DE10137437A1

DE10137437A1 - Machining process for piston gudgeon pin borings or connecting rod borings involves using boring spindle offset from theoretical hole center of boring

Info

Publication number: DE10137437A1
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: 2003-02-27
Anticipated expiration: 2021-08-01
Also published as: DE10137437B4

Abstract

The machining process, e.g. for the gudgeon pin boring of a piston (1), involves machining the boring with a boring spindle (4). During the machining, the boring spindle is offset from the theoretical hole center of the boring. In each stage of the process, the boring spindle may be offset in a different direction from the hole center.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Bohrungen wie einer Bolzenbohrung eines Kolbens oder einer Pleuelbohrung sowie eine entsprechende Bohrung wie eine Bolzenbohrung oder eine Pleuelbohrung gemäß den Merkmalen des jeweiligen Oberbegriffes der unabhängigen Patentansprüche. The invention relates to a method for machining bores such as one Bolt bore of a piston or a connecting rod bore and a corresponding one Bore like a bolt bore or a connecting rod bore according to the characteristics of the respective preamble of the independent claims.

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. Pistons for internal combustion engines have bolt holes, the Bolt hole receives a bolt that connects the piston to the connecting rod. The connecting rod itself also has a corresponding connecting rod bore. Due to the during the Operation of the piston acting forces (tensile and compressive forces) and the resulting resulting deformations of the bolt it is already known, the bolt bore not exactly cylindrical, but with a certain ovality. With so far This ovality was known using a mechanical scanner (especially via a cam) or by permanent control pulses generated by which the machining tool (in particular a boring bar) was deflected in addition to linear locomotion. With these known However, both the machining feed rate and the speed of the Boring bar can be significantly reduced, including the quality of the ovality of the Bolt bore as well as the number in the series production of pistons suffers.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bearbeitung von Bohrungen wie einer Bolzenbohrung eines Kolbens oder einer Pleuelbohrung sowie eine entsprechende Bohrung wie eine Bolzenbohrung oder eine Pleuelbohrung anzugeben, wodurch die eingangs geschilderten Nachteile vermieden werden. The invention is therefore based on the object of a method for processing Bores such as a bolt bore of a piston or a connecting rod bore as well a corresponding hole such as a pin hole or a connecting rod hole specify, whereby the disadvantages described above are avoided.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche gelöst. This task is characterized by the characteristics of each independent Claims resolved.

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 3 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 the method according to the invention it is provided that, for example Bolt hole is machined with a drilling spindle, the drilling spindle during machining to the theoretical hole center of the bolt hole is arranged. With the drilling spindle either the bolt hole is exactly in the The theoretical center of the hole is first introduced and then further processed. Alternatively, it is conceivable that the pin bore in the hubs of the piston Production of the hubs has already been introduced. after the Bolt hole with its theoretical hole center has been made in the hubs 3 drilling spindle, which is driven by suitable means, a linear locomotion out. The bolt bore is machined in such a way that the Bolt bore offset from the theoretical hole center is expanded. Through this Offset the desired expansion amount is achieved so that the bolt hole in an axial direction is expanded while maintaining the required linear shape. The same applies to the connecting rod bore.

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 a further development of the invention, the drilling spindle is in each processing in a different orientation to the theoretical hole center of the hole arranged. This allows a hole to be created in which the center of the hole is offset to the right and left of the theoretical hole center. This will be two Boring movements performed, z. B. at the first movement of the Drilling spindle through the drilling a desired amount of expansion is achieved while during the backward movement of the drilling spindle, in particular out of the bore, the further desired expansion amount achieved and the required linear shape the hole is reached. These back and forth movements of the boring bar can If necessary, be carried out several times, the offset usually being on one level lies, whereby the offset in different levels is not excluded.

