DE1533958C - Vorrichtung zum Festhalten langgestreckter und gegebenenfalls mit stufenweisen Querschnittsveränderungen versehener Werkstücke - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Festhalten langgestreckter und gegebenenfalls mit stufenweisen Querschnittsveränderungen versehener Werkstücke, insbesondere beim induktiven Oberflächenhärten. Diese Werkstücke können z. B. Nockenwellen für Verbrennungsmotoren oder Achswellen für den Kraftfahrzeugbau sein.

Bei diesen Vorrichtungen wird das Werkstück vorzugsweise an seinen Enden in Einspannelemente eingespannt und während des induktiven Heizvorganges durch Antrieb mindestens eines dieser Einspannelemente um seine Achse gedreht. Ein Einspannelement ist dabei in axialer Richtung verschiebbar ausgebildet. Eine solche Vorrichtung, die zum induktiven Härten von Nockenwellen dient, ist z. B. aus der USA.-Patentschrift 2 794 894 bekannt.

Das dabei angewandte Gesamtflächenumlaufverfahren, bei dem der bzw. die Induktoren gleichzeitig alle induktiv zu härtenden Zonen überdeckt bzw. bei der Anwendung von Schleifeninduktoren bei jeder Werkstückdrehung die zu härtenden Zonen überstreicht, hat sich im allgemeinen gut bewährt. Dieses · Verfahren ist auch bei längeren Werkstücken noch mit befriedigendem Resultat anwendbar, wenn an die Gleichmäßigkeit oder die genaue Lage der Härteschicht entlang der Länge des Werkstückes keine besonders hohen Anforderungen gestellt werden. . Infolge der einseitigen starren Lagerung der Werkstücke erfolgt nämlich die infolge der induktiven Erhitzung eintretende temperaturbedingte Ausdehnung des Werkstückes einseitig, und zwar verschieden stark sowohl bei Werkstücken unterschiedlicher als auch gleicher Länge, so daß bei der induktiven Härtung langer Werkstücke* keine reproduzierbaren Ergebnisse mehr erzielt werden können. Insbesondere an dem dem Festanschlag entgegengesetzten Ende des Werkstückes kann die Grenze der . Erhitzungszone von Werkstück zu Werkstück bei gleicher Länge des kalten Werkstückes um mehrere Millimeter differieren. Nockenförmige Erhöhungen an dem gleichen Werkstückende können somit durch die nicht genau definierte Wärmeausdehnung mit dem Induktor in Berührung gelangen und ihn dadurch zerstören. Ebenso nachteilig ist es, wenn sich der Kopplungsspalt zwischen Induktor und der einen Nockenseite zum Nachteil der anderen Nockenseite verringert, wodurch eine ebenfalls unerwünschte ungleichmäßige induktive Erhitzung und somit Härtung des Nockens eintritt. Bei den heutigen hohen Qualitätsanforderungeri an oberflächengehäTteten Werkstücken für den Kraftfahrzeugbau und den Kraftfahrzeugmotorenbau müssen die aufgezeigten Nachteile beim induktiven Härten vermieden werden. Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, hierfür ein geeignetes Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben. Sie betrifft ein Verfahren zum Festhalten langgestreckter und gegebenenfalls mit stufenweisen Querschnittsänderungen versehener Werkstücke beim induktiven Oberflächenhärten in der Weise, daß die Relativverschiebung zwischen Induktor und Werkstück möglichst gering ist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Werkstücke beidseitig axial nachgiebig eingespannt werden.

Diese Aufgabe wird in der erfinderischen Vorrichtung gelöst durch Anwendung von zwei in der Vorrichtung gegen die Wirkung wenigstens eines Kraftspeichers nachgiebig gelagerten, an den Werkstückenden angreifenden zentrierenden Einspannelementen, welche in Richtung der Werkstücklängserstreckung gleichzeitig aufeinander zu oder voneinander weg verfahrbar und durch ein mechanisches nicht sperrendes Getriebe miteinander verbunden sind; wobei die Verschiebung des einen Einspannelementes eine gleich große oder entgegengesetzt gerichtete Verschiebung des anderen Einspannelementes hervorruft und umgekehrt. Dabei werden die Einspannelemente vorteilhaft durch Körnerspitzen

ίο gebildet.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Einspannelemente von als Kraftspeicher wirkenden Druckfedern gegen die Werkstückenden gedrückt. '

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfinderischen Vorrichtung ist jedes der Einspannelemente mit einer mit ihr verschiebbaren Zahnstange mechanisch verbunden, wobei beide Zahnstangen unter Zwischenschaltung eines Zahnfades übereinander oder nebeneinander angeordnet sind.

