DE1101108B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines geschmiedeten Kurbelhubes einer halbgebauten Kurbelwelle - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf halbgebaute, geschmiedete Kurbelwellen, insbesondere für Groß diesel motoren. Die Erfindung betrifft das Herstellungsverfahren jener Kurbelhübe, die ein Gewicht bis zu mehreren Tonnen besitzen, und sie betrifft ferner vorteilhafte Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, einen Kurbelhub aus einer geschmiedeten Flachbramme mit höokerartig bis auf die Dicke des Kurbelzapfens einschließlich Bearbeitungszugabe verdicktem Mittelteil zu biegen und den Mittelteil bis auf das Zapfenmaß abzudrehen. Ein solches Verfahren bat verschiedene Nachteile. Die Fasern der äußeren Bereiche der gebogenen Bramme werden beim Abdrehen des Zapfens durchgeschnitten, so daß ein Teil der beabsichtigten Wirkung des Schmiedens, nämlich einen beanspruchungsgerechten Faserverlauf zu erzielen, verlorengeht. Die Dreharbeit selbst ist durch die Trapezform, die der Mittelteil nach dem Biegen besitzt, recht aufwendig. Ferner ist es bei dem bekannten Verfahren notwendig, die die Wangen bildenden Endteile der Bramme verhältnismäßig stark, d. h. um 90° abzubiegen. Hierdurch bilden sich leicht Anrisse im Zugbereich der Biegestellen.

Ferner ist bekannt, bei einem Flachblock als Ausgangsmaterial den Kurbelzapfen durchzusetzen, und auf diese Weise die U-Form des Hubes zu bilden. Die Schenkel des U-förmigen Rohlings werden alsdann unter Verwendung eines Füllstückes mit Druckrichtung gegen dieses in Gesenkräume hinein zur Wangenform flachgeschmiedet. Das Durchsetzverfahren ergibt einen Faserverlauf, bei dem die Faserrichtung in den Wangen sich nicht wesentlich gegenüber dem ursprünglichen Zustand ändert und somit weiter in Richtung der Achse verläuft anstatt senkrecht dazu. Ferner besteht infolge des Durchsetzverfahrens eine unterschiedliche Dichte des Materials im Übergang vom Zapfen zur Wange.

Mit der Erfindung wird bezweckt, ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich trotz eines geringeren Gesamtaufwandes ein gut durchgeschmiedeter Kurbelhub mit einem Faserverlauf herstellen läßt, der dem idealen Faserverlauf nahekommt. Hierzu wird für die Erfindung nicht von dem letzterwähnten Durchsetzverfahren, sondern von dem ersterwähnten Biegeverfahren ausgegangen.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß aus einem Stab zunächst ein gerader Formling mit angenähert formfertigem Kurbelzapfen und nach außen keulenartig verdickten Endteilen geformt wird, danach die Endteile gegen den Kurbelzapfen zur U-Form angebogen und alsdann auf Wangenform flachgeschmiedet werden. Bedeutungsvoll für den Erfolg des erfindungsgemä-Verfahren und Vorrichtung

zur Herstellung eines geschmiedeten

Kurbelhubes einer halbgebauten

Kurbelwelle

Anmelder:
ίο Ruhrstahl Aktiengesellschaft,

Hattingen/Ruhr,

und Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg A. G., Augsburg

Adolf Stodt, Hubbelrath bei Mettmann,
und Adolf Schwartz, Stadtbergen,
sind als Erfinder genannt worden

ßen Verfahrens ist bereits die angegebene Gestalt des Formlings, aus dem der Kurbelhub gebogen wird. Darauf fußend wird dann bei dem an sich bekannten Flachschmieden der Wangen im Gesenk der schon günstig vorbereitete Faserverlauf in den keulenartigen Endteilen derart vollendet, daß die fertigen Wangen einen Faserverlauf allein in deren Längsrichtung haben, und daß an der Biegestelle die Fasern der Kontur der Knie angepaßt sind.

Den Formling kann man aus vollem Material drehen; besser ist es, ihn zu schmieden. Dies kann durch Freiformstreckschmieden oder durch Gesenkschmieden erfolgen. Im letzteren Falle erübrigt sich eine mechanische Nachbearbeitung des Fo-rmlings, bevor er gebogen wird. Besonders vorteilhaft ist es, einen gut verschmiedeten Rundstab auf nahezu den Durchmesser des fertigen Kurbelzapfens vorzudrehen und die keulenartig verdickten Enden anzustauchen.

Das Biegen und Fertigschmieden des Formlings erfolgt vorteilhaft mit SpezialVorrichtungen, die nachfolgend näher beschrieben und deren wesentliche Merkmale in den Unteransprüchen gekennzeichnet sind. Zu diesen Vorrichtungen gehört eine an sich bekannte Biegevorrichtung, bei der an einem Rahmen ein Paar vom Pressenbär beaufschlagte Biegebacken angelenkt sind. Zürn Unterschied gegenüber dieser

z. B. zum Herstellen der Augen von Blattfedern verwendeten bekannten Biegevorrichtung sieht die Erfindung vor, die Drehpunkte der Backenhebel in die neutrale Biegezone zu legen. Auf diese Weise kann die Backengravur die Form der Keulen haben; denn

109 52W239

3 4

ein nennenswertes Gleiten der Backen auf den Keu- "_ einem gut durchgeschmiedeten Rundstab aibgeschnit-

len findet beim Biegen nicht statt. ten und auf den Durchmesser des Kunbelzapfens 11

In den Zeichnungen sind der herzustellende Kurbel- einschließlich dessen Bearbeitungszugabe vorgedreht

hub, der Formling, sowie die Vorrichtungen zu des- ist.

sen Herstellung und Weiterverarbeitung in Beispielen 5 Die Vorbereitung des vollständigen Unterteils 21

veranschaulicht. Es zeigt des Sfauchwerkzeugs erfolgt außerhalb der Presse.

Fig. 1 den Kunbelhub eines Großdieselmotors in Die Unterlage 33 ist nämlich auf einem Verschiebe-

Ansicht, tisch verfahrbar. Man senkt das schmiedewarme Rund-

Fig. 2 den Kurbelhub nach Fig. 1 im Querschnitt stabstück 36 in die Zentrierbüchse 35 hinein, schiebt

nach der Linie II-II, ¹⁰ seitlich die beiden Halibschalen 26 zusammen, stülpt

Fig. 3 eine geschmiedete Rundstange mit gestrichelt den Bandagenring 29 darüber und fährt diesen vollangedeuteten Formungen, ständigen Unterteil 21 genau unter das Oberteil 20.

Fig. 4 eine Vorrichtung zum Anstauchen eines keu- Alsdann hängt man die Stößel 31 lotrecht, so daß sie

lenartigen Endes des Formlinge, - -- beim Absenken des. Pressenibären 23 in. die Ringnut

Fig. 5 die Vorrichtung nach Fig. 4 nach dem Fer- *5 30 eingreifen. Beim weiteren Absenken des Pressen-

tigstauchen des Formlings, baren preßt er den Bandagenring 29 fest auf die bei-

Fig. 6 eine Biegevorrichtung vor dem Biegen des den Halbschalen 26 auf. Während der Pressenbär 23

eingelegten Formlings, dann wieder aufwärts fährt, werden .die Stößel 31 in

Fig. 7 die Vorrichtung nach Fig. 6 nach dem Bie- eine gesicherte Lage hochgeschwenkt. Alsdann wird

gen des Formlings, ²⁰ der Pressenstempel 23 erneut gesenkt, wobei er das

Fig. 8 eine Vorrichtung zum Gesenkschmieden mit gestrichelt gezeichnete Ende des Rundstabstückes 36

eingelegtem gebogenem Formling vor dem Schmie- in die ausgezogen gezeichnete Gestalt des keulenarti-

den, gen Endteils 12 staucht. Der vollständige Unterteil

Fig. 9 eine Vorrichtung ähnlich der nach Fig. 8, 21 wird nunmehr wieder aus der Presse herausgefah-

jedoch zum Gesenkschmieden in einem einzigen Ar- ²5 ren. Nach Lösen des Bandagenringes 29 und damit

beitshub, - ■ ^auch der Kaltschalen 26 kann der halbfertige Form-

Fig. 10 das Hydrauliksystem für die Vorrichtung ling herausgehoben und umgekehrt in die Unterlage

nach Fig. 9. 33 hineingesteckt werden, nachdem dort ein kalotten-

Der Kurbelhub besitzt die Fertiggestalt nach Fig. 1 förmiger Stuhl 37 eingesetzt wurde. Das gestauchte und 2. Dabei ist mit 1 der Kurbelzapfen, und mit 2 3o Ende setzt sich auf denselben auf, so daß die Halbsind die Kurbelwangen mit den Wellenaugen 3 sowie schalen26 mittels des Bandagenringes 29 in der Presse den Spiegeln 4 bezeichnet. . wieder verspannt werden können. Diesen Zustand

Der Formling 10 ist in gestrichelten Umrissen in zeigt Fig. 5. In Fig. 5 sind Unterlagsleisten 38 ange-

Fig. 3 in einer Reihe hintereinanderliegender Stücke deutet, die man zum Lösen des Bandagenringes 30

für dieselbe Kurbelwelle erkennbar. Der Formling 10 35 nach Anheben desselben in den Pfeilrichtungen zwi-

besitzt mittig den Kurbelzapfen 11, der in Durchmes- sehen ihn und die Unterlage bringt,

ser und Länge nahezu den Abmessungen des fertigen In einer entsprechend eingerichteten Schmiede kanu

Kurbelzapfens 1 entspricht. An den Kurbelzapfen 11 der untere, keulenartige Endteil 12 durch einen Ge-

schließen sich beidseitig keulenartige Endteile 12 an. geribäreri zugleich mit dem oberen gestaucht werden

Nach Fig. 3 ist das Ausgangsmaterial ein Rund- 4° oder eine ähnlich wie gemäß Fig. 4 ausgebildete Vorstab 13 vom Außendurchmesser des Formlings. Unter richtung kann von einem Schmiedemanipulator nach Verwendung von Formbärpaaren 14 bzw. 15 werden dem Stauchen des einen Endteils 12 zusammen mit daraus die Formlinge geschmiedet und schließlich an dem Formling gewendet werden, um dann wieder in den Ansätzen 16 abgetrennt. Es ist notwendig, die die Presse eingefahren zu werden, wenn .der andere Schmiedestücke zu überdrehen, bevor sie weiterbe- ⁴⁵ Endteil ^gestaucht wird.

handelt werden. Bei verhältnismäßig kleinen Kurbel- Der hergestellte Formling wird alsdann in eine hüben können an die Stelle der Formibärpaare Gesenk- Biegepresse gebracht. Diese kann mit der Stauchpaare treten, womit die Nachbearbeitung der Form- presse identisch sein, wenn lediglich die zweiteilige linge entfällt. Vorrichtung 20, 21 gegen ein zweiteiliges Werkzeug

Die Herstellung nach Fig. 4 tritt an diejenige von 5° 39, 40 ausgetauscht wird.

Fig. 3, wenn der Formling in .einer Stauchpresse In einer Schwallbenechwanznut 41 des Pressenhergestellt wird. In Fig. 4 ist mit 20 der Oberteil tisches 42 ist ein Biegestuhl 43 festgekeilt, der am und mit 21 der Unterteil einer zweiteiligen Vorrioh- oberen Ende als Halbschale 44 vom Durchmesser des tung bezeichnet. Der Oberteil 20, der mit dem Schwal- Kurbelzapfens 11 des Formlings 10 ausgebildet ist. benschwanzansatz 22 am Pressenbär 23 hängt, besitzt 55 Ferner besteht der untere Teil 40 der Vorrichtung aus die Negativform des Kopfes der keulenartigen End- einem Rahmen 45, der aus einem Paar mit vier Anteile 12. Mit 24 sind Führungsleisten bezeichnet, die kern 46 miteinander verbundenen Platten 47 gebildet mit Führungsnuten 25 des Unterteils 21 übereinstim- wird. Der Rahmen 45 ist durch Zentrienbolzen 48 in men. Der Unterteil 21 besteht aus zwei Halbschalen seiner Lage auf dem Pressentisch 42 gesichert. Am 26, die durch Zapfen 27 zur Kreisform zusammen- 6o Rahmen 45 ist in den Punkten 49 und 50 je ein Hebei gefügt sind. Die Halbschalen 26 haben eine konische 51 drehbar gelagert. An dessen anderem Ende ist mit Mantelfläche 28, auf der ein Bandagenring 29 sitzt. je einem Bolzenpaar eine Biegebacke 52 befestigt, die Die obere Stirnfläche des Bandagenringes 29 ist mit mit einer Nase 53 auf einem Hebel 54 aufliegt, der einer Ringnut 30 versehen, in die ein Paar Stößel 31 von Hand ausgeschwenkt werden kann. Der obere eingreifen, die im Punkt 32 am Oberteil 20 oder, wie 65 Teil 39 der Vorrichtung ist im wesentlichen ein mit gezeichnet, am Pressenbär 23 .angelenkt sind. Die bei- einer Aussparung 55 versehener Druckstempel, desden Halbschalen liegen auf einer gelochten Unterlage sen Breite kleiner ist als der lichte Abstand der An-33 auf. Auf dem Grund des Loches 34 sitzt eine ker 46.

Zentrierbüchse 35 und darin ein Rundstabstück 36, Zum Biegen des Formlings 10 wird er auf den

das in volumetrisch genau berechneter Länge von 70 Biegestuhl 43 aufgelegt und gegebenenfalls durch

(nicht gezeichnete) Hilfsmittel in der Gleichgewichtslage gehalten. Alsdann wird der in den Augen 56 an einem Kran hängende Rahmen 45 von oben über den Formling gesenkt. Die Zentrierstifte 48 greifen dabei in entsprechende Bohrungen, während die Biegebakken 52 sich auf den Formling legen und damit die Sicherungshebel 54 freigeben. Alsdann wird der verschiebbare Pressentisch 42 in die Presse hineingefahren. Beim Absenken des Pressenbären 57 erreicht die Unterfläche des Vorrichtungsteils 39 die Biegebacken u> 52, nimmt dieselben mit und führt dadurch den Biegevorgang des Formlinge 10 durch. Während des Biegevorgangs, dessen Ende in Fig. 7 gezeigt ist, drehen sich die Hebel 51 um die Punkte 49 bzw. 50, die mit dem Biegedrehpunkt des Formlings möglichst zusammenfallen. Dadurch wird erreicht, daß die Biegebakken 52 zwar eine Reibung an den schmiedbaren Unterflächen des Stempels 39, aber praktisch keine Reibung an der Oberfläche des Formlings 10 erfahren. Am Ende des Biegevorgangs nach Fig. 7 dienen die Seitenflächen 58 des Biegestuhles 43 als Begrenzungsfiächen. In Fig. 7 nehmen die Handhebel 54 die Entsicherungslage ein; das heißt, sie sind um den Punkt 59 geschwenkt, um die Biegabacken 52 freizugeben.

Der in zuvor beschriebener Weise gebogene Formling gelangt nun in die Schmiedepresse, die ebenfalls identisch mit der Stauch- bzw. Biegepresse sein kann, wenn man darin die nachfolgend beschriebene Vorrichtung einsetzt.

In Fig. 8 ist der obere Teil 60 der Schmiedevorrichtung mit der Schwalbenschwanzleiste 61 am Pressenbären 62 festgekeilt, während der untere aus zwei Halbschalen 63, einem Bandagenring 64 und einer Unterlage 65 bestehende Teil 66 der Vorrichtung lose auf dem verschiebbaren Pressentisch 67 aufliegt. Die Handhabung der Halbscbalen 63 und des Bandagenringes 64 mit Hilfe der Stößel 68 entspricht der Handhabung der entsprechenden Teile nach Fig. 4. Statt einer Stauchform bilden jedoch die Halbschalen hier ein Untergesenk, wobei das Obergesenk der Vorrichtungsteil 60 mit einer profilierten Unterfläche ist. Der vorgebogene Formling 10' wird in gleicher Weise eingelegt, wie im Zusammenhang 'mit Fig. 4 beschrieben, und dann zunächst seine obere Hälfte fertiggeschmiedet. Die Fertigform der Wange 2 ist gestrichelt ⁴S eingezeichnet. Nach dem Schmieden dieser einen Hälfte des Kurbelhubes wird der Unterteil 66 der Vorrichtung herausgefahren, um in einem nachfolgenden Arbeitsgang mit einer entsprechend anders profilierten Unterlage 65 dann fertiggeschmiedet zu wer- 5<> den. Wie bei dem vorher beschriebenen Stauchen wird auch hier gegebenenfalls ein Schmiedemanipulator verwendet.

Die Vorrichtung nach Fig. 9 ermöglicht es, den gebogenen Formling in einem einzigen Hub fertigzuschmiaden. Die Vorrichtung besteht aus den beiden Teilen 69 und 70, von denen der Teil 69 das Obergesenk mit der Formfläche 71 bildet, während die vorher beschriebene Unterlage ein Gegengesenk bzw. Untergesenk 72 mit einer der Formfläche 71 identischen Formfläche 73 ist. Zwischen dem Ober- und dem Untergesenk liegt ein quer zur Schmiederichtung geteiltes Zwischengesenk. Das Zwischengesenk hat zwei Halbschalen 74 und 75, die den Kurbelzapfen 11 des Formlings 10' umfassen und damit den Formling in; der Vorrichtung haltern. Die eine Halbschale 75 ist durch einen Hydraulikzylinder 76 verschiebbar und die andere Halbschale 74 starr an einem Rahmen 77 befestigt. Der Rahmen nimmt im unteren Teil zwei Preßzylinder 78 sowie einen Rückzugzylinder 79 auf und besitzt ein Paar Führungsnuten 80 zur Aufnahme von Ouerkräfteji des Untergesenkes 72. Die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 9 bedarf keiner 'bessonderen Erklärung.

Die Preßzylinder 78 können an ein selbständiges Hydrauliksystem angeschlossen sein. Zur Erreichung eines sehr genauen Druckausgleiches und damit zur Verhinderung einer Biegebelastung der Halbschalen und 75 ist es jedoch besser, ein Hydrauliksystem nach Fig. 10 anzuwenden. Bei der Anordnung nach Fig. 10 ist ein Preßzylinder 81, aus dem ein Plunger austritt, über eine druckmittelgefüllte Leitung 83 mit einem Zylinder 84 verbunden. Ein Plunger 85 des Zylinders 84 ist an dem Pressenbär 86 mit einer Schwalbenschwanzleiste 87 befestigt, wobei die Leiste Bestandteil eines Plungerfußes 88 ist.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von aus zwei Wangen und dem Kurbelzapfen bestehenden Kurbelhüben für halbgebaute Kurbelwellen durch U-förmiges Anbiegen zweier die Wangen ergebender Endteile eines Stabes gegen einen den Kurbelzapfen ergebenden Mittelteil, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Stab zunächst ein Formling (10) mit angenähert formfertigem Kurbelzapfen (11) und nach außen keulenartig verdickten Endteilen (12) geformt, diese hierauf gegen den Kurbelzapfen zur U-Form angebogen und dann im Gesenk auf Wangenform flachgeschmiedet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formling (10) durch Streckschmieden erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keulenform der Endteile (12) an einem durchgeschmiedeten und überdrehten Rundstab durch Stauchen erzeugt wird.

4. Stauchvorrichtung für das Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch zwei den Stauchraum bildende, durch einen Bandagenring (29) um den Mittelteil des Stabes bzw. Formlings zusammenspannbare Halbschalen (26), die auf eine mit einer Aufnahmebohrung für den freien Endteil des Stabes bzw. Formlings sowie Einsätzen zu dessen Zentrierung (35) und Abstützung (37) versehene Unterlage (33) aufsetzbar sind.

5. Biegevorrichtung für das Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen am Pressentisch abgestützten Stuhl (43) für den Kurbelzapfen sowie einen diesen umgebenden Rahmen (45) mit einem Paar über Schwenkarme (51) an ihm angelenkter Biegebacken (52), die sich von der Bärseite her auf die keulenartigen Endteile des Formlings legen und durch einen mit Gleitflächen versehenen Stempel (39) unter Drehen um ihre Gelenkdrehpunkte (49, 50) niederdrückbar sind, wobei der Gelenkdrehpunkt (49 bzw. 50) jeder Biegebacke mit dem theoretischen Biegezentrum des keulenartigen Endteiles (12) zusammenfällt.

6. Vorrichtung zum Flach- und Gesenkschmieden der Kurbelwangen für das Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei um das Werkstück im Bereich des Kurbelzapfens quer zu seiner Achse zusammenschließbare, die U-Form ausfütternde und durch einen Bandagenring (64) verbindbare Schalen (63), deren dem Bär zugekehrte Seite den einen Teil des Formgesenks für die eine Kurbelwange im Zusammenwirken mit einem am

Bär angebrachten Formgesenkteil (60) bildet, und die auf eine als Widerlager für die andere Kurbelwange ausgebildete Unterlage (65) aufsetzbar sind.

7. Vorrichtung zum Flach- und Gesenkschmieden der Kurbelwangen für das Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Schalen zur Aufnahme des Werkstückes im Bereich des Kurbelzapfens, von denen die eine (74) fest an einem Gestell (70) sitzt, die andere (75) kraftbetätigt und die U-Form ausfütternd quer zur Kurbelzapfenachse zustellbar ist, und die ein Zwischengesenk bilden, gegen das auf der einen Seite ein am Bär angebrachtes Gesenk (69), auf der anderen

Seite ein im Vorrichtungsgestell verschiebbares, hydraulisch angetriebenes und mit einer gleichen Gravur versehenes Gegengesenk (72) wirken.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Antriebszylinder (81) des Gegengesenks (72) vom Bären der Presse über ein hydraulisches Koppelungsgestänge (83 bis 85) angetrieben sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 832 232, 1 042 353;
»Werkstattstechnik und Maschinenbau«, 43. Jg., H. 4, April 1953, S. 150, 151.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

© 109 528/239 2. 61