DE2205513B2 - Verfahren und Vorrichtung zum gleichmäßigen, induktiven Erwärmen von Laufzapfen, Übergangsradien und Anlaufbunden bei gekröpften Wellen, insbesondere Kurbelwellen - Google Patents

Description

40

Bei der induktiven Erwärmung der Laufzapfen, Übergangsradien und Anlaufbunde von gekröpften Wellen, insbesondere Kurbelwellen zum Zwecke der Oberflächenhärtung mit einem induktor, der das Werkstück teilweise umfaßt und bei dem das Werkstück rotiert, wird entsprechend der unterschiedlichen Materialaniiäufung in den angrenzenden Partien die gleichmäßig eingebrachte Wärme unterschiedlich abgeführt.

Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem durch unterschiedliches Kühlen bestimmter zu Überhitzung neigender Partien mit Kühlmittelströmen, die dem Werkstück an beiden Seiten des Induktors unabhängig voneinander regelbar zugeführt werden, wobei die Ströme an den Kurbelzapfen in Abhängigkeit von der Bewegung der Induktoraufhängung sind, die an den Lagerzapfen von einer synchron mit dem Werkstück umlaufenden nockenbestückten Schaltwalze gesteuert wird.

Beim induktiven Härten beispielsweise eines Kurbelzapfens und oder dessen Übergangsradien und oder seiner Anlaufbunde ist es nötig, die der Drehachse der Welle zugekehrte Seite des Kurbelzapfens wegen des größeren Wärmeabflusses durch die Wangen stärker aufzuheizen als die abgekehrte Seite außerhalb der Wangen. Dies kann auf verschiedene Weise erfolgen:

Die gebräuchlichste Verfahrensweise ist, die Leistung des Generators entsprechend den Bedürfnissen des Werkstückes am Umfang des zu härtenden Zapfens, der Hohlkehle oder des Anlaufbundes zu steuern. Sie erfordert einen relativ großen elektrischen Aufwand.

Bei automatisch arbeaenden Härtemaschinen ist es üblich, mehrere Kurbel- bzw. Lagerzapfen gleichzeitig zu erwärmea Da die Wangen der einzelnen Kröpfungen je nach ihrer Anzahl unterschiedliche Winkel zueinander bilden und alle Induktoren aus einem Generator gespeist werden, ist das Verfahren der Leistungssteuerung in diesen Fällen nicht möglich, es sei denn, man verwendet für jeden Induktor einen eigenen Generator, was unwirtschaftlich wäre.

Ein anderes Verfahren besteht darin, die Drehgeschwindigkeit des zu härtenden Zapfens so zu verändern, daß an den Stellen mit großem Wärmebedarf die Drehgeschwindigkeit verlangsamt wird. Dieses relativ einfache Verfahren funktioniert ebenfalls nur bei der Einzelhärtung eines Kurbelzapfens.

Ein Verfahren, das in der DTPS 767 227 beschrieben ist, verwendet einen Kühlstrom an den Stellen, an denen eine Überhitzung infolge zu kleiner Wärmeableitung durch die Wangen auftritt, und die DT-OS 15 83 356 bzw. die DT-AS 15 83 357 zeigen Vorrichtungen, die nach diesem Prinzip arbeiten, nämlich einen Kühlmittelstrom auf die Partien zu buken, die weniger AbküHung durch Wärmeleitung erfahren und diesen Kühlmittelstrom durch die Wangen selbst zu steuern, indem die umlaufende Wange eine als Schwinge ausgebildete Brause in ihrer Stellung zum zu härtenden Zapfen beeinflußt. Dieses Verfahren ist relativ einfach, es wird aber dadurch kompliziert, daß die Wangenform vorgegeben ist und sich nicht der verlangten Form eines Steuernockens für eine exakte Steuerung der Kühlschwinge eignet und außerdem eine unterschiedliche Kühlung zu beiden Seiten eines Lagerzapfens nicht vorsieht.

Die zur Durchführung des anmeldungsgemäßen Verfahrens vorgesehene Vorrichtung vermeidet diesen Nachteil auf relativ einfache Weise, indem sie für die Kühlung der gewünschten Partien an Kurbel- und Lagerzapfen eigens geformte Steuernocken vorsieht, die Ventile für die Beaufschlagung dieser Stellen mit einem Kühlmittel steuern. Auf diese Weise ist es möglich, jede Anzahl von Lagerstellen gleichzeitig zu erwärmen und dabei jeden Induktor entsprechend den vorgegebenen Massen des Werkstücks individuell mit Kühlmittel zu beschicken.

An Hand der Zeichnungen wird das Verfahren gemäß der Erfindung beispielsweise erläutert. Es zeigt

F i g. 1 im Prinzip die Steuerung des Kühlverfahrens beim Aufheizen des Lagerzapfens einer Kurbelwelle,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Kurbelwelle von F i g. I mit angeflanschten Steuernocken,

F i g. 3 im Prinzip eine Steuerung des Kühlverfahrens beim Aufheizen des Kurbelzapfens einer Kurbelwelle,

F1 g. 4 eine Variante zu F i g. 3,

F i g. 5 einen Schnitt durch den Induktor in vergrößertem Maßstab.

In F i g. 1 ist eine mehrfach gekröpfte Kurbelwelle 1 dargestellt, bei der ein Lagerzapfen 16 mit seinen Übergangsradien und Anlaufbunden durch den Induktor 2 gehärtet wird. Der Induktor 2 ist an dem Gehänge 3 befestigt. Durch die unterschiedliche Stellung der Wangen 4 und 3 ist es erforderlich, die beiden links und rechts des Induktors liegenden Partien der Radien und Anlaufbunde unterschiedlich zu kühlen bzw. zu beheizen, was erfindungsgemäß mittels gesteuertem Austre-

ten des Kühlmittels durch die Steuernocken 10.10'. die synchron mit der Welle umlaufen, erfolgt.

Aus der F i g. 5, die einen Schnitt durch den Induktor und einen Teil des zu härtenden Zipfens 16 darstellt, ist ersichtlich, wie das Kühlmittel zu den beiden Seiten durch die Düsen 6, 6' geführt wird. 7 und T sind die wassergekühlten Heizleiter, die mit Dynamoblechen 8 und 8' versehen sind. Die Steuerung der beiden austretenden Kühlmittelströme (Leitungen 6, 6') erfolgt einzeln von zusätzlich auf die Kurbelwelle 1 aufgesetzten Scheiben 9,9' mit einstellbaren Nocken 10, 10', die die Ventile 11 und 11' für das austretende Kühlmittel betätigen.

Wie aus F i g. 1 und 2 ersichtlich, sind auf das Ende der Kurbelwelle 1 zwei runde Scheiben 9, 9' angeflanscht, auf denen jeweils ein Nocken 10, 10' einstellbar befestigt ist. Der Nocken 10 kann kreisförmige, ansteigende oder abfallende Außenkontur besitzen, je nachdem, ob das zugehörige Ventil 11, W eine konstante, zunehmende oder abnehmende Durchflußmenge abgeben soll.

Die Stellung der Nocken wird der jeweiligen Lage der betreffenden Wange zugeordnet. So wird in der in F i g. 5 gezeigten Stellung der Nocken 10, der das Ventil 11 und die Einströmdüse 6 bedient, nicht im Eingriff sein, da die Wange 4 in dieser Stellung viel Wärme abführt. Der Nocken 10'. der das Ventil 11' und die Düse 6' bedient, wird in dieser Stellung voll öffnen, damit eine Überhitzung der nur noch als kleine Schulter vorhandenen Wange 5 verhindert wird. Die Dauer und Intensität des Kühlstrahles wird durch die Länge und Form des Nockens, der der Abmessung und Form der Wange angepaßt ist, bestimmt Falls mehrere Lagerzapfen gleichzeitig gehärtet werden, wird für jede Wange eine Nockenscheibe vorgesehen. Gleichliegende Wangen können unter Umständen von einem Nokken aus bedient werden, sofern das Ventil für ausreichende Menge ausgelegt ist

Etv/as einfacher ist die Steuerung des Kühlmittels beim Aufheizen eines Kurbelzapfens mit Übergangsradien und Anlaufbunden, s. F i g. 3. Hier kann infolge der gleichen seitlich angrenzenden Partien (Wangen der Kurbelwelle) der Kühlmittelstrahl für beide Seiten gleichartig gesteuert werden, was vorteilhaft durch die Vertikalbewegung des Induktors 2 bzw. der 2 Parallelo-

grammgestänge 3 und 3' über den Nocken 12 und das Ventil 11 erfolgt

F i g. 4 zeigt eine andere Aufhängung des Induktors 2 durch ein Parallelogrammgestänge 3 und einen auf einer Säule 14 gleitenden Führungsschlitten 13, der über den Nocken 15 das Ventil 11 betätigt

Hier wird durch entsprechende Form und Größe der Nocken 12 bzw. 15 das Ventil 11 so gesteuert, daß ein gleicher Kühlstrahl durch die beiden Düsen 6, 6' austritt Der Wärmeabfluß ist in diesem FaJl durch die symmetrische Anordnung der Wangen auf jeder Seite derselbe. Dieser Nocken 12 bzw. 15 paßt zu jedem Kurbelzapfen der Welle, er muß allerdings an jedem Aufhängegestänge 3' bzw. Führungsschlitten 13 vorhanden sein, weil die Kröpfungen überlicherweise gegeneinander versetzt sind.

Der Vorteil dieser Steuerung des Kühlmittelstromes liegt in der individuellen Anpassungsmöglichkeit jedes Kühlmittelstromes an die der Aufheizzone benachbarten Massen einer Kurbelwelle. Durch entsprechende Form des Steuernockens und Ventils sind veränderliche Durchflußquerschnitte und damit Ausflußgeschwindigkeiten möglich. Die Steuerung eignet sich sowohl für die Härtung einzelner Lager- oder Kurbelzapfen wie für die Härtung mehrerer Lager- und Kurbelzapfen gleichzeitig in automatisch arbeitenden Härtemaschinen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum gleichmäßigen, induktiven Erwärmen von Lagerzapfen, Übergangsradien und Anlaufbunden gekröpfter Wellen, insbesondere Kurbelwellen, nach dem Gesamtflächen-Umlaufverfahren mit konstanter Leistungsbeaufschlagung der Induktoren, bei dem die HohlkehJen- und Anlaufbundbereiche teilweise gekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Seite eines Induktors dem Werkstück unabhängig voneinander geregelte Kühlmittelmengen zugeführt werden, wobei die Regelung der den Lagerzapfen zuzuführenden Kühlmittelmengen durch eine synchron mit der Kurbelwelle umlaufende Steuerwalze, der den Kurbelzapfen zuzuführenden Kühlmittelmenge durch Aufhängeorgane des Induktors erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch bekennzeichnet, daß die Aufheizung sämtlicher Lagerzapfen. Übergangsradien. Anlaufbunde und Kurbelzapfen gleichzeitig erfolgt.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einem schwenkbaren, an einem Gehänge angeordneten Induktor, gekennzeichnet durch jeder Seite jeden Induktors (2) zugeordnete Düsen, einer synchron mit der Welle umlaufenden Steuerwalze (9.9') mit einstellbaren Nokken (10. 10') zur Betätigung der den KühlmitielzufluB zu den Lagerzapfen (16), ihren Übergangsradien und Anlaufbunden regelnden Ventile (11, 11) und auf das Induktorgehänge (3) aufgesetzte Nokken (12) zur Betätigung der den Kühlmittelzufluß zu den Kurbelzapfen, ihren Übergangsradien und Anlaufbunden regelnden Ventile (11,11).