DE10137437B4

DE10137437B4 - Method of machining holes

Info

Publication number: DE10137437B4
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: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2021-08-01
Also published as: DE10137437A1

Abstract

Verfahren zur Bearbeitung von Bohrungen wie einer Bolzenbohrung eines Kolbens oder einer Pleuelbohrung eines Pleuels, dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzenbohrung bzw. die Pleuelbohrung mit einer Bohrspindel (4) bearbeitet wird, wobei die Bohrspindel während der Bearbeitung zu der theoretischen Lochmitte der Bohrung versetzt angeordnet ist und der Kolben beziehungsweise das Pleuel während der Bearbeitung eine Linearbewegung in Vorschubrichtung (x) ausführt.method for machining bores such as a pin bore of a piston or a connecting rod bore of a connecting rod, characterized in that the pin bore or the connecting rod bore with a drill spindle (4) is machined, the drill spindle during machining to the theoretical hole center of the hole is offset and the piston or the connecting rod during machining a Linear movement in the feed direction (x) executes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Bohrungen wie einer Bolzenbohrung eines Kolbens oder einer Pleuelbohrung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1.The The invention relates to a method for machining bores such as a bolt bore of a piston or a connecting rod bore according to the features of the preamble of claim 1.

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.piston for internal combustion engines have bolt holes, wherein the pin bore a bolt receives, which connects the piston with the connecting rod. The connecting rod itself also has a corresponding connecting rod hole. Because of during operation of the piston acting forces (Tensile and compressive forces) and the resulting deformations of the bolt is it already known, the pin bore not exactly cylindrical, but with a certain ovality perform. In previously known methods, this ovality was over a mechanical scanning device (in particular via a cam) or generated by permanent control pulses through which the machining tool (especially a boring bar) in addition to linear locomotion was deflected. However, in these known methods must both the machining feed and the speed of the drill rod considerably reduced, among which the quality of the ovality of the pin bore as well as the quantity suffers from mass production of pistons.

Aus der DE 44 42 218 A1 ist eine Feinbohrmaschine zur Erzeugung unrunder Bohrungen bekannt, bei der der Halter für das Werkstück in mindestens einer Richtung mit einer von der jeweiligen Drehzahl des Bohrmeißels bestimmten Frequenz und auf einer durch die zu erzeugende Bohrungsform bestimmten Auslenkungsbahn schwingt.From the DE 44 42 218 A1 a fine boring machine for producing non-circular holes is known in which the holder for the workpiece oscillates in at least one direction at a frequency determined by the respective rotational speed of the drill bit and on a deflection path determined by the bore shape to be generated.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bearbeitung von Bohrungen wie einer Bolzenbohrung eines Kolbens oder einer Pleuelbohrung anzugeben, wodurch die eingangs geschilderten Nachteile vermieden werden.Of the The invention is therefore based on the object, a method for processing of holes such as a pin bore of a piston or a connecting rod hole indicate, thereby avoiding the disadvantages described above become.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.These The object is solved by the features of claim 1.

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 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.at the method according to the invention is provided that, for example the bolt hole is machined with a drill spindle, the Drill spindle during machining to the theoretical hole center of the pin hole is arranged offset. With the drill spindle either the pin bore placed exactly in the theoretical hole center first and then continue processed. Alternatively, it is conceivable that the pin bore in the Hubs of the piston when manufacturing the hubs already introduced has been. After the bolt hole with its theoretical hole center has been introduced into the hubs, leads the drill spindle, which is driven by suitable means, a Linearfortbewegung out. In this case, a machining of the pin bore takes place in such a way that the pin bore offset from the theoretical hole center is widened. By this offset becomes the desired one Achieved expansion amount, so that the pin bore in a Axial direction widened while maintaining the required linear shape becomes. 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 Development of the invention is the drill spindle during each Processing each in a different orientation to the theoretical Hole center of the hole arranged offset. This can be a bore be generated, in which the Bohrmitte each right and left of the theoretical hole center is offset. There are two bore movements executed where z. B. during the first movement of the drill spindle through the bore a desired expansion amount is achieved while in the backward movement the drill spindle in particular out of the bore, the other desired expansion amount achieved and the required linear shape of the bore is achieved. These reciprocating movements of the drill rod can possibly be performed several times, wherein the offset is usually in a plane, wherein the offset is not excluded in different levels.

