DE102011085442A1 - Verfahren und Werkzeugmaschine zur spanenden Bearbeitung - Google Patents

Verfahren und Werkzeugmaschine zur spanenden Bearbeitung Download PDF

Info

Publication number
DE102011085442A1
DE102011085442A1 DE102011085442A DE102011085442A DE102011085442A1 DE 102011085442 A1 DE102011085442 A1 DE 102011085442A1 DE 102011085442 A DE102011085442 A DE 102011085442A DE 102011085442 A DE102011085442 A DE 102011085442A DE 102011085442 A1 DE102011085442 A1 DE 102011085442A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piston
workpiece
tool
axis
lathe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102011085442A
Other languages
English (en)
Inventor
Volker Gniesmer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KS Kolbenschmidt GmbH
Original Assignee
KS Kolbenschmidt GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KS Kolbenschmidt GmbH filed Critical KS Kolbenschmidt GmbH
Priority to DE102011085442A priority Critical patent/DE102011085442A1/de
Priority to US14/353,943 priority patent/US20150047597A1/en
Priority to PCT/EP2012/067709 priority patent/WO2013060520A1/de
Priority to EP12756487.0A priority patent/EP2771750A1/de
Publication of DE102011085442A1 publication Critical patent/DE102011085442A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/10—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass pistons
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/182—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by the machine tool function, e.g. thread cutting, cam making, tool direction control
    • G05B19/184—Generation of cam-like surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B5/00—Turning-machines or devices specially adapted for particular work; Accessories specially adapted therefor
    • B23B5/36—Turning-machines or devices specially adapted for particular work; Accessories specially adapted therefor for turning specially-shaped surfaces by making use of relative movement of the tool and work produced by geometrical mechanisms, i.e. forming-lathes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/16—Pistons  having cooling means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/16—Pistons  having cooling means
    • F02F3/20—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
    • F02F3/22—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston the fluid being liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/26—Pistons  having combustion chamber in piston head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2215/00—Details of workpieces
    • B23B2215/24—Components of internal combustion engines
    • B23B2215/245—Pistons
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T82/00—Turning
    • Y10T82/10—Process of turning
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T82/00—Turning
    • Y10T82/25—Lathe

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

Zur spanenden Bearbeitung von zumindest einem Werkstück (1) auf einer Drehmaschine, wobei das Werkstück (1) in der Drehmaschine rotiert und der zumindest eine zu bearbeitende Bereich des Werkstücks (1) mit Hilfe zumindest eines Werkzeugs (3) der Drehmaschine bearbeitet wird, wobei das Werkzeug (3) zumindest parallel zur Drehachse (2) des Werkstücks (1) bewegt wird, wird gemäß der Erfindung das Werkzeug (3) parallel zur Drehachse (2) des Werkstücks (1) so bewegt, dass der bearbeitete Bereich des Werkstücks (1) rotationsasymmetrisch bezogen auf die Drehachse (2) des Werkstücks (1) nach der Bearbeitung ausgebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung einen Kühlkanal (7), eine Kolbenwand (13) und eine Brennraummulde (9) eines Kolbens (6) sowie eine Drehmaschine.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur spanenden Bearbeitung von zumindest einem Werkstück auf einer Drehmaschine, wobei das Werkstück in der Drehmaschine rotiert und der zumindest eine zu bearbeitende Bereich des Werkstücks mit Hilfe zumindest eines Werkzeugs der Drehmaschine bearbeitet wird, wobei das Werkzeug zumindest parallel zur Drehachse des Werkstücks bewegt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Drehmaschine zur spanenden Bearbeitung von zumindest einem rotierenden Werkstück mittels zumindest eines Werkzeugs. Ferner betrifft die Erfindung einen Kühlkanal eines Kolbens für eine Brennkraftmaschine zur Kühlung des Kolbens mittels Kühlflüssigkeit, eine Kolbenwand eines Kolbens für eine Brennkraftmaschine und eine Brennraummulde eines Kolbens für eine Brennkraftmaschine.
  • Aus der DE 10 2005 060 547 A1 ist ein Kolben für einen Verbrennungsmotor und ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbens bekannt. Mittels eines ersten Verfahrensschritts wird mit einem Drehwerkzeug eine Verbrennungsmulde mit einer umlaufenden Hinterschneidung und einem umlaufenden Muldenrand in den Kolbenboden eingedreht. In einem zweiten Verfahrensschritt wird zur Herstellung der gerundeten und scharfkantigen Muldenrandbereiche das Drehwerkzeug ausgehend vom Mittelpunkt der Verbrennungsmulde um einen definierten Betrag gradlinig radial nach außen versetzt. Der mittels dieses Verfahrens hergestellte Kolben weist eine rotationssymmetrische Verbrennungsmulde auf, deren Mittelpunkt in der Kolbenlängsachse liegt.
  • Nachteilig bei einem solchen bekannten Verfahren zur Herstellung eines Kolbens ist, dass ausschließlich rotationssymmetrische Bereiche am Werkstück hergestellt werden können. Erst mittels eines weiteren, nachfolgenden Verfahrensschrittes ist es möglich, einen rotationsasymmetrischen Bereich am Werkstück auszubilden. Bekannte Verfahren zur Herstellung eines rotationsasymmetrischen Bereichs sind das Fräsverfahren, beispielsweise das dreidimensionale Fräsen (3D-Fräsen). Des Weiteren ist bekannt, dass ein rotationsasymmetrischer Bereich bei einem Werkstück alternativ direkt mittels eines Urformverfahrens, beispielsweise Gießen, im Rahmen der Herstellung des Werkstückrohlings mit hergestellt wird. Das Fräsenverfahren ist als nachfolgendes Verfahren aufwendig und kostenintensiv. Das Urformverfahren ist gegenüber dem Drehverfahren kompliziert.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine einfache, kostengünstige und schnelle Bearbeitung eines Werkstücks zu ermöglichen, wobei ein Bereich des Werkstücks rotationsasymmetrisch ausgebildet sein soll.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Werkzeug parallel zur Drehachse des Werkstücks so bewegt wird, dass der bearbeitete Bereich des Werkstücks rotationsasymmetrisch bezogen auf die Drehachse des Werkstücks nach der Bearbeitung ausgebildet ist.
  • Vorteilhaft ist, dass mittels eines einzigen Werkzeugs ein Werkstück sowohl rotationsasymmetrisch als auch rotationssymmetrisch bearbeitbar ist. Aufgrund der Zustellung des Werkzeugs parallel zur Drehachse des Werkstücks ist auch die Bearbeitung annähernd ebener Werkstückflächen möglich. Des Weiteren ist vorteilhaft, dass beliebige (rotations-)asymmetrische Formen des Werkstücks bezogen auf die Drehachse des Werkstücks im Rahmen der Herstellung des Werkstücks erzeugbar sind. Ferner ist das Verfahren kostengünstig, schnell durchführbar und einfach auf einer Drehmaschine realisierbar.
  • Das Werkzeug wird bevorzugt auch senkrecht zur Drehachse des Werkstücks bewegt. Die Drehachse ist dabei die Achse, um die das in der Drehmaschine eingespannte Werkstück rotiert.
  • Die Bewegung des Werkzeugs hängt bevorzugt von der Position des Werkzeugs bezogen auf die Position des Werkstücks in der Drehmaschine und/oder von der Drehzahl des Werkstücks während der Bearbeitung, das heißt während der Drehbearbeitung, ab. Indem die Position des Werkzeugs auf die Position des Werkstücks und/oder auf die Drehzahl des Werkstücks angepasst wird, ist es folglich möglich, dass Werkstück rotationsasymmetrisch und/oder rotationssymmetrisch in Bereichen zu bearbeiten. Eine Rotationsasymmetrie ist beispielsweise dadurch möglich zu erzeugen, indem bei einem konstanten Abstand des Werkzeugs zur Drehachse des Werkstücks das Werkzeug so in Richtung Werkstück bewegt wird, dass es bezogen auf den mit einer Rotation umlaufenden Umfang unterschiedlich in Richtung Werkstück zugestellt wird, so dass sich dadurch eine Rotationsasymmetrie an der Oberfläche des Werkstücks ausbildet.
  • Eine Werkstückoberfläche, vorzugsweise eine etwa plane Werkstückoberfläche, wird bevorzugt mittels des Werkzeugs zu einer gewölbten Werkstückoberfläche bearbeitet. Die Wölbung der Werkstückoberfläche kann dabei in Form von einer Tropfenform, Kugelform, Eiform, Kuppenform oder dergleichen bearbeitet sein.