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. In a further development of the invention, the offset occurs either by moving the clamped piston or connecting rod in relation to a constant position an adjusting axis of the drilling spindle or by the fixed position of the clamped Piston or the connecting rod with respect to a movement of the actuating axis of the Drill spindle. It is assumed that the piston is clamped and does not change its position during processing. With this constellation, the driven drilling spindle in a position offset from the theoretical center of the hole passed through the bolt hole and in the backward movement in another offset position to the theoretical center of the drill hole led out. Of course, the reverse mode of operation is also conceivable, i. that is the driven drilling spindle maintains its position and the clamped piston is moved relative to the drilling spindle. The same applies to the processing of the Connecting rod.

Eine Bearbeitungseinrichtung zur Ausführung des Verfahrens, auf welches die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, ist im folgenden beschrieben und anhand der Figuren erläutert. A processing device for executing the method on which the However, the invention is not limited, is described below and using the Figures explained.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 einen Kolben in einer Bearbeitungseinrichtung in einer ersten Position, Fig. 1 a piston in a processing device in a first position,

Fig. 2 der Kolben in der Bearbeitungseinrichtung in einer zweiten Position, Fig. 2, the piston in the processing device in a second position,

Fig. 3 eine aufgeweitete Bohrung. Fig. 3 shows an enlarged bore.

In den Fig. 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. In Figs. 1 and 2 is shown schematically a piston 1, which is located in a processing device 2 with several components for machining the pin bore unspecified of the piston 1. The processing device 2 consists essentially of a drive unit 3 , which drives a drill spindle 4 (drill rod or the like) connected to it. On the side opposite the drive unit 3 , the drilling spindle 4 is supported in a tailstock 5 , whereby drilling spindles without a counter bearing can also be used. Furthermore, the processing device 2 has a clamping system 6 , in which the piston 1 is fixed in position during its processing. The reference number 7 denotes an actuating axis of the machining device 2 and the reference number 8 denotes a piston axis of the piston 1 .

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. The piston is now processed as follows:
It is assumed that the pin bore in the piston 1 already exists. It was introduced either during the manufacture of the piston 1 or on the processing device 2 by means of the drilling spindle 4 . The bolt hole was initially arranged in the theoretical center of the hole.

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 Fig. 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 Fig. 1 nach links), um den gewünschten Aufweitungsbetrag in die zweite Richtung zu erzielen. Die Ausgangsposition des Kolbens 1 vor dem zweiten Bearbeitungsschritt ist in Fig. 2 dargestellt. In the machining device 2 according to the figures, the piston 1 can in particular be moved automatically in the X or Y direction via the clamping system 6 . During the first movement in the X direction (when looking at FIG. 1 from left to right), a first drilling movement is carried out in order to provide the desired amount of expansion (offset from the theoretical hole center of the bolt hole). The tensioning system 6 is then adjusted in the Y direction and then the backward movement in the X direction (when looking at FIG. 1 to the left) in order to achieve the desired amount of expansion in the second direction. The starting position of the piston 1 before the second processing step is shown in FIG. 2.

Fig. 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. Fig. 3 shows the steps processed in accordance with the preceding pin bore, the theoretical center of the hole is shown being continuous, while dashed lines and dots the offset is drawn according to the first and second processing step.

Die bisher beschriebene Arbeitsweise gilt im übrigen genauso auch bei der Bearbeitung der Pleuelbohrung. The way of working described so far also applies to the Machining the connecting rod bore.

Claims

1. A method for machining bores such as a bolt bore of a piston or a connecting rod bore, characterized in that the bolt bore or the connecting rod bore is machined with a drilling spindle, the drilling spindle being offset during the machining to the theoretical hole center of the bore.

2. The method according to claim 1, characterized in that the drilling spindle during each processing in a different orientation to the theoretical hole center of the hole is arranged offset.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the offset by moving the clamped piston or connecting rod in relation to one constant position of an adjusting axis of the drilling spindle takes place.

4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the Offset due to constant position of the clamped piston or connecting rod in With reference to a movement of the adjusting axis of the drilling spindle.

5. pin bore of a piston ( 1 ), characterized in that the bore can be machined with a drilling spindle ( 4 ), the drilling spindle ( 4 ) being arranged offset during machining to the theoretical hole center of the bore.