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 Further development of the invention is either the offset by movement the clamped piston or the connecting rod with respect to a constant Position of an adjusting axis of the drilling spindle or by constant Position of the clamped piston or the connecting rod with respect to a Movement of the adjusting axis of the drilling spindle. It is therefore assumed that the Piston is clamped and while his treatment does not change his position. In this constellation the driven drill spindle becomes in one to the theoretical hole center staggered position passed through the pin bore and during the backward movement in a further offset position to the theoretical Bohrmitte led out of the pin hole. Of course is the reverse operation conceivable, d. h., That the driven Drill spindle maintains its position and the clamped piston is moved relative to the drill spindle. The same applies to the processing of the connecting rod.

Eine Bearbeitungseinrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist im folgenden beschrieben und anhand der Figuren erläutert.A Machining device for execution of the method is described below and with reference to the figures explained.

Es zeigen:It demonstrate:

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

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

3 eine aufgeweitete Bohrung. 3 a widened hole.

In den 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 the 1 and 2 is schematically shown a piston 1 who is in a processing facility 2 with several components for processing the unspecified bolt bore of the piston 1 located. The processing device 2 consists essentially of a drive unit 3 that has an associated drill spindle 4 (Boring bar or the like) drives. On the drive unit 3 opposite side is the drill spindle 4 in a tailstock 5 counter-bearing, whereby drill spindles without counter bearing can be used. Furthermore, the processing device 2 a clamping system 6 on, in which the piston 1 is fixed in position during its processing. With the reference number 7 is an adjusting axis of the processing device 2 and with the reference number 8th a piston axis of the piston 1 designated.

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

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 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 1 nach links), um den gewünschten Aufweitungsbetrag in die zweite Richtung zu erzielen. Die Ausgangsposition des Kolbens 1 vor dem zweiten Bearbeitungsschritt ist in 2 dargestellt.At the processing facility 2 According to the figures, the piston 1 over the clamping system 6 in particular automated in the X or Y direction to be moved. During the first movement in the X direction (when viewing the 1 from left to right) a first bore motion is performed to provide the desired amount of expansion (offset from the theoretical hole center of the pin bore). Subsequently, an adjustment of the clamping system 6 in the Y direction and then the backward movement in the X direction (when viewing the 1 to the left) to achieve the desired amount of expansion in the second direction. The starting position of the piston 1 before the second processing step is in 2 shown.

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. 3 shows the machined according to the previous steps bolt bore, with the theoretical hole center is shown throughout, while dashed and dotted the offset according to the first and second processing step is drawn.

Die bisher beschriebene Arbeitsweise gilt im übrigen genauso auch bei der Bearbeitung der Pleuelbohrung.The So far, the procedure described above also applies in the case of Machining the connecting rod bore.

Claims

Method for machining bores such as a bolt bore of a piston or a connecting rod bore of a connecting rod, characterized in that the bolt bore or the connecting rod bore with a drill spindle ( 4 ), wherein the drilling spindle is offset during machining to the theoretical hole center of the bore and the piston or the connecting rod during machining performs a linear movement in the feed direction (x).

Method according to claim 1, characterized in that the drill spindle ( 4 ) is offset in each case in a different orientation to the theoretical hole center of the bore during each machining.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the offset by movement of the clamped piston or the connecting rod in relation to a constant position of a control axis ( 7 ) of the drill spindle.

A method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the offset by constant position of the clamped piston or the connecting rod with respect to a movement of the adjusting axis ( 7 ) of the drill spindle.