Die Erfindung soll nun an Hand der in stark schematisierter Weise die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigenden Abbildung näher. Erläutert werden. Es ist zunächst das Werkstück 1 zu erkennen, das entlang seiner Längserstreckung mit Nocken 2 od. dgl. versehen sein kann. In entsprechender Weise ist dann auch der die gesamte Länge des Werkstückes überdeckende Induktor 3 ausgebildet. Das Werkstück ist beidseitig fest eingespannt gehalten von zwei Pino-• len; deren grundsätzlicher Aufbau besteht aus einem Gehäuse 4 und einer im Gehäuse befindlichen Körnerspitze 5. Die Körnerspitze soll in an sich bekannter Weise entgegen der Kraft einer Druckfeder 6 nachgiebig sein. Jede dieser Pinolen soll in Richtung . der Mittelachse des Werkstückes horizontal verschiebbar sein, wie dies durch die Führungen? angedeutet ist. Jede Pinole ist über ein Gestänge mit einer Zahnstange verbunden. Die Verbindungsstange 8 stellt diese Verbindung zwischen der einen Pinole und der Zahnstange 9 her, während die Vertikalstange 10 und die Horizontalstange 11 die andere Pinole mit der Zahnstange 12 verbinden. Die Horizontalstange 11 soll horizontal verschiebbar sein. Dies ist durch die Lager 13 und 13' angedeutet. Zwischen den Zahnstangen 9 und 12 ist ortsfest ein

'". Zahnrad 14 angeordnet.

Die Funktionsweise der aufgezeigten Vorrichtung dürfte nun leicht erkennbar sein. Wenn nämlich auf die Zahnstange 12 in Richtung des Pfeiles 15 axial eine Kraftwirkung ausgeübt wird, dann werden die Pinolen 5 entgegen der Kraft der Feder 6 auseinan-. dergefahren und geben das Werkstück 1 frei. Die

Einspannung erfolgt in einfacher Weise durch Entspannung der Druckfeder 6.

Durch die beidseitig nachgiebige Lagerung bzw. durch, die vorgeschlagene ,neue Vorrichtung wird erreicht, wie nun an Hand der Abbildung deutlich wird, daß sich das erhitzte Werkstück nach beiden Seiten gleichmäßig ausdehnen kann. Dadurch verbleibt die Mitte des langgestreckten Werkstückes stets unterhalb der Induktormitte, so daß die unvermeidbaren Längenänderungen während des induktiven Erhitzens einmal nicht exzentrisch auftreten und zum anderen bezüglich des Induktors in stark vermindertem Ausmaß, d. h. sie werden auf mindestens die Hälfte verringert. Auf diese Weise kann mit

verhältnismäßig geringem Aufwand die Qualität von oberflächengehärteten langgestreckten Werkstücken wesentlich erhöht werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Festhalten langgestreckter und gegebenenfalls mit stufenweisen Querschnittsveränderungen versehener Werkstücke, insbesondere beim induktiven Oberflächenhärten, *° gekennzeichnet durch zwei in der Vor-. richtung gegen die Wirkung wenigstens . eines Kraftspeichers (6) nachgiebig gelagerte, an den Werkstückenden angreifende zentrierende Einspannelemente (5), welche in Richtung der Werkstücklängserstreckung gleichzeitig aufeinander zu oder voneinander weg verfahrbar sind und durch ein mechanisches, nicht sperrendes Getriebe (9, 12, 14) miteinander verbunden sind, wobei die Verschiebung des einen Einspann- »o elementes eine gleich große, aber entgegengesetzt gerichtete Verschiebung des anderen Einspannelementes hervorruft und umgekehrt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannelemente (5) je durch eine in einem zugehörigen Gehäuse (4) axial verschiebbare Körnerspitze gebildet werden.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannelemente (5) von als Kraftspeicher (6) wirkenden Druckfedern gegen die Werkstückenden gedrückt werden.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Einspannelemente (5) mit einer mit ihr verschiebbaren Zahnstange (9, 12) mechanisch verbunden ist, wobei beide Zahnstangen (9, 12) unter Zwischenschaltung eines Zahnrades (14) übereinander oder nebeneinander angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen