DE2556971C3

DE2556971C3 - Upper tool for pressing straightening crankshafts

Info

Publication number: DE2556971C3
Application number: DE19752556971
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Dipl.-Ing. 3501 Vellmar Augustin
Original assignee: Wilhelm Hegenscheidt GmbH
Current assignee: Hegenscheidt MFD GmbH and Co KG
Priority date: 1975-12-18
Filing date: 1975-12-18
Publication date: 1978-08-24
Also published as: IT1073722B; DE2556971B2; DE2556971A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Oberwerkzeug zum Drückrichten von Kurbelwellen.The invention relates to an upper tool for straightening crankshafts.

Mit der GB-PS 1004962 sind bereits Oberwerkzeuge dieser Gattung bekanntgeworden. Die dort beschriebenen und dargestellten Werkzeuge haben sich jedoch als unbrauchbar erwiesen. Zunächst war man der Auffassung, daß die um den Drückstempel schwenkbaren Richtbacken in der Lage wären, bei gleichzeitig befriedigenden Richtergebnissen Breitentoleranzen der zu richtenden Lagerstelle sowie Durchmessertoleranzen im Durchmesser der beiden Hohlkehlen einer Lagerstelle auszugleichen. Diese Überlegungen erwiesen sich jedoch als falsch. Um ein einwandfreies Schwenken der Rid ;backen um den Drückstempel zu garantieren, ist es erforderlich, daß die Wirklinie der auf die Hohlkehle des Werkstückes einwirkenden Kraft immer einerseits durch den Kreismittelpunkt der Werkstückhohlkehle und andererseits durch den Kreismittelpunkt des Schwenkradius des Druckstempels geht. Hierdurch bedingt sind in der konstruktiven Realisation des Werkzeuges nur kleine Schwenkradien möglich. Dies hat zur Folge, daß schon bei realtiv kleinen Breitenschwankungen der zu richtenden Lagerstelle erhebliche Winkelveränderungen der Drückkraftrichtung auftreten. Bei Veränderung dieses Winkeis verändert sich aber auch die Richtkraft bei gleicher Kraft des Drückstempels (Kniehebelwirkung). Die Veränderung der Richtkräfte ist somit unkontrollierbar, so daß auch bei entsprechend großer Richterfahrung das Richtergebnis nicht vorhergesagt werden kann.Upper tools of this type have already become known with GB-PS 1004962. The tools described and shown there have become however, proved to be unusable. At first it was believed that the pressure ram pivotable straightening jaws would be able, with simultaneously satisfactory straightening results, width tolerances of the bearing to be straightened as well Compensate for diameter tolerances in the diameter of the two fillets of a bearing point. These However, considerations turned out to be wrong. To ensure proper swiveling of the rid; bake around the To guarantee the punch, it is necessary that the line of action of the on the fillet of the workpiece acting force always on the one hand through the center of the circle of the workpiece flute and on the other hand goes through the center of the circle of the swivel radius of the plunger. As a result, the constructive implementation of the tool, only small swivel radii are possible. As a result, already Considerable changes in angle in the case of relatively small fluctuations in width of the bearing to be straightened occur in the direction of the pushing force. If this angle is changed, however, the straightening force also changes with the same force of the ram (toggle lever effect). The change in the directional forces is therefore uncontrollable, so that even with correspondingly large Judging experience the judging result cannot be predicted.

Ein weiterer Nachteil der Werkzeuge des Standes derTcchnik liegt darin, daß z. B. bei in das Werkstück eingestochenen Hohlkehlen, wenn im Rahmen der Fertigungstoleranz unterschiedlich tief eingestochen wurde, auf den Drückstempel Querkräfte ausgeübt werden, die zum Bruch des Drückstempels führen. Um nun cinsatzfähige Werkzeuge zu erhalten, entschloß man sich, diese starr zu bauen; aber auch diese Werkzeuge arbeiten nicht zufriedenstellend. Es ist mit Werkzeugen dieser Art nicht möglich, Brcitcnsehwankungen der zu richtenden Lagerstellc auszugleichen. Weiterhin ist es nicht möglich. Werkstücke mit sowohl radial als auch axial eingestochenen Hohlkehlen zu richten. Außerdem treten auch die bereits bei dem Vorläufer beschriebenen Qucrkriifte auf denAnother disadvantage of prior art tools is that e.g. B. in the workpiece grooved fillets, if inserted to different depths within the manufacturing tolerance transverse forces are exerted on the ram, which lead to the ram breaking. In order to obtain usable tools, it was decided to build them rigidly; but also this Tools do not work satisfactorily. It is not possible with tools of this kind to compensate for the width fluctuations of the bearing position to be straightened. It is still not possible. Work pieces straightening with both radially and axially grooved fillets. In addition, they are already kicking cross-references described in the precursor to the Drückstempel auf. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß die Kraftrichtung der Richtkraft nicht gewählt werden kann.Stamp on. Another disadvantage is that the direction of force of the straightening force cannot be selected.

Funktionsfähige Drückrichtwerkzeuge sind aber in "> der Industrie unentbehrlich, weil die Kurbelwellen heutiger hochbelasteter Motoren in den Übergangshohlkehlen der Lagerstellen meistenteils festgewalzt werden und dieses Festwalzen zu einem Verzug der Kurbelwelle führt. Die Kurbelwelle muß nachgerichi» tet werden. Das bekannie Biegerichten muß hierbei ausgeschlossen werden, weil dies die Dauerfestigkeitssteigerung durch die vorangegangene Festwalzoperation wieder vernichten würde. Hier ist also nur Drückrichten möglich.Functional pressure straightening tools are in "> Indispensable in industry because the crankshafts of today's highly stressed engines are mostly rolled down in the transition fillets of the bearing points and this deep rolling leads to a distortion of the crankshaft. The crankshaft must be readjusted. The well-known bending straightening must be here excluded because this would destroy the increase in fatigue strength caused by the previous deep rolling operation. So here is just Press straightening possible.

i"> Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Oberwerkzeug der eingangs bezeichneten Gattung vorzuschlagen, welches in der Lage ist, Durchmesserund Breitenschwankungen der zu richtenden Lagerstelle auszugleichen, ohne daß sich dadurch der Wirk- -'" winkel oder die skalare Größe der Richtkraft ändert. Hierbei wird davon ausgegangen, daß das bekannte und in der genannten GB-PS 1004962 dargestellte Unterwerkzeug keiner Veränderung bedarf.i "> The invention is thus based on the object to propose an upper tool of the type mentioned at the beginning, which is able to compensate for fluctuations in diameter and width of the bearing point to be straightened without affecting the effective - '"angle or the scalar size of the straightening force changes. It is assumed that the known and shown in the aforementioned GB-PS 1004962 The lower tool does not need to be changed.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst,According to the invention, the object is achieved by

-'> daß die Kontaktflächen Keilflächen sind, die mit einer- '> that the contact surfaces are wedge surfaces that are connected to a senkrecht zur Wirkungsrichtung des Druckstempelsperpendicular to the direction of action of the plunger verlaufenden Ebene einen größeren Winkel als denextending plane has a greater angle than the

Selbsthemmungswinfcel einschließen.Include self-locking winch.

Durch eine solche Maßnahme kann sich die Richt-Hi kraft an innerhalb der zulässigen Toleranz liegende Maßabweichungen des Werkstückes anpassen.By means of such a measure, the directional force can be reduced to within the permissible tolerance Adjust dimensional deviations of the workpiece.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigtThe invention will now be explained in more detail with reference to the drawings. It shows

Fig. 1 ein Oberwerkzeug in Seitenansicht, π Fig. 2 Schnitt A-A durch ein Werkzeug gemäß Fig. 1,1 shows an upper tool in side view, π FIG. 2 section AA through a tool according to FIG. 1,

Fig. 3 Vorderansicht des Werkzeuges,Fig. 3 front view of the tool,

Fig. 4 ein Werkzeug wie Fig. 3, jedoch in Kontakt mit Werkstückzonen unterschiedlichen Durchmes-4» sers.4 shows a tool like FIG. 3, but in contact with workpiece zones of different diameters.

Es sei für die Beschreibung des Aufbaues und der Arbeitsweise des Oberwerkzeuges vorausgesetzt, daß das zu richtende Werkstück - die Kurbelwelle - unterstützt wird von einem Werkzeugunterteil bzw. Un-4-. terwerkzeug, wie es in der GB-PS 1004962 gezeigt ist. Auf dieses bekannte Werkzeugunterteil wird nicht näher eingegangen.It is assumed for the description of the structure and the mode of operation of the upper tool that the workpiece to be straightened - the crankshaft - is supported by a tool lower part or Un-4. ter tool, as shown in GB-PS 1004962 is. This known lower tool part is not discussed in any more detail.

Das Oberwerkzeug kann zusammen mit dem bekannten Unterwerkzeug z. B. auf jeder herkömmli-X) chen Biegerichtpresse zum Drückrichten von Kurbelwellen oder ähnlichen Werkstücken eingesetzt werden. Bei dem Drückrichtoberwerkzeug wird ein Drückstempel 2 von dem Pressenstempel 1 einer üblichen Biegcrichtprcssc derart aufgenommen, daß ■)-> der Drückstempel 2 in einer horizontalen Ebene in jeder beliebigen Richtung über begrenztes Spiel verfügt.The upper tool can be used together with the known lower tool z. B. can be used on any conventional bending straightening press for pressing straightening crankshafts or similar workpieces. In the case of the pressure straightening tool, a Push ram 2 of the press ram 1 of a conventional Biegcrichtprcssc received in such a way that ■) -> the ram 2 in a horizontal plane in limited play in any direction.

In den Driickstempel 2 sind zur Erleichterung der Handhabung des Werkzeuges auf jeder Seite der mi senkrecht zur Zeichenebene stehenden Mittenebene des Werkzeuges zwei in DrückstempelverschieberichlungS wirkende Druckfedern 11 eingelassen. Welche mit den Haltclaschcn 7 der Richtbacken 3 in Wirkverbindung stehen. In den Driickstempel 2 cingeh, brachte Stifte 9. welche in Ausnehmungen 8 der HaI-tclaschcn 7 eingreifen, sorgen dafür, daß die Richtbacken 3 mit iiiren Ha.ltclaschcn 7 von den Druckfedern 11 nicht über ein zugelassenes Maß hinaus inIn the pressure die 2 are to facilitate the Handling of the tool on each side of the middle plane perpendicular to the plane of the drawing of the tool, two compression springs 11 acting in the pressure ram displacement control are embedded. which are in operative connection with the Haltclaschcn 7 of the straightening jaws 3. Pins 9, which engage in recesses 8 of the holding clamps 7, ensure that the straightening jaws 3 with iron holding clamps 7 of the compression springs 11 do not extend beyond a permitted dimension

Drückstempelverschiebericbtung 5 verschoben werden können. Da zwischen der Wirklinie der Federkraft der Drückfedern U und der parallel zu dieser Wirklinie liegenden Linie durch den Berührungspunkt der Stifte 9 mit den Rändern der Ausnehmungen 8 ein Abstand auftritt, entsteht hier also auch ein Moment, welches die Richtbacken 3 dann, wenn sie nicht arbeiten, auf die kleinste Dreite 02 zusammenschiebt. Die weiterhin am Drückstempel 2 angebrachten Blattfedern 10 sorgen in Zusammenarbeit mit den Stiften 9 dafür, daß das nicht arbeitende Werkzeug zusammenhält. Die Blattfedern 10 verhindern also über die Haltelaschen 7, daß die Richtbacken 3 bei einem nicht arbeitenden Werkzeug einfach abfallen. Trotzdem wird die seitliche Bewegungsfähigkeit der Richtbakken 3 und damit der Haltelaschen 7 durch die weichen Blattfedern 10, besonders bei Würdigung der auftretenden sehr großen Spreizkräfte, nicht erwähnenswert beeinflußt.Drückstempelverschiebericbtung 5 are moved can. Since between the line of action of the spring force of the compression springs U and that parallel to this line of action lying line through the point of contact of the pins 9 with the edges of the recesses 8 a Distance occurs, there is also a moment here, which the straightening jaws 3 when they are not working, pushes together to the smallest threesome 02. The leaf springs still attached to the ram 2 10, in cooperation with the pins 9, ensure that the non-working tool holds together. The leaf springs 10 thus prevent the retaining tabs 7 that the straightening jaws 3 fail working tool just fall off. Nevertheless, the lateral mobility of the straightening jaws 3 and thus the retaining tabs 7 by the soft leaf springs 10, especially when appreciating the occurring very large spreading forces, not worth mentioning.

Im folgenden sei nun die Arbeitsweise des Drückrichtoberwerkzeuges näher erläutert.The following is the mode of operation of the upper pressure straightening tool explained in more detail.

In Ausgangsstellung hängt das Orückrichtoberwerkzeug im Aufnahmeteil des PressenstemfVils 1. Eis kann sich in horizontaler Ebene in jeder beliebigen Richtung innerhalb gewisser Grenzen frei bewegen. In dieser Ausgangsstellung ist die Breite ß2 kleinstmöglich. Die Lagerstelle beispielsweise einer Kurbelwelle 6, an welcher die Richtoperation durchgeführt werden soll, wird nun in das dem Oberwerkzeug gegenüberliegende, bekannte Unterwerkzeug eingelegt. Das dem Unterwerkzeug gegenüberliegende Olberwerkzeug ist nun ungefähr auf die zu richtende Lagerstelle ausgerichtet. Der Pressenstempel 1 fährt nun abwärts. Hierbei kommen die Drückwülste 21 in Kontakt mit dem Kurbelwellenlagcrzapfen vom Durchmesser D; der Drückstempel 2 legt sich an die Drückfläche 20 des Pressