CN110769973B - 用于曲轴的过渡半径的冲击处理的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于曲轴（4、4'）的过渡半径（8）的冲击处理的方法和装置，其中所述过渡半径（8）位于连杆轴承轴颈（5、5'）和曲轴（4、4'）的曲柄臂（7、7'）之间和/或所述过渡半径（8）位于主轴承轴颈（6、6'）与曲轴（4、4'）的曲柄臂（7、7'）之间。然后，曲轴（4、4'）通过驱动装置（3、3'）沿旋转方向旋转到冲击位置。为了将曲轴（4、4'）锁定在冲击位置，设置锁定装置（12），然后通过至少一个冲击工具（16、16'）将冲击力引入到至少一个过渡半径（8）。

Description

用于曲轴的过渡半径的冲击处理的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于曲轴的过渡半径的冲击硬化的方法，特别是用于连杆轴承轴颈和曲柄臂之间的过渡半径、和/或用于主轴承轴颈和曲轴的曲柄臂之间的过渡半径的冲击硬化的方法。
本发明还涉及用于曲轴的过渡半径的冲击硬化的设备。
本发明还涉及具有程序代码的计算机程序。
背景技术
由于内燃机的不断发展和提高的性能以及对内燃机的严格排放要求，现代的发动机承受了越来越大的负荷。由于这个原因，汽车工业尤其对曲轴施加了强度方面的高要求，曲轴承受高负荷并且对内燃机的功能是重要的。在此，就结构而言，经常需要重量轻且空间要求小的曲轴。对于曲轴的设计，这意味着不应该通过增大横截面(即通过增大曲轴的截面模量)来实现负荷能力的提高，而应尽可能通过局部内部压缩应力状态来实现。因此，现代的曲轴是使用各种机械加工和热处理方法生产的，使得曲轴可以承受越来越高层级的发动机功率。
这种方法的示例是热处理，例如电磁感应和表面硬化、激光硬化或渗氮、以及应变硬化方法(例如深轧、喷丸加工或冲击硬化)的表面硬化方法。这些是常见的，并且在大多数情况下是公认的方法，适用于多种目的。
关于此方法的示例，请参考以下文档：EP1479480A1、EP0788419B1、 EP1612290A1、DE102007028888A1以及EP1034314B1。
冲击硬化尤其是用于提高曲轴的疲劳强度、特别是用于提高曲轴的弯曲疲劳强度和扭转疲劳强度的有利方法。疲劳强度的增加在此通过冷轧工作、优选通过特殊的冲击工具锤击将冲击力引入到曲轴中，在横截面过渡和横截面变化的加载区域中实现。作为此方法的示例，参考DE3438742C2和EP1716260B1。
为了防止在局部锤击期间不利地引入剪切应力，在DE3438742C2中已提出，在压力脉冲作用时，不允许在脉冲施加主体与横向地相对于脉冲方向的工具表面之间产生相对运动。为此，在通过冲击工具引入内部压缩应力的过程中，进给运动应逐步执行。
作为此方法的进一步发展，在EP1716260B1中提出，曲轴在机器加工过程中连续旋转，其中，在通过冲击工具的冲击向待加工的曲轴段引入内压缩应力的过程中，在冲击工具作用在曲轴上的时间内，停止曲轴的旋转运动。在此，选择冲击压力，使得通过冲击运动强制地停止曲轴的旋转运动。
然而，为此目的，在驱动装置内需要诸如变速器、离合器和/或弹簧系统之类的复杂部件，以防止驱动装置被“强制停止”损坏。此外，曲轴的定时和内部压缩应力的引入必须在过程方面以可靠的方式同步。在此，确保坚固安装所需的机械部件既复杂又昂贵。
发明内容
本发明的目的是设置一种性价比高且可靠的方法和一种用于增加曲轴的疲劳强度的设备。
最后，本发明的目的还在于设置一种具有程序代码工具的计算机程序，用于执行改进的方法以增加曲轴的疲劳强度。
下面描述的特征涉及本发明的有利的实施例和变体。
在根据本发明的用于冲击硬化的方法中规定，曲轴的过渡半径，特别是连杆轴承轴颈和曲柄臂之间的过渡半径、和/或主轴承轴颈和曲轴的曲柄臂之间的过渡半径，是冲击硬化的。在这种情况下，曲轴首先通过驱动装置沿着旋转方向旋转到冲击位置。
为了简单起见，在下文中连杆轴承轴颈和主轴承轴颈在下文中也将仅称为“轴颈”。在此，术语“轴颈”既可以指连杆轴承轴颈和主轴承轴颈，也可以仅指连杆轴承轴颈或仅指主轴承轴颈。除非另有明确说明，否则所有三个变体在此处均由“轴颈”一词涵盖。
