DE102016215277A1 - Method for machining a piston of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines Kolbens (1) einer Brennkraftmaschine, bei dem zumindest eine Kolbenbolzenaufnahme (2) nachbearbeitet wird. Erfindungswesentlich ist hierbei, dass zumindest eine Kolbenbolzenaufnahme (2) ausschließlich durch Schleifen nachbearbeitet wird. Hierdurch lassen sich alle Nachteile eines spanabhebenden Verfahrens ausschließen.The present invention relates to a method for processing a piston (1) of an internal combustion engine, in which at least one piston pin receptacle (2) is reworked. Essential to the invention here is that at least one piston pin receptacle (2) is finished only by grinding. This eliminates all the disadvantages of a machining process.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines Kolbens einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen nach einem solchen Verfahren bearbeiteten Kolben. The present invention relates to a method for machining a piston of an internal combustion engine according to the preamble of
Kolben für Brennkraftmaschinen werden heutzutage üblicherweise gegossen bzw. geschmiedet und besitzen eine Kolbenbolzenaufnahme, in welcher im Betriebszustand ein Kolbenbolzen angeordnet ist, der den Kolben mit einem zugehörigen Pleuel gelenkig verbindet. Die Kolbenbolzenaufnahme wird dabei bereits bei der Herstellung des Kolbens vorgesehen, bspw. mittels eines entsprechenden Schmiedestempels bzw. eines entsprechenden Gießkerns. Ein aus der Gießform bzw. dem Gesenk entnommener Kolben, muss jedoch insbesondere im Bereich der Kolbenbolzenaufnahme, welche üblicherweise auch als Kolbenbolzenbohrung bezeichnet wird, nachbearbeitet werden, um die in diesem Bereich auftretenden hohen Belastungen auch langfristig ertragen zu können. Eine Nachbearbeitung soll insbesondere die in dem Bereich der Kolbenbolzenaufnahme nach dem Gießen bzw. Schmieden noch vorhandenen Fertigungstoleranzen bzw. Oberflächenrauigkeiten ausgleichen bzw. glätten. Hierfür wird üblicherweise ein spanabhebendes Werkzeug, bspw. ein Hobel, eingesetzt. Je geringer jedoch die geforderte Oberflächenrauigkeit sein soll, umso aufwendiger ist die spanende Bearbeitung der Kolbenbolzenaufnahme, wobei in der Regel in mehreren Bearbeitungsschritten von grob nach fein mit mehrfachem Austausch des spanabhebenden Werkzeugs gearbeitet werden muss. Je mehr Bearbeitungsschritte jedoch erforderlich sind, umso teurer wird am Schluss der Kolben. Pistons for internal combustion engines are usually cast or forged today and have a piston pin receptacle, in which a piston pin is arranged in the operating state, which connects the piston articulated with an associated connecting rod. The piston pin receptacle is already provided during the production of the piston, for example by means of a corresponding forging punch or a corresponding casting core. However, a piston removed from the casting mold or the die, in particular in the area of the piston pin receptacle, which is usually referred to as a piston pin bore, must be reworked in order to be able to endure the high loads occurring in this area in the long term. A post-processing should in particular compensate or smooth out the manufacturing tolerances or surface roughness still existing in the area of the piston pin receptacle after casting or forging. For this purpose, usually a chip removing tool, for example. A planer used. However, the lower the required surface roughness should be, the more complex the machining of the piston pin receptacle, which usually has to be worked in several steps from coarse to fine with multiple replacement of the cutting tool. However, the more processing steps required, the more expensive the piston will be.
Trotzdem ist es aufgrund einer gewünschten Reduzierung einer Reibung zwischen dem Kolbenbolzen und der Kolbenbolzenaufnahme erforderlich, sehr feine Oberflächen im Bereich der Kolbenbolzenaufnahme bereitzustellen. Durch eine Reduzierung der Reibung können nämlich ein Kraftstoffverbrauch und darüber auch eine CO2-Emission gesenkt werden. Nevertheless, due to a desired reduction in friction between the piston pin and the piston pin receptacle, it is necessary to provide very fine surfaces in the area of the piston pin receptacle. By reducing friction, fuel consumption and, moreover, CO 2 emissions can be reduced.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für ein Verfahren zur Bearbeitung eines Kolbens einer Brennkraftmaschine eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere Kostenvorteile bringt. The present invention therefore addresses the problem of providing an improved embodiment for a method for machining a piston of an internal combustion engine, which brings cost advantages in particular.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This problem is solved according to the invention by the subject matter of
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zum Nachbearbeiten einer Kolbenbolzenaufnahme an einem Kolben einer Brennkraftmaschine kein spanabhebendes Werkzeug mehr zu verwenden, sondern die Kolbenbolzenaufnahme ausschließlich durch Schleifen nachzubearbeiten. Hierdurch ist es möglich, äußerst feine und glatte Oberflächen vergleichsweise kostengünstig herzustellen, ohne dass bspw. mehrere Bearbeitungsschritte mit dazwischen liegendem Wechsel von spanabhebenden Werkzeugen erforderlich sind. Darüber hinaus steht der Prozess des Schleifens dem zerspanenden Bearbeiten in keiner Weise nach, wobei sogar sämtliche geometrischen Besonderheiten mittels eines entsprechenden Schleifwerkzeugs in gleicher Weise bzw. sogar verbesserter Weise wie mit einem spanabhebenden Werkzeug in die Kolbenbolzenaufnahme einbringbar sind. Durch ein entsprechendes Schleifwerkzeug mit einer Schleifspindel und einem daran längsendseitig angeordneten Schleifkopf lassen sich somit auch nahezu beliebige Formen, neben einem reinen Oberflächenglätten in die Kolbenbolzenaufnahme einschleifen. Mit dem erfindungsgemäßen ausschließlichen Schleifen der Kolbenbolzenaufnahme, kann diese somit schneller, qualitativ hochwertiger und zudem auch kostengünstiger nachbearbeitet werden, so dass das ausschließliche Schleifen der Kolbenbolzenaufnahme einem Zerspanen in allen Bereichen überlegen ist. The present invention is based on the general idea, for reworking a piston pin receptacle on a piston of an internal combustion engine no longer use cutting tool, but post-machining the piston pin receptacle exclusively by grinding. This makes it possible to produce extremely fine and smooth surfaces comparatively inexpensive, without, for example, several processing steps are required with intervening change of cutting tools. In addition, the process of grinding the machining machining in any way, with even all geometric peculiarities by means of a corresponding grinding tool in the same or even improved manner as with a cutting tool in the piston pin receptacle are introduced. By means of a corresponding grinding tool with a grinding spindle and a grinding head arranged on the longitudinal side, it is thus also possible to grind almost any desired shapes into the piston pin receptacle in addition to a pure surface smoothing. With the exclusive grinding of the piston pin receptacle according to the invention, this can thus be reworked faster, of higher quality and also more cost-effective, so that the exclusive grinding of the piston pin receptacle is superior to a cutting in all areas.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung wird in zumindest eine Kolbenbolzenaufnahme des Kolbens zumindest eine Öltasche eingeschliffen. Derartige Öltaschen dienen der Bildung eines Ölreservoirs und dem Schmieren des Kolbenbolzens während des Betriebs des Kolbens. Bislang wurden derartige Öltaschen mit speziellen spanabhebenden Werkzeugen technisch aufwendig in die Kolbenbolzenaufnahme eingebracht. Das Einschleifen zumindest einer solchen Öltasche kann dabei durch ein entsprechend geformtes Schleifwerkzeug nicht nur äußerst genau, sondern zudem auch äußerst kostengünstig bewirkt werden. In gleicher Weise kann selbstverständlich auch zumindest eine Schmierrille in die Kolbenbolzenaufnahme eingeschliffen werden. In an advantageous development of the solution according to the invention, at least one oil pocket is ground into at least one piston pin receptacle of the piston. Such oil pockets serve to form an oil reservoir and lubricate the piston pin during operation of the piston. So far, such oil pockets have been introduced with special machining tools technically complex in the piston pin receptacle. The grinding in at least one such oil pocket can be effected by a suitably shaped grinding tool not only extremely accurate, but also extremely cost-effective. In the same way, of course, at least one lubrication groove can be ground into the piston pin receptacle.
Auch weitere geometrische Sonderformen, wie bspw. eine Ovalität bzw. eine Trompetenform der Kolbenbolzenaufnahme, können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ausschließlich durch Schleifen in die Kolbenbolzenaufnahme eingebracht werden, wobei das Einbringen einer Trompetenform beispielsweise durch ein entsprechendes Neigen einer Rotationsachse eines Schleifwerkzeugs oder eine entsprechende Form des Schleifkopfes erfolgt. Üblicherweise wird dabei ein um seine Rotationsachse rotierendes Schleifwerkzeug verwendet, wobei die Rotationsachse des Schleifwerkzeugs entsprechend den geforderten geometrischen Abmessungen der herzustellenden geometrischen Besonderheiten, wie bspw. Öltaschen oder Ovalitäten, geneigt werden kann. Unter einer Neigung soll hierbei selbstverständlich jegliches Verändern der Rotationsachse verstanden werden. Other geometric special forms, such as an ovality or a trumpet shape of the piston pin receptacle can be introduced by grinding only in the piston pin receiving means of the inventive method, the introduction of a trumpet shape, for example, by a corresponding inclination of a rotational axis of a grinding tool or a corresponding shape of the Grinding head takes place. Usually, a grinding tool rotating about its axis of rotation is used, the axis of rotation of the grinding tool corresponding to the required geometrical dimensions the geometric features to be produced, such as oil pockets or ovality, can be inclined. In this case, of course, any change in the axis of rotation should be understood as inclination.
Der Kolben wird üblicherweise während des Schleifens fixiert, kann aber auch alternativ während der Bearbeitung auch bewegt werden, z.B. um die Ovalitäten oder Ölreservoire einzubringen. Dann würde z.B. das Schleifwerkzeug fixiert sein, sich aber um seine Achse drehend und entsprechend verfährt der Kolben um das Werkzeug. The piston is usually fixed during grinding, but may alternatively be moved during processing, e.g. to bring the ovalities or oil reservoirs. Then, e.g. the grinding tool to be fixed, but turning around its axis and accordingly moves the piston around the tool.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,Show, in each case schematically,
Entsprechend der
Der Kolben
Betrachtet man die
Betrachtet man die
Neben einer solchen Öltasche
Mit dem erfindungsgemäßen Schleifen lassen sich somit sämtliche bislang auch mit einem spanabhebenden Werkzeug einbringbare Sonderformen in die Kolbenbolzenaufnahme
Das ausschließliche Schleifen der Kolbenbolzenaufnahme
Claims (10)
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DE102016215277.7A DE102016215277A1 (en) | 2016-08-16 | 2016-08-16 | Method for machining a piston of an internal combustion engine |
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DE102016215277.7A DE102016215277A1 (en) | 2016-08-16 | 2016-08-16 | Method for machining a piston of an internal combustion engine |
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DE102016215277.7A Withdrawn DE102016215277A1 (en) | 2016-08-16 | 2016-08-16 | Method for machining a piston of an internal combustion engine |
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