  • Es lässt sich also feststellen, dass übliche und somit nach dem Stand der Technik bekannte Drehbearbeitungen eine Bewegung des Werkzeugs in radialer Richtung des Werkstücks, das heißt senkrecht zur Drehachse des Werkstücks, und in Richtung parallel zur Drehachse des Werkstücks haben. Gemäß der Erfindung wird das Werkzeug neben diesen vorhergehend beschriebenen Bewegungsmöglichkeiten ergänzend während einer Werkstückumdrehung gesteuert in Richtung parallel zur Drehachse ausgelenkt, so dass es zur Erzeugung von Höhenunterschieden auf einer Umfangslänge des Werkstücks kommt. Es wird folglich der normalen Drehbewegung eine gesteuerte Bewegung des Werkzeugs in Werkstückvertikalachsrichtung überlagert, welche dafür sorgt, dass positionsrichtige Höhenunterschiede während einer Werkstückumdrehung realisiert werden.
  • Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer seiner bevorzugten Ausgestaltungen ist es möglich, den Kühlkanal in den Kolben rotationsasymmetrisch bezogen auf die Drehachse des Kolbens einzuarbeiten. Dadurch ist es möglich, dass beim Betrieb eines solchen erfindungsgemäßen Kühlkanals in einer Brennkraftmaschine durch die rotationsasymmetrische Form des Kühlkanals eine bevorzugte und optimale Kühlung des Kolbens möglich ist. Ferner wird dadurch beispielsweise die Stabilität des Kühlkanals und somit des Kolbens verbessert.
  • Der Kolben kann beispielsweise aus Stahl, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen. Ferner kann der Kolben einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein.
  • Ferner ist es mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer seiner bevorzugten Ausgestaltungen möglich einen Kühlkanal mit Kontur, beispielsweise einen ContureKS-Kühlkanal der KS Kolbenschmidt GmbH aus Neckarsulm, herzustellen. Bei einem Kühlkanal mit Kontur variiert bezogen auf den Umfang des Kolbens der Querschnitt des Kühlkanals. Dieser variable Querschnitt beim Kühlkanal mit Kontur wird dadurch gebildet, dass gleitende Übergänge zwischen zwei unterschiedlich hohen Querschnitten in Lauf- und Bolzenrichtung des Kolbens gebildet werden, was eine optimale Anpassung an die Spannungssituation des Kolbens erlaubt. Ferner wird auch die Shakerwirkung der Kühlflüssigkeit, beispielsweise Motoröl, und damit der Wärmetransport bei der oszillierenden Bewegung des Kolbens im Zylinder der Brennkraftmaschine durch größere Höhen des Querschnittsprofil verbessert, wodurch auch mittels der Form des Kühlkanals mit Kontur eine deutliche Temperaturabsenkung des Kolbens im Betrieb in einer Brennkraftmaschine erfolgt.
  • Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer seiner bevorzugten Ausgestaltungen ist es möglich, die Kolbenwand rotationsasymmetrisch bezogen auf die Drehachse des Kolbens zu bearbeiten. Dadurch ist es möglich, dass es zu einer Gewichtsreduzierung des Kolbens, zu einer Steifigkeitsoptimierung der Kolbenwand, zu einer besseren Stabilität des Kolbens und zu einem optimierten Temperaturverhalten während des Betriebs des Kolbens in einer Brennkraftmaschine kommt.
  • Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer seiner bevorzugten Ausgestaltungen ist es möglich, die Brennraummulde rotationsasymmetrisch bezogen auf die Drehachse des Kolbens in den Kolben einzuarbeiten. Dadurch ist es möglich, dass das in Richtung Brennraummulde eingespritzte Luft- und Kraftstoffgemisch beim Betrieb des Kolbens in einer Brennkraftmaschine unabhängig von der Position und Bewegung des Kolbens in der Brennkraftmaschine vorteilhaft vermischt wird. Es kommt somit zu einer optimalen Kraftstoffverbrennung während eines gesamten Bewegungszyklus des Kolbens in der Brennkraftmaschine.
  • Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer seiner bevorzugten Ausgestaltungen ist die Drehmaschine betreibbar.
  • In den Figuren werden bevorzugte Ausgestaltungen gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigen
  • 1: ein Werkstück im Schnitt in einer ausschnittsweise dargestellten Drehmaschine in Seitenansicht,
  • 2: das Werkstück in der Drehmaschine in Draufsicht,
  • 3: einen spanend bearbeiten Kolben im Schnitt in Seitenansicht senkrecht zur Bolzenbohrung,
  • 4: den Kolben im Schnitt in Seitenansicht in Richtung Bolzenbohrung und
  • 5: eine Abwicklung des Kühlkanals.
  • 1 zeigt ein Werkstücks 1 in einer ausschnittsweise dargestellten Drehmaschine in Seitenansicht. In 1 ist dabei im Schnitt das schon spanend bearbeitete Werkstück 1 dargestellt. Der gestrichelt dargestellte Bereich des Werkstücks 1 zeigt das unbearbeitete, das heißt noch nicht spanend bearbeitete, Werkstück 1 in der Drehmaschine vor seiner Bearbeitung auf der Drehmaschine. In 2 ist das Werkstück 1 in der Drehmaschine in Draufsicht dargestellt.
  • Im Folgenden wird das Verfahren zur spanenden Bearbeitung des Werkstücks 1 gemäß 1 und 2 im Detail beschrieben.
  • Zur spanenden Bearbeitung des in 1 gestrichelt dargestellten Werkstücks 1 rotiert das Werkstück 1 mit einer Drehzahl n in der Drehmaschine um eine Drehachse 2.
  • Im Ausführungsbeispiel wird zur spanenden Bearbeitung des sich mit der Drehzahl n sich drehenden, unbearbeiteten Werkstücks 1 ein Werkzeug 3 parallel zur Drehachse 2 des Werkstücks 1 in Bewegungsrichtung k des Werkzeugs 3 während einer Umdrehung des Werkstücks 1 bewegt. Ferner wird das Werkzeug 3 gemäß 2 senkrecht zur Drehachse 2 des Werkstücks 1 bei der Bearbeitung in Bewegungsrichtung l während einer Umdrehung des Werkstücks 1 bewegt. Bevorzugt wird während einer Umdrehung des Werkstücks 1 das Werkzeug 3 parallel zur Drehachse 2 während der spanenden Bearbeitung des Werkstücks 1 bewegt.
  • Das Werkzeug 3 ist im Ausführungsbeispiel als Drehmeißel für eine Drehmaschine ausgebildet.
  • Nachdem das Werkzeug 3 mittels Zustellung in dem zu bearbeiteten Bereich des Werkstücks 1 dieses berührt, wird mit Hilfe des Werkzeugs 3 der Drehmaschine das Werkstück 1 spanend bearbeitet. Dabei hängt die Bewegung des Werkzeugs 3 von der Position des Werkzeugs 3 bezogen auf die Position des Werkstücks 1 in der Drehmaschine und von der Drehzahl n des Werkstücks 1 während der Bearbeitung ab. Mit zunehmendem Abstand von der Drehachse 2 erhöht sich die Umfangsgeschwindigkeit des Werkstücks 1 in der Drehmaschine. Alternativ oder ergänzend lässt sich die Umfangsgeschwindigkeit des Werkstücks 1 in der Drehmaschine an einer bestimmten Stelle des Werkstücks 1 mit Hilfe der Drehzahl n erhöhen oder verringern. Die jeweils darauf angepasste Bewegung des Werkzeugs 3 wird dabei im Ausführungsbeispiel steuerungstechnisch mittels der Drehmaschine realisiert.
  • Mittels dieser angepassten Bewegung des Werkzeugs 3 in Bewegungsrichtungen k und l ist es möglich, dass der spanend bearbeitete Bereich des Werkstücks 1 rotationsasymmetrisch bezogen auf die Drehachse 2 des Werkstücks 1 während und nach der Bearbeitung des Werkstücks 1 ausgebildet wird.
  • Indem das Werkzeug 3 in Bewegungsrichtung k des Werkzeugs 3 parallel zur Drehachse 2 des Werkstücks 1 und in Bewegungsrichtung 1 senkrecht zur Drehachse 2 des Werkstücks 1 bewegt wurde, weist das Werkstück 1 nach der Bearbeitung des Werkstücks 1 somit einen rotationsasymmetrischen Bereich 4 gemäß 1 und 2 auf.
  • Der rotationsasymmetrische Bereich 4 ist gegenüber dem rotationssymmetrischen Bereich gemäß 2 flächig schraffiert dargestellt. Mittels des Werkzeugs 3 wurde somit eine Drehkontur am Werkstück 1 hergestellt, die in Umfangsrichtung des Werkstücks 1 mit konstantem Abstand zur Drehachse 2 einen Höhenunterschied aufweist.
  • Mittels des Verfahrens zur spanenden Bearbeitung des Werkstücks 1 auf einer Drehmaschine wurde die etwa plane, gestrichelt dargestellte unbearbeitete Werkstückoberfläche des Werkstücks 1, das heißt ein zu bearbeitender Bereich des Werkstücks 1, gemäß 1 mittels des Werkzeugs 3 zu einer gewölbten Werkstückoberfläche 5 auf der Drehmaschine gemäß 1 und 2 bearbeitet, die gemäß 1 und 2 auch einen rotationsasymmetrischen Bereich 4 aufweist.