本发明特别优选地适合于提高例如0.2至8m或更长的长度的曲轴、和/或主轴承和连杆轴承的轴颈直径为30至500mm或更大的曲轴的疲劳强度。然而，本发明非常特别优选地适合于提高具有1.5至8m或更长的长度的大型曲轴、和/或主轴承和连杆轴承的轴颈直径为100至500mm或更大的大型曲轴的疲劳强度。
曲轴可以具有各种类型的过渡半径，例如圆角，例如呈篮拱形，或者具有底切半径或具有过渡半径。过渡半径可以例如切向地过渡到主轴承轴颈和连杆轴承轴颈的轴承轴颈点或工作表面中。
这也适用于切向半径和底切半径到法兰、轴颈和其它在横截面的几何变化的过渡。
曲轴通常在横截面的所有过渡或变化处都具有过渡半径。这尤其应用于轴承轴颈和曲柄臂之间的横截面变化。本发明特别适合于这些。然而，过渡半径也可以用于横截面的任何其它变化、特别是用于曲轴的端部处的横截面的变化、特别是用于到法兰、盘或轴等处的过渡。过渡半径的疲劳强度将通过根据本发明的方法和/或根据本发明的装置来改善，因此过渡半径在连杆轴承轴颈和曲柄臂之间或者在主轴承轴颈和曲柄臂之间不必一定存在，而是可以布置在曲轴的任何位置。术语“连杆轴承轴颈”、“主轴承轴颈”、“法兰”、“轴颈”和/或“曲柄臂”可以由本领域技术人员相应地重新解释。
下面将主要基于连杆轴承轴颈和曲柄臂和/或主轴承轴颈和曲柄臂之间的过渡半径的硬化来描述本发明。然而，这不应理解为限制性的，并且仅旨在用于改善理解或改善可读性。在本发明的上下文中提及过渡半径的情况下，该过渡半径基本上可以是曲轴的任何位置处的任何过渡半径。
根据本发明，设置了一种止动装置，以将曲轴止动在冲击位置，随后通过至少一个冲击工具将冲击力引入到至少一个过渡半径中。
冲击力的引入可以理解为，在当前情况下，冲击工具的冲击头或冲击装置的所谓的“头部”冲击在曲轴的要硬化的区域(在此为过渡半径)。在此，沿着以环形环绕的方式围绕轴颈的过渡半径，以目标方式在期望的冲击位置执行撞击。通常，使用冲击活塞，该冲击活塞将强烈的脉冲或冲动(由例如气动、液压和/或电产生)传递到冲击头。
取决于冲击力，在各个冲击位置处形成冲击头的可见冲击压痕。在这种情况下，冲击压痕的深度以及所引入的内部压缩应力的品质或深度效应取决于所选择的冲击力。工具和工艺参数优选与相应的曲轴精确地协调，并且在此，如果合适的话，与部分的几何形状的变化(横截面的变化)协调。
在根据本发明的方法中，即使没有完全防止，也基本上防止了(寄生的)剪切应力。
通过这样的事实，即曲轴的旋转运动不是通过冲击工具本身而是通过驱动装置而停止在冲击位置的，因此对驱动装置的机械部件的需求得到改善，甚至可能是改善了驱动装置的使用寿命。此外，通过止动装置可以将冲击力特别有针对性地引入到期望的区域中。这是可能的，因为在冲击工具冲击时，曲轴不能以不期望的方式沿旋转方向或逆着旋转方向旋转。
通过根据本发明的方法，因此可以确保高精度的加工或冲击硬化。冲击间距可以以非常有针对性的方式实现并且公差很小。
止动装置可以是这样一种装置，该装置优选以非形锁合和/或形锁合的方式来止动曲轴，或者为此目的而与传动系或设备接合。优选地设置非形锁合的止动装置，其中，选择止动力，使得在冲击力的引入期间防止或至少抑制曲轴的旋转。
止动装置可以是液压的、气动的和/或电动的止动装置。
止动装置优选具有一个或多个刹车片，例如两个刹车片、三个刹车片、四个刹车片或多个刹车片。
止动装置优选地附接到工件驱动单元。例如，止动装置可以布置在工件驱动装置的卡盘或夹紧法兰、固定法兰或面板上，或者直接布置在马达或驱动器上。
在已经使用其它方法预先加工以提高其疲劳强度特性的曲轴的情况下，也可以应用或使用根据本发明的方法和根据本发明的设备。例如，根据本发明的方法，通过引入内部压缩应力，也可以追溯地改善已经通过感应硬化的曲轴的弯曲和扭转疲劳强度。
在本发明的一种改进方案中可以规定，将闭环位置调控制器用于驱动装置的运行，以便将曲轴旋转到冲击位置中，其中，曲轴优选以步进或钟控的方式旋转。
通过闭环位置控制器，可以实现曲轴的点对点运动。例如，可以使用开环位置控制器，以使曲轴以步进或钟控的方式从一个冲击位置旋转到下一冲击位置。在最简单的情况下，可以为此目的设置一个开环PTP控制器或点控制器。
驱动装置可以包括发动机，尤其是电动机。电动机基本上可以是任何电动机，例如三相电动机(尤其是三相异步电动机)、AC电动机、DC电动机或通用电动机。
可以优选地使用步进电动机。
也可以设置两部分式的驱动装置，在这种情况下，例如在曲轴的每个端部上设有发动机，即，曲轴的同步驱动或双向驱动。
在本发明的一种改进方案中可以规定，驱动装置的控制器和止动装置的控制器彼此同步，使得止动装置仅在曲轴在冲击位置静止时才止动曲轴。
在相应的设计中，例如在基于非形锁合的设计中，止动装置原则上也可以用于制动曲轴的旋转运动。但是特别优选的是，将止动装置仅用于将曲轴止动在冲击位置中，由此，曲轴的动力或旋转仅受驱动装置的影响。也就是说，导致曲轴加速(或导致制动)的扭矩优选地应由驱动装置唯一地引入。例如，驱动装置的控制器(例如闭环位置控制器)和/或止动装置的控制器可以特别简单地构造。因此，通过相应的时间管理，仅使驱动装置和止动装置作用在曲轴上的时间点同步就足够了。因此，驱动装置和止动装置优选不同时作用在曲轴上。
在本发明的一种改进方案中可以进一步规定，使止动装置的控制器和至少一个冲击工具的控制器彼此同步，使得仅当曲轴已被止动在冲击位置时，至少一个冲击工具将冲击力引入到曲轴的至少一个过渡半径中。
以此方式可以完全防止不期望的剪切应力。
然而，基本上还可以在曲轴尚未完全止动在冲击位置时就开始引入冲击力。
也可以执行驱动装置的控制器、止动装置的控制器和/或至少一个冲击工具的控制器的同步，使得各个部件作用在曲轴上的时间点或时间范围至少部分重叠。以此方式可以实现整个方法的更快定时。
在本发明的一种改进方案中可以规定，驱动装置构造为直接驱动器。
优选地设置一种没有离合器的驱动装置。
在当前情况下，直接驱动器应理解为这样的驱动器，在该驱动器中，发动机、优选电动机和驱动轴直接或无传动比地连接或耦接。特别地，省略了变速器。
当使用根据本发明的方法时，还优选地可以省略离合器，特别是滑动离合器。例如在根据EP1716260B1的方法中设置了一种滑动离合器，该滑动离合器尤其用于保护部件，以便在冲击冲击头而导致曲轴强制停止时，保护驱动装置或设备不被损坏。在本文描述的方法的情况下，排除了这种损坏，从而可以使滑动离合器变得不必要。
以这种方式，驱动装置的构造非常特别简单并且因此是经济的。
在本发明的一种改进方案中可以特别规定，止动装置和驱动装置彼此分开地布置。
优选不设计止动装置为驱动装置内的制动装置，但例如对于闭环位置控制，可能需要这样的止动装置。通常，在包括电动机并通过闭环位置控制器执行点对点操作的驱动装置中，由于转矩是通过电动机的闭环电压和/或电流控制产生的，因此在任何情况下都不会设置制动布置。然而，如果驱动装置包括常规的制动装置，则可以规定，除此以外，还设置根据本发明的止动装置，并且该止动装置设计为与其独立的组件。
止动装置原则上也可以分开布置在驱动装置内。在这种情况下，这些也优选地是相互独立的部件，它们在空间上是分开的和/或在功能上是独立的。
在不是优选的替代实施例中，可以使用驱动装置的制动装置。为此目的，必须适当地设计所述制动装置，以便在冲击力的引入过程中曲轴不旋转。
在本发明的一种改进方案中，可以进一步规定，所述止动装置通过所述止动装置止动可旋转的紧固装置、优选止动所述紧固装置的紧固法兰或夹紧法兰，从而间接地止动曲轴，其中曲轴固定到法兰或紧固装置。
代替紧固法兰或者除了紧固法兰之外，紧固装置还可以包括面板或其它夹紧装置。
特别地，可以设置具有多个夹紧爪的面板，例如两个、三个、四个、五个、六个或更多个夹紧爪。这样，可以固定不同直径的曲轴类型。
为了加工处理，曲轴通常通过紧固装置可旋转地固定在驱动轴上。
为了将曲轴止动在其冲击位置，止动装置可以基本上接合在机械地耦接至驱动装置或曲轴的任何期望的位置。例如，止动装置可以接合在曲轴自身上，可以接合在驱动装置内(例如在驱动轴上)，可以接合在驱动装置外(例如在驱动轴上)，或者可以特别优选地接合在紧固装置上，特别是结合在紧固法兰上或面板上或在一些其它夹紧装置上。
在一种改进方案中，尤其可以规定，止动装置在外周区域内接合在紧固装置上或紧固法兰上或面板上或夹紧法兰上。
由于止动装置接合在板或轴的外围区域中，必须施加或需要的止动力可以较低。取决于止动装置相对于驱动轴的旋转轴线的径向位置，相应地阻挡扭转力矩需要的力越小，则旋转轴线的径向间隔越大。在此特别有利的是，止动装置仅在曲轴在冲击位置已经静止时才接合。
