

Dans un premier cycle, on procède au galetage de l'ensemble des tourillons du vilebrequin suivant les spécifications du constructeur, selon le schéma de la figure 3. In a first cycle, the burnishing of all of the crankshaft journals is carried out according to the manufacturer's specifications, according to the diagram in FIG. 3.

On reconnatt que le schéma de la figure 3 est pratiquement identique au schéma de la figure 2 concernant le procédé connu de galetage simultané des tourillons et des manetons d'un vilebrequin. It is recognized that the diagram of FIG. 3 is practically identical to the diagram of FIG. 2 concerning the known method of simultaneous burnishing of the journals and the crank pins of a crankshaft.

Le deuxième cycle comprend un galetage en deux temps de ltensemble des manetons, avec une mesure de flèche de vilebrequin entre le premier et le deuxième temps de galetage, et avec une modulation de l'effort aux galets pendant le deuxième temps de galetage en fonction de la flèche ainsi mesurée. The second cycle comprises a two-stage burnishing of the set of crank pins, with a measurement of the crankshaft deflection between the first and the second burnishing time, and with a modulation of the force on the rollers during the second burnishing time as a function of the arrow thus measured.

Selon le schéma de la figure 4, le deuxième temps de galetage des manetons comprend les phases suivantes
10) pré-serrage des bras de galetage (effort F départ),
20) augmentation de l'effort aux galets de F départ à F maxi sur
3 tours - 0,5,
30) galetage sur 4 tours environ , à la pression spécifiée par
le constructeur
40) diminution de l'effort aux galets de F maxi à F départ sur
3 tours - 0,5,
50) mesure de la flèche sans ouverture des bras de galetage, sur
2 tours,
60) augmentation de l'effort aux galets, sur 3 tours - 0,5, de
de F départ à une valeur modulée en fonction de la flèche
mesurée en 5 ),
7 ) galetage sur 4 tours environ, à ladite valeur modulée,
80) diminution de l'effort aux galets de ladite valeur modulée à
F départ,
90) mesure de la flèche pour contrôle final,
100) desserrage des bras de galetage.
According to the diagram in FIG. 4, the second roller burnishing time of the crank pins comprises the following phases
10) pre-tightening of the burnishing arms (force F start),
20) increase in the force at the rollers from F starting at F max on
3 turns - 0.5,
30) burnishing over about 4 turns at the pressure specified by
the constructor
40) reduction of the force on the rollers from F max to F departure on
3 turns - 0.5,
50) deflection measurement without opening the burnishing arms, on
2 laps,
60) increase in the force at the rollers, over 3 turns - 0.5, by
from F start to a value modulated according to the arrow
measured in 5),
7) burnishing over about 4 turns, at said modulated value,
80) reduction of the force on the rollers from said modulated value to
F departure,
90) deflection measurement for final inspection,
100) loosening the burnishing arms.

De préférence, suivant le procédé conforme à l'invention, le galetage des tourillons, d'une part, et le galetage des manetons, d'autre part, est effectué à deux postes séparés auxquels chaque vilebrequin est amené successivement. Afin d'obtenir le même temps de cycle #t sur les deux postes, il est possible de moduler la vitesse de rotation des vilebrequins au poste de galetage des manetons. Preferably, according to the method according to the invention, the burnishing of the pins, on the one hand, and the burnishing of the crank pins, on the other hand, is carried out at two separate stations to which each crankshaft is brought successively. In order to obtain the same #t cycle time on both stations, it is possible to modulate the rotation speed of the crankshafts at the crankpin burnishing station.

Ainsi, la vitesse de rotation du vilebrequin peut être accru pendant les phase d'augmentation, de maintien et de diminution de l'effort aux galets, tandis que la vitesse de rotation est maintenue faible pendant les phases de mesure de flèche. Thus, the speed of rotation of the crankshaft can be increased during the phases of increasing, maintaining and decreasing the force on the rollers, while the speed of rotation is kept low during the phases of deflection.

Claims (3)

REVENDICATIONS 1. Procédé de galetage avec redressage de vilebrequins, consistant à appliquer des galets sous pression dans les congés de raccordement des portées (tourillons et manetons) d'un vilebrequin entralne en rotation, suivant un profil prédéterminé (pression, temps, nombre de tours), caractérisé par le fait qu'on procède successivement 1. Roller burnishing process with straightening of crankshafts, consisting in applying rollers under pressure in the connection leave of the bearings (pins and crank pins) of a rotating crankshaft, according to a predetermined profile (pressure, time, number of turns) , characterized by the fact that one proceeds successively - au galetage de l'ensemble des congés de raccordement des portées d'un premier type du vilebrequin, suivant ledit profil, puis - to the burnishing of all the connecting leaves of the bearings of a first type of crankshaft, according to said profile, then - à un premier galetage de l'ensemble des congés de raccordement des portées du second type, pendant un temps et un nombre de tours sensiblement égal à la moitié des valeurs suivant ledit profil, - a first burnishing of the set of connecting leaves of the second type, for a time and a number of turns substantially equal to half the values according to said profile, - à la mesure de la flèche du vilebrequin, et - the measurement of the crankshaft deflection, and - à un second galetage de l'ensemble des congés de raccordement des portées du second type pendant un temps et un nombre de tours sensiblement égal à la moitié des valeurs suivant ledit profil, en modulant l'effort aux galets, dans les limites de tolérances dudit profil en fonction de la flèche mesurée, de manière à redresser le vilebrequin. - a second burnishing of the set of connecting leaves of the second type for a time and a number of turns substantially equal to half the values according to said profile, by modulating the force with the rollers, within the limits of tolerances of said profile as a function of the deflection measured, so as to straighten the crankshaft. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on procède d'abord au galetage de l'ensemble des congés de raccordement des tourillons, puis au galetage en deux temps de l'ensemble des congés de raccordement des manetons du vilebrequin. 2. Method according to claim 1, characterized in that one proceeds first to the burnishing of all the connection leave of the journals, then to the two-stage burnishing of all the connection leave of the crankshaft crank pins . 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'on module dans le sens d'une augmentation la vitesse de rotation du vilebrequin pendant le galetage des portées du second type de manière à obtenir pour l'ensemble du cycle de galetage desdites portées, un temps de cycle sensiblement égal à celui du galetage des portées des portées du premier type.  3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that one modulates in the direction of increase the speed of rotation of the crankshaft during the burnishing of the bearings of the second type so as to obtain for the entire cycle of burnishing of said bearing surfaces, a cycle time substantially equal to that of burnishing the bearing surfaces of the bearings of the first type.
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