  • 3 und 4 zeigen einen im Ausführungsbeispiel aus Stahl bestehenden fertig hergestellten Kolben 6 für eine Brennkraftmaschine. Gemäß 3 und 4 weist der Kolben 6 einen Kühlkanal 7, eine durch den Kolben 6 durchgehende Bolzenbohrung 8, eine Brennraummulde 9 und ein Ringfeld 10 auf. Das Ringfeld 10 ist dabei vollständig radial um eine Hubachse 12 des Kolbens 6 umlaufend, das heißt über den gesamten Umfang des Kolbens 6, ausgebildet. Die Hubachse 12 des Kolbens 6 ist die Achse, die der Kolben 6 beim Betrieb in einer Brennkraftmaschine durchläuft. Die Hubachse 12 bildet im Ausführungsbeispiel gemäß 3 und 4 eine der Mittelachsen des Kolbens 6. Ferner ist der Kühlkanal 7 in dem Kolben 6 vollständig radial um die Hubachse 12 des Kolbens 6 umlaufend. Der im Ausführungsbeispiel einteilig ausgeführte Kolben 6 weist im Bereich unterhalb des Ringfeldes 10 ein Kühlkanalblech 11 auf, das den Kühlkanal 7 verschließt.
  • Während des Betriebs des Kolbens 6 in der Brennkraftmaschine ist der Kühlkanal 7 mittels Kühlflüssigkeit, beispielsweise Motoröl, und somit auch der Kolben 6 gekühlt.
  • Zur Herstellung eines solchen Kolbens 6 wird der Kolben 6 als Rohteil auf eine in den 3 und 4 nicht dargestellte Drehmaschine eingespannt und mittels eines in den 3 und 4 nicht dargestellten Werkzeugs, beispielsweise eines Drehmeißels oder mehrerer unterschiedlicher Drehmeißel für eine Drehmaschine, spanend bearbeitet, wobei der Kolben 6 in der Drehmaschine rotiert und der zu bearbeitende Bereich des Kolbens 6 mit Hilfe des Werkzeugs der Drehmaschine bearbeitet wird. Dabei wird das Werkzeug bei der Bearbeitung des Werkstückrohteils in Form des Kolbenrohlings im Ausführungsbeispiel zumindest parallel zur Drehachse 2 des Kolbens 6 bewegt. Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 und 4 ist die Drehachse 2 des Kolbens 6, das heißt des Werkstücks, identisch mit der Hubachse 12 des Kolbens 6.
  • Das in der Drehmaschine zur spanenden Bearbeitung des Kolbens 6 verwendete Werkzeug wird dabei so senkrecht und/oder so parallel zur Drehachse 2 des Kolbens 6 bewegt, dass der bearbeitete Bereich des Kolbens 6 rotationsasymmetrisch bezogen auf die Drehachse 2 des Kolbens 6 nach der Bearbeitung auf der Drehmaschine ausgebildet ist. Alternativ ist es möglich, dass bearbeitete Bereiche des Kolbens 6 auch rotationssymmetrisch mittels des Werkzeugs bearbeitet werden.
  • Die auf der Drehmaschine zu bearbeitenden Bereiche des Kolbenrohlings können dabei jeweils eine der späteren, fertig bearbeiteten Form schon vorangepasste Form aufweisen. So ist es beispielsweise möglich, dass die Brennraummulde 9 schon als unbearbeitete Mulde beim Kolbenrohling, das heißt beim Werkstück, vorgegeben ist. Alternativ ist es beispielsweise auch möglich, dass die Brennraummulde 9 rotationssymmetrisch im Kolbenrohling fertig bearbeitet vorgegeben ist und diese erst mittels der spanenden Bearbeitung auf der Drehmaschine rotationsasymmetrisch fertig ausgearbeitet wird.
  • Alternativ ist es möglich, dass die auf der Drehmaschine zu bearbeitenden Bereiche des Kolbenrohlings keine vorangepasste Form aufweisen.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 und 4 ist die Brennraummulde 9 im Kolbenrohling fertig bearbeitet rotationssymmetrisch vor der Bearbeitung auf der Drehmaschine gemäß der Erfindung vorgegeben.
  • Gemäß den 3 und 4 weist der fertig auf der Drehmaschine bearbeitete, hergestellte Kolben 6 in zwei Bereichen des Kühlkanals 7 eine Asymmetrie bezogen auf den radialen Umlauf um die Hubachse 12 auf. Der Kühlkanal 7 ist folglich rotationsasymmetrisch bezogen auf die Drehachse 2 des Kolbens 6 in den Kolben 6 in diesen beiden Bereiche eingearbeitet. Die Asymmetrie ist in den 3 und 4 beim Vergleich der Positionen xp1, xp2 und yp1, yp2 erkennbar. Die Position xp1 weist einen Abstand x1 von der Kante der Kolbenoberseite des Kolbens 6 gemäß 3 auf. Die Position xp2 weist gemäß 4 einen Abstand x2 von der Kante der Kolbenoberseite des Kolbens 6 auf. Die Position yp1 weist einen Abstand y1 gemäß 3 und die Position yp2 weist einen Abstand y2 gemäß 4 von der Mittelachse der Bolzenbohrung 8 auf. Der Kolben 6 weist somit im Bereich seiner Innenseite jeweils eine Asymmetrie auf.
  • Des Weiteren ist es möglich, dass der Kolben 6 eine Asymmetrie in einem Bereich einer in 3 und 4 dargestellten Kolbenwand 13 des Kolbens 6 aufweist. Eine solche rotationsasymmetrisch bezogen auf die Drehachse 2 des Kolbens 6 bearbeitete Kolbenwand 13 ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 und 4 auf der Innenseite des Kolbens 6 dargestellt.
  • Mittels des Werkzeugs der Drehmaschine ist in dem in den 3 und 4 dargestellten Bereich der Kolbenwand 13 die Kolbenwand 13 rotationsasymmetrisch bezogen auf die Drehachse 2 des Kolbens 6 bearbeitet worden, indem ein Bereich der Kolbenwand 13 des Kolbenrohlings gemäß 4 spanend mittels des Werkzeugs an der Position zp2 abgetragen worden ist. Mit Hilfe der Abtragung ist die Wandstärke z2 an der Position zp2 des Kolbens 6 unterhalb der Brennraummulde 9 gemäß 4 verringert worden. In 3 ist an der Position zp1 der nicht abgetragene Bereich mit der Wandstärke z1 dargestellt. Die erzeugte Asymmetrie unterhalb der Brennraummulde 9 im Innenbereich des Kolbens 6 ist beim Vergleich der Positionen zp1, zp2 in den 3 und 4 erkennbar.
  • Ferner ist es möglich, die am Kolbenrohling im Ausführungsbeispiel vorgegebene rotationssymmetrische Brennraummulde 9 zu einer rotationsasymmetrisch bezogen auf die Drehachse 2 des Kolbens 6 ausgebildeten Brennraummulde in den Kolbenrohling einzuarbeiten. Dazu wird das Werkzeug der Drehmaschine bei drehendem Kolbenrohling parallel zur Drehachse 2 des Kolbenrohlings in Richtung Oberfläche der vorgegebenen Brennraummulde 9 so während einer Umdrehung des Kolbenrohlings bewegt, dass sich eine rotationsasymmetrische Brennraummulde nach der Bearbeitung ausbildet. Zur spanenden Bearbeitung der rotationssymmetrischen Brennraummulde 9 muss der Kolbenrohling gegebenenfalls in der Drehmaschine umgespannt werden. Eine solche rotationsasymmetrische Brennraummulde ist in den 3 und 4 nicht dargestellt.
  • 5 zeigt beispielhaft einen Bereich des rotationsasymmetrischen Bereichs des Kolbens 6 in einer Abwicklung. Dazu ist gemäß 5 der Bereich zwischen 0° und 180° in radialer Umlaufrichtung, das heißt im Verlauf über eine Halbseite des Kolbens 6, mit konstantem Abstand zur Hubachse 12 des Kolben 6 abgewickelt worden. Der Kolben 6 wird somit in Umfangsrichtung des Kolbens 6 unter konstantem Abstand zu der Hubachse 12 des Kolbens 6 abgewickelt.
  • Aus der Abwicklung gemäß 5 wird deutlich, dass der Kolben 6 in der Abwicklung zwischen den Positionen yp1 und yp2 weiter zur Position yp1 im Kühlkanal 7 einen rotationsasymmetrischen Verlauf aufweist. Dabei ist der Abstand y1 der Position yp1 gemäß 3 und der Abstand y2 der Position yp2 gemäß 4 jeweils bezogen auf die Mittelachse der Bolzenbohrung 8 gemessen.
  • Die Positionen xp1, xp2 und yp1, yp2 und zp1, zp2 gemäß dem Ausführungsbeispiel aus den 3 und 4 sind nicht auf die beispielhaft dargestellten Positionen im Kolben 6 beschränkt.
  • So ist es beispielsweise alternativ möglich, dass die Positionen xp1, yp1 sich an der Stelle 90° gemäß 4 und die Positionen xp2, yp2 sich an der Stelle 180° gemäß 3 mit jeweils zugehörig spanend bearbeiteten Bereich des Kolbens 6 befinden (nicht in den 3 und 4 dargestellt).
  • Alternativ ist es weiterhin möglich, dass die spanend bearbeiteten Bereiche an den Positionen xp1, xp2 und yp1, yp2 und zp1, zp2 so bearbeitet worden sind, dass ein beliebiger von 3 und 4 abweichender rotationsasymmetrischer Verlauf zwischen den jeweils zueinander korrespondieren Positionen xp1, xp2 und yp1, yp2 und z1, z2 möglich ist (nicht in 3 und 4 dargestellt).
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Werkstück
    2
    Drehachse
    3
    Werkzeug
    4
    rotationsasymmetrischer Bereich
    5
    gewölbte Werkstückoberfläche
    6
    Kolben
    7
    Kühlkanal
    8
    Bolzenbohrung
    9
    Brennraummulde
    10
    Ringfeld
    11
    Kühlkanalblech
    12
    Hubachse (des Kolbens 6)
    13
    Kolbenwand
    n
    Drehzahl
    k
    Bewegungsrichtung (Werkzeug 3)
    l
    Bewegungsrichtung (Werkzeug 3)
    xp1
    Position (im Kolben 6)
    xp2
    Position (im Kolben 6)
    yp1
    Position (im Kolben 6)
    yp2
    Position (im Kolben 6)
    zp1
    Position (im Kolben 6)
    zp2
    Position (im Kolben 6)
    x1
    Abstand
    x2
    Abstand
    y1
    Abstand
    y2
    Abstand
    z1
    Wandstärke
    z2
    Wandstärke
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102005060547 A1 [0002]

Claims (8)

  1. Verfahren zur spanenden Bearbeitung von zumindest einem Werkstück (1) auf einer Drehmaschine, wobei das Werkstück (1) in der Drehmaschine rotiert und der zumindest eine zu bearbeitende Bereich des Werkstücks (1) mit Hilfe zumindest eines Werkzeugs (3) der Drehmaschine bearbeitet wird, wobei das Werkzeug (3) zumindest parallel zur Drehachse (2) des Werkstücks (1) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (3) parallel zur Drehachse (2) des Werkstücks (1) so bewegt wird, dass der bearbeitete Bereich des Werkstücks (1) rotationsasymmetrisch bezog auf die Drehachse (2) des Werkstücks (1) nach der Bearbeitung ausgebildet ist.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (3) senkrecht zur Drehachse (2) des Werkstücks (1) bewegt wird.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Werkzeugs (3) von der Position des Werkzeugs (3) bezogen auf die Position des Werkstücks (1) in der Drehmaschine und/oder von der Drehzahl (n) des Werkstücks (1) während der Bearbeitung abhängt.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Werkstückoberfläche, vorzugsweise eine etwa plane Werkstückoberfläche, mittels des Werkzeugs (3) zu einer gewölbten Werkstückoberfläche (5) bearbeitet wird.
  5. Kühlkanal (7) eines Kolbens (6) für eine Brennkraftmaschine zur Kühlung des Kolbens (6) mittels Kühlflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (7) mittels des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 in den Kolben (6) rotationsasymmetrisch bezogen auf die Drehachse (2) des Kolbens (6) eingearbeitet ist.
  6. Kolbenwand (13) eines Kolbens (6) für eine Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenwand (13) mittels des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 rotationsasymmetrisch bezogen auf die Drehachse (2) des Kolbens (6) bearbeitet ist.
  7. Brennraummulde (9) eines Kolbens (6) für eine Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennraummulde (9) rotationsasymmetrisch bezogen auf die Drehachse (2) des Kolbens (6) mittels des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 in den Kolben (6) eingearbeitet ist.
  8. Drehmaschine zur spanenden Bearbeitung von zumindest einem rotierenden Werkstück (1) mittels zumindest eines Werkzeugs (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmaschine mittels des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 betreibbar ist.
DE102011085442A 2011-10-28 2011-10-28 Verfahren und Werkzeugmaschine zur spanenden Bearbeitung Ceased DE102011085442A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011085442A DE102011085442A1 (de) 2011-10-28 2011-10-28 Verfahren und Werkzeugmaschine zur spanenden Bearbeitung
US14/353,943 US20150047597A1 (en) 2011-10-28 2012-09-11 Method and machine tool for machining a rotationally asymmetrical region
PCT/EP2012/067709 WO2013060520A1 (de) 2011-10-28 2012-09-11 Verfahren und werkzeugmaschine zur spanenden bearbeitung eines rotationsasymmetrischen bereichs
EP12756487.0A EP2771750A1 (de) 2011-10-28 2012-09-11 Verfahren und werkzeugmaschine zur spanenden bearbeitung eines rotationsasymmetrischen bereichs

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011085442A DE102011085442A1 (de) 2011-10-28 2011-10-28 Verfahren und Werkzeugmaschine zur spanenden Bearbeitung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102011085442A1 true DE102011085442A1 (de) 2013-05-02

Family

ID=46826528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011085442A Ceased DE102011085442A1 (de) 2011-10-28 2011-10-28 Verfahren und Werkzeugmaschine zur spanenden Bearbeitung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20150047597A1 (de)
EP (1) EP2771750A1 (de)
DE (1) DE102011085442A1 (de)
WO (1) WO2013060520A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10294887B2 (en) 2015-11-18 2019-05-21 Tenneco Inc. Piston providing for reduced heat loss using cooling media

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005060547A1 (de) 2005-12-17 2007-06-28 Mahle International Gmbh Kolben für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zu seiner Herstellung

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2996804B2 (ja) * 1992-04-30 2000-01-11 オークマ株式会社 偏心形状加工装置
DE10046420B4 (de) * 2000-09-20 2009-05-28 Mahle Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Muldenrandverrundung
DE102006027810A1 (de) * 2006-06-16 2007-12-20 Mahle International Gmbh Verfahren zur Herstellung eines einteiligen Kolbens sowie damit hergestellter Kolben
WO2008033850A1 (en) * 2006-09-11 2008-03-20 Mori Seiki Usa, Inc. Turning method and apparatus
DE102009040084A1 (de) * 2009-09-04 2011-03-10 Mahle International Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005060547A1 (de) 2005-12-17 2007-06-28 Mahle International Gmbh Kolben für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zu seiner Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
US20150047597A1 (en) 2015-02-19
EP2771750A1 (de) 2014-09-03
WO2013060520A1 (de) 2013-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011013067A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor
DE102011013141A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor
DE102008056203A1 (de) Mehrteiliger Kolben für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zu seiner Herstellung
EP1680256A1 (de) Verfahren zur herstellung eines kolbens für einen verbrennungsmotor
DE102011085476A1 (de) Funktionsoptimierte Gestaltung einer Zylinderlaufbuchse
DE102013014346A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor und mittels dieses Verfahrens hergestellter Kolben
DE102014205118A1 (de) Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine
DE102011012941A1 (de) Nockenwelle mit Gewichtsverringerungsmerkmalen und Herstellungsverfahren
DE112011101879T5 (de) Zylinderblock und Verfahren zu dessen Bearbeitung
DE102010054831A1 (de) Gestaltung von Brennraummulden in Kolben für Brennkraftmaschinen
DE2839404A1 (de) Verfahren zum abschraegen der umfangskanten von oeffnungen in der zylinderwand insbesondere einer zweitakt-brennkraftmaschine
DE102008063947B4 (de) Kolben mit standardisiertem Kolbenboden bei variabler Kompressionshöhe
DE102009040084A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor
DE102012111521A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses
DE102015203052A1 (de) Honverfahren zum Formhonen
DE102011085442A1 (de) Verfahren und Werkzeugmaschine zur spanenden Bearbeitung
DE102017215335A1 (de) Zylinderbohrung mit kolbenkinematisch variabler Bohrungsoberfläche, sowie Verfahren zum Herstellen der Zylinderbohrung
DE19743627C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Verengung der Zylinderbohrung einer Zylinderlaufbuchse
DE102014117874A1 (de) Verfahren und Werkstück
EP2976181B1 (de) Verfahren zur herstellung eines kolbens für einen verbrennungsmotor
DE102008014664B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Zylinderlaufbuchse
DE102011085434A1 (de) Kolben und Verfahren zu seiner Herstellung
DE10239379B4 (de) Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks für einen Kraftstoffhochdruckspeicher und Werkstück zur Anwendung des Verfahrens
DE102011081639B4 (de) Gestaltoptimierte Brennraummulde eines Kolbens
EP2976180B1 (de) Verfahren zur herstellung eines kolbens für einen verbrennungsmotor

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final