止动装置基本上也可以接合在设备内的多个位置上。例如可以规定，各个情况下，止动装置分别在曲轴的两端区域中的一个合适的位置上接合，例如接合在位于该处的紧固法兰上。
还可以设置尾座形式的支撑件，以便在远离驱动装置的端部处可旋转地支撑或固定曲轴。
然后，止动装置可以例如接合在驱动装置或驱动轴的区域中和/或在支撑件的区域中。在这种情况下，同样优选的是，如所描述的那样，止动装置接合在紧固装置上，优选接合在紧固法兰上。
在本发明的一种改进方案中，可以规定，止动装置设计成防止曲轴逆着和/或沿着曲轴的旋转方向旋转。
在一种改进方案中，也可以规定，进行冲击硬化，使得冲击工具的冲击头的冲击压痕沿连杆轴承轴颈或主轴承轴颈的各自的过渡半径以限定的方式重叠，各自的过渡半径以环形环绕的方式围绕连杆轴承轴颈或主轴承轴颈。
特别地，如果冲击头的冲击压痕沿轴颈的各自的过渡半径重叠，各自的过渡半径以环形环绕的方式围绕轴颈，也就是说，如果冲击位置紧密地间隔开，则必须以高度精确和针对性的方式引入冲击力。在没有根据本发明的止动装置的情况下，这是困难的，因为在冲击力的引入期间，如果冲击头穿透到先前冲击的冲击压痕中，曲轴将至少部分地从一个冲击位置旋转回到先前的冲击位置。由于已经发现，通过重叠冲击压痕或紧密布置的和精确限定的冲击位置可以产生特别有效的疲劳强度或弯曲疲劳强度和扭转疲劳强度的增加，因此本发明与引入的紧密定位的和/或精确的冲击间距(尤其是使冲击压痕重叠或相交)的结合相当有利。
在本发明的一种改进方案中，至少一个冲击工具可以周期性地，优选以0.5Hz至30Hz的定时或冲击频率，特别优选以0.5Hz至5Hz的定时，非常特别优选以0.5Hz 至3Hz的定时进行冲击运动或引入冲击力。
不言而喻也可以设置其它定时，例如也可以以0.1Hz和50Hz之间的冲击频率，但是上述值是非常特别合适的。
可以由冲击活塞施加以产生冲击力的冲击压力取决于操作模式，可以在10至300bar之间，优选在30至180bar之间，特别优选在50至130bar之间。
曲轴段或待加工的过渡半径区域内的温度最好不高于65℃；优选在12℃至 25℃之间。
从经验中发现，在引擎或试验台上承受动态载荷后，在曲轴表面形成了无法扩散的微裂纹。这些微裂纹对疲劳强度特性没有影响，但是会损害外观。
由于内部压缩应力的引入可以优选地执行到15mm或甚至更深的深度，这意味着可以在曲轴的表面区域上执行几毫米的移除，例如0.1到3mm，优选0.5mm，而不会对曲轴的弯曲和扭转疲劳强度或疲劳强度产生不利影响。
试验表明，这种措施甚至可以稍微提高疲劳强度，例如提高5％。
表面的移除可以以各种方式执行，例如通过磨碎、车削、研磨、旋转研磨、剥离或抛光。
本发明还涉及一种用于使曲轴的过渡半径、特别是用于连杆轴承轴颈和曲柄臂之间的过渡半径和/或主轴承轴颈和曲轴的曲柄臂之间的过渡半径的冲击硬化的设备，该设备具有用于将曲轴旋转到冲击位置的驱动装置。根据本发明，设置了一种止动装置，以将曲轴止动在冲击位置，其中，此外，设置了至少一个冲击工具，以便将冲击力引入到冲击位置中的至少一个过渡半径中。
该设备还适用于切向半径和底切半径过渡到法兰、轴颈和其它在横截面上的几何变化的冲击硬化。
显然已经结合根据本发明的方法描述的特征对于根据本发明的设备也可以有利地实现，反之亦然。此外，已经结合根据本发明的方法提及的优点也可以被理解为与根据本发明的设备有关，反之亦然。
可以规定在共同的冲击装置中使用两个冲击工具，这些冲击工具将冲击力同时引入到连杆轴承轴颈或主轴承轴颈的过渡半径中。冲击工具可以通过偏转单元耦接，并且因此优选地通过共同的冲击活塞来操作。
还可以设置可以彼此独立使用的多个冲击工具(例如，通过使用多个冲击装置，在每种情况下使用一个或多个冲击工具)，其能够将各自的冲击力引入到曲轴的任何过渡半径中，其中可以设置驱动装置的控制器和/或止动装置的控制器和/或其它冲击工具的控制器之间或彼此之间的相应的同步。
也可以规定仅使用一种冲击工具。
特别是在使用多个冲击工具的情况下，可以设置共同的压力脉冲装置，该压力脉冲装置能够通过液压、气动、机械和/或电气方式(联合地或单独地)为冲击工具产生相应的冲击力，以用于冲击工具。
在本发明的一种改进方案中可以规定，驱动装置和止动装置彼此分开地构造和布置。
在一种改进方案中，还可以设置用于固定曲轴的可旋转的紧固装置，其中，所述止动装置布置并且构造成用于止动曲轴的紧固装置。
在本发明的一种改进方案中，可以进一步规定，紧固装置具有紧固法兰，该紧固法兰可通过于止动装置、优选地可通过于在外围区域上接合在紧固法兰上的止动装置而固定。
在一种改进方案中，还可以规定，驱动装置布置和设计成使紧固装置旋转，优选地使所述紧固装置绕紧固装置的输入轴旋转。紧固装置的输入轴可以是驱动装置(例如电动机)的输出轴。
紧固装置可以优选地布置在驱动装置的输出轴和曲轴之间。
在本发明的一种改进方案中，可以设置优选包括微处理器的开环和/或闭环控制装置，以便实现和/或同步驱动装置和/或控制装置的控制器和/或至少一个冲击工具的控制器的旋转运动。
可以设置一种开环和/或闭环控制装置，其包括止动装置的控制器、驱动装置的控制器和/或至少一个冲击工具的控制器。
代替微处理器，也可以规定，设置用于实现开环和/或闭环控制设备的任何其它设备，例如，电路板上的离散电子部件的一个或多个布置、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路(ASIC)或某些其它可编程电路(例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑布置(PLA))和/或市售计算机。
本发明还涉及一种具有程序代码的计算机程序，当程序在开环和/或闭环控制装置上执行时，特别是在微处理器上执行时，该计算机程序用于执行上述方法。
根据本发明的设备的一些部件在结构上可以基本上对应于根据EP1716260B1的设备，因此，EP1716260B1的公开内容整体通过引用并入本公开。
下面将基于附图更详细地描述本发明的示例性实施例。
附图分别示出了优选的实施例，在附图中彼此结合地示出了本发明的各个特征。示例性实施例的特征还可以与相同示例性实施例的其它特征分开地实现，并且因此可以被本领域技术人员容易地与其它示例性实施例的特征组合，以形成进一步的有意义的组合和子组合。
在附图中，功能相同的元件由相同的附图标记表示。
附图说明
在附图中，在每种情况下均示意性地：
图1示出了根据本发明的用于执行第一实施例中的方法的设备的整体图。
图2示出了根据本发明的方法的流程图。
图3示出了根据本发明的用于实施第二实施例中的方法的设备的部分的透视图。
图4以放大图示示出如图1中的细节“A”所示的具有两个冲击工具的冲击装置。
图5示出了仅具有一个冲击工具的冲击装置。
图6示出了冲击硬化的过渡半径，在这种情况下，冲击头的冲击压痕沿着环形环绕的过渡半径重叠。
具体实施方式
在图1的整体图中示出的设备在结构上基本上与根据DE3438742C2和EP1716260B1的具有一个或多个冲击装置1的设备相对应，因此仅将在下面更详细地讨论重要部分和与现有技术的不同之处。
该设备具有机床2和驱动装置3。驱动装置3用于使曲轴4沿着旋转方向运动或旋转到冲击位置中。
曲轴4具有连杆轴承轴颈5和主轴承轴颈6，在每种情况下在连杆轴承轴颈和主轴承轴颈之间布置有曲柄臂7。在连杆轴承轴颈5和曲柄臂7之间以及在主轴承轴颈6和曲柄臂7之间、或者通常在曲轴4的横截面之间，形成过渡半径8(见图4至6)。
在曲轴4的朝向驱动装置3的一侧上设有紧固装置9，该紧固装置具有夹紧盘或紧固法兰10。在曲轴4的背离驱动装置3的那侧上，优选地设置尾架形式的支撑件 11，该支撑件11具有另一个紧固装置9，用于可旋转地容纳或可旋转地固定曲轴4。可选地或除了支撑件11之外，可以设置靠背，其定位在旋转对称的位置。
根据本发明，设置接合在紧固装置9的外围区域中的止动装置12。基本上，止动装置12可以布置在设备内的任何期望的位置上，以便向驱动装置3的输出轴、或紧固装置的输入轴13施加止动力(在当前情况下该输入轴与紧固装置9所述输出轴相同)，并因此施加到曲轴4。止动装置12也可以接合在设备的多个位置上。举例来说，用虚线示出了在支撑件11的区域中与紧固装置9接合的止动装置12的第二部分。
止动装置12例如基于仅使用示意性示出的刹车片布置14的非形止动动作。
驱动装置3能够使曲轴4沿着旋转轴线C旋转。本文可以规定，曲轴4的旋转主轴线CKW相对于驱动装置3的旋转轴线C偏心地定位，如图1和图3所示。为此，优选可以在紧固装置9的区域中设置对准装置17(见图3)。在此可以规定，对准装置17移位分别要硬化的轴颈5、5′、6、6′的中心轴线，使得轴颈5、5′、6、6′的中心轴线位于旋转轴线C上。
特别地，为驱动装置3设置直接驱动器，优选地没有离合器。因此，驱动装置3 的发动机，优选电动机，可以无传动比或无传动地耦接至紧固装置9或曲轴4。
下面以示例的方式更详细描述的冲击装置1分别可调节地保持在移位和调节装置15中，以使其适应连杆轴承轴颈5和主轴承轴颈6的位置以及适应曲轴4的长度。
如图1中的双箭头所示，支撑件11也可以设计为可移位的。
图1中示出的两个冲击装置1，尽管基本上可以设置任何数量的冲击装置1，例如也可以仅设置单个冲击装置1。
图2示出基本上由四个步骤(旋转、止动、冲击、释放)组成的方法。
为了优选地包括电动机的驱动装置3的操作，可以使用闭环位置控制，以将曲轴 4旋转到相应的冲击位置，其中，曲轴4优选以步进或钟控的方式旋转。
在曲轴4通过驱动装置3旋转到冲击位置之后，曲轴4首先被止动装置12止动在冲击位置。
随后，通过至少一个冲击工具16将冲击力引入到曲轴4的至少一个过渡半径8 中(参见图4和图5)。
优选地，驱动装置3的控制器和止动装置12的控制器彼此同步，使得止动装置 12仅在曲轴4在冲击位置静止时才止动曲轴4。
此外，还可以使止动装置12的控制器和至少一个冲击工具16(或至少一个冲击装置1)的控制器同步，从而使仅当曲轴4已经被止动在冲击位置时，至少一个冲击工具16引入冲击力到曲轴4的过渡半径8。随后再次释放曲轴4的止动。
随后可以根据需要沿着过渡半径8重复该方法，优选地沿着过渡半径8的圆周或沿环形环绕的过渡半径8完整旋转一圈。也可以设置一个以上的旋转，例如2或3个旋转。但是，不需要执行完整的旋转。
在以期望的方式对过渡半径8进行冲击硬化之后，可以将冲击工具16或整个冲击装置1移动到要硬化的下一个过渡半径8，随后可以沿着以环形环绕的方式围绕轴颈延伸的下一个过渡半径8重复执行该方法(旋转、止动、冲击、释放)。
至少一个冲击工具16或至少一个冲击装置1可以周期性地引入冲击运动或冲击力，例如以0.1Hz至50Hz的定时、优选以0.3Hz至10Hz的定时、尤其优选以0.5Hz 至5Hz的定时、并且非常特别优选地以0.5Hz至3Hz的定时引入冲击运动或冲击力。
可以设置优选地包括微处理器的开环和/或闭环控制装置29以执行该方法。开环和/或闭环控制装置29还可例如包括或实现和/或同步驱动装置3的控制器、止动装置 12的控制器和/或至少一个冲击工具16的控制器。
特别地，可以设置具有程序代码的计算机程序，以便当在开环和/或闭环控制装置29上执行程序时，特别是在微处理器上执行程序时，执行根据本发明的方法。
图3以透视图示出了用于执行根据本发明的方法的另一装置的细节，但是没有冲击装置。在此，图3的设备与图1的设备基本相同，因此以下仅详细说明重要的区别。
再次设置驱动装置3'。然而，在图3的实施例中，止动装置(以不可见的方式) 布置在驱动装置3'内。尽管止动装置优选如图1所示布置，但是止动装置因此也可以容纳在驱动装置3'内。然而，在此仍然规定，止动装置可以与驱动装置3′分开地启动。在图3中，止动装置不是驱动装置3'的组成部分。驱动装置3'可以附加地具有专用的制动装置。
此外，设置了紧固装置9'，其具有紧固法兰10'和固定在其上的面板，该面板具有用于固定曲轴4'的夹紧爪。具有紧固装置9'的夹紧爪的面板可调节地设置在对准装置17上的紧固法兰10'上，由此曲轴4'的纵轴线CKW可相对于驱动轴13’的旋转轴线C移位。
图3的曲轴4'具有不同于图1中的曲轴4的构造，但是基本上同样包括连杆轴承轴颈5'、主轴承轴颈6'和曲柄臂7'。
在图3中(如图1所示)，可以在曲轴4的远离驱动装置3的那一端设置另一个紧固装置9、9'，尽管也可以省略所述另一个紧固装置。
在图4中通过示例更详细地示出了图1的冲击装置1。本发明基本上可以用任何冲击装置1实施。然而，下面描述的冲击装置1是特别合适的。它具有主体18，该主体18可以设置有与要加工的曲轴段的半径相对应的棱柱形的支座，并且优选地具有引导件19，该引导件在两个冲击工具16的支撑平面中对其进行引导，并为它们设置关于围绕偏转单元20的支撑角的相应的角度自由度，这对于适应曲轴4的尺寸条件是有利的。在每种情况下，作为冲击头21一个球布置在两个冲击工具16的前端。中间部分22在冲击活塞23和偏转单元20之间产生连接，该连接将冲击能量传递到冲击工具16。中间部分22也可能被省略。
为了增加冲击的效果，可通过弹簧25通过带有夹紧螺母27的可调节的夹紧螺栓26将夹紧棱镜24紧固在轴颈5、6的远离主体18的那一侧。其它结构解决方案在这里也是可能的。
通过在待加工的曲轴4的整个长度上布置多个冲击装置1，可以根据需要同时加工曲轴4的所有在中心并且可能在偏心延伸的区域。
图5示出了冲击装置1'，其仅配备有一个冲击工具16'。在所示的示例性实施例中，冲击装置1'优选地相对于曲轴4倾斜，在当前要加工的过渡半径8的情况下，特别使得相对于冲击装置1'的纵轴同轴布置的冲击工具16'垂直地冲击要加工的曲轴段的区域。在这种情况下，尽管在每种情况下都可能仅加工一个曲轴段，但另一方面，冲击装置1的结构设计和力的传递更好且更简单。另外，可以通过此工具在直立位置硬化孔端。
已经证明该实施例特别有利地用于非对称曲轴段上，例如曲轴4的端部区域和油孔端。
图6示出了在主轴承轴颈6和曲柄臂7之间的示例性过渡半径8，在这种情况下，已经执行了冲击硬化，使得冲击工具16、16'的冲击头21的冲击压痕28沿以环形环绕的方式围绕主轴承轴颈6延伸的过渡半径8重叠。
为了实现这种类型的冲击硬化，设备的高精度工作或操作是必要的。
特别地，如果将冲击间距设置为较窄，则在随后的冲击期间，冲击头21至少部分地穿透先前冲击的冲击压痕28，由此冲击力可以在曲轴4、4’上施加复位旋转作用。止动装置12可以设计成防止这种旋转运动。尤其有利的是，将止动装置12构造成防止曲轴4、4'逆着驱动装置3、3'的旋转方向旋转。
也可以规定，至少一个冲击装置1设计和构造用于主轴承颈6的过渡半径8的冲击硬化，并且一个冲击装置1设计和配置用于连杆轴承轴颈的过渡半径8的冲击硬化。

Claims (24)

1.一种用于曲轴（4、4'）的过渡半径（8）的冲击硬化的方法，其中，所述过渡半径（8）位于连杆轴承轴颈（5、5'）和曲轴（4、4'）的曲柄臂（7、7'）之间和/或所述过渡半径（8）位于主轴承轴颈（6、6'）与曲轴（4、4'）的曲柄臂（7、7'）之间，其中曲轴（4、4'）首先通过驱动装置（3、3'）沿旋转方向旋转到冲击位置，
其特征在于，
设置止动装置（12），以将曲轴（4、4'）止动在冲击位置上，随后通过至少一个冲击工具（16、16'）将冲击力引入到至少一个过渡半径（8）中。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
为了驱动装置（3、3'）的运行，使用闭环位置控制以将曲轴（4、4'）旋转到冲击位置，其中曲轴（4、4'）以步进或钟控的方式旋转。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
驱动装置（3、3'）的控制器和止动装置（12）的控制器彼此同步，使得止动装置（12）仅在曲轴（4、4'）在冲击位置静止时止动曲轴（4、4'）。
4.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
止动装置（12）的控制器和至少一个冲击工具（16、16'）的控制器是同步的，使得仅在曲轴（4、4'）在冲击位置已经止动时，至少一个冲击工具（16、16'）将冲击力引入到曲轴（4、4'）的至少一个过渡半径（8）。
5.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
驱动装置（3、3'）设计为直接驱动器。
6.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
驱动装置（3、3'）设计为没有离合器的直接驱动器。
7.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
止动装置（12）和驱动装置（3、3'）彼此分开布置。
8.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
止动装置（12）通过止动可旋转的紧固装置（9、9'）间接止动曲轴（4、4'），其中曲轴（4、4'）固定到紧固装置上。
9.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
止动装置（12）通过紧固装置（9、9'）的紧固法兰（10、10'）间接止动曲轴（4、4'），其中曲轴（4、4'）固定到紧固法兰或紧固装置上。
10.根据权利要求8所述的方法，
其特征在于，
止动装置（12）在外围区域内接合在紧固装置（9、9'）上或接合在紧固法兰（10、10'）上。
11.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
止动装置（12）设计成防止曲轴（4、4'）逆着和/或沿着曲轴（4、4'）的旋转方向旋转。
12.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
执行冲击硬化，使得冲击工具（16、16'）的冲击头（21）的冲击压痕（28）沿相应的过渡半径（8）进行重叠，所述过渡半径（8）以环形环绕的方式围绕连杆轴承轴颈（5，5'）和/或主轴承轴颈（6，6'）延伸。
13.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
至少一个冲击工具（16、16'）周期性地进行冲击运动或引入冲击力，以0.1Hz至50Hz的定时进行冲击运动或引入冲击力。
14.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
至少一个冲击工具（16、16'）周期性地进行冲击运动或引入冲击力，以0.5Hz至5Hz的定时进行冲击运动或引入冲击力。
15.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
至少一个冲击工具（16、16'）周期性地进行冲击运动或引入冲击力，以0.5Hz至3Hz的定时进行冲击运动或引入冲击力。
16.一种用于曲轴（4、4'）的过渡半径（8）的冲击硬化的设备，其中，所述过渡半径（8）位于连杆轴承轴颈（5、5'）和曲轴（4、4'）的曲柄臂（7、7'）之间和/或所述过渡半径（8）位于主轴承轴颈（6、6'）与曲轴（4、4'）的曲柄臂（7、7'）之间，所述设备具有用于将曲轴（4、4'）旋转到冲击位置的驱动装置（3、3'），
其特征在于，
设置止动装置（12），以将曲轴（4、4'）止动在冲击位置，其中，此外，还设置至少一个冲击工具（16、16'），以将冲击力引入到在冲击位置的至少一个过渡半径（8）。
17.根据权利要求16所述的设备，
其特征在于，
驱动装置（3、3'）和止动装置（12）彼此分开地形成和布置。
18.根据权利要求16或17所述的设备，
其特征在于，
设置可旋转的紧固装置（9、9'），以固定曲轴（4、4'），其中，止动装置（12）布置并设计为止动曲轴（4、4'）的紧固装置（9、9'）。
19.根据权利要求18所述的设备，
其特征在于，
紧固装置（9、9'）具有紧固法兰（10、10'），该紧固法兰可通过止动装置（12）而止动。
20.根据权利要求18所述的设备，
其特征在于，
紧固装置（9、9'）具有紧固法兰（10、10'），该紧固法兰可通过接合在外围区域中的紧固法兰上的止动装置（12）而止动。
21.根据权利要求18所述的设备，
其特征在于，
驱动装置（3、3'）布置并设计成使紧固装置（9、9'）旋转。
22.根据权利要求18所述的设备，
其特征在于，
驱动装置（3、3'）布置并设计成使紧固装置（9、9'）绕其输入轴（13、13'）旋转。
23.根据权利要求16或17所述的设备，
其特征在于，
设置开环和/或闭环控制装置（29），以实现和/或同步所述驱动装置（3、3'）和/或止动装置（12）的控制器和/或至少一个冲击工具（16、16'）的控制器的旋转运动，其中所述开环和/或闭环控制装置（29）包括微处理器。
24.一种具有程序代码的计算机程序，当在包括微处理器的开环和/或闭环控制装置（29）上执行该程序时，所述计算机程序用于执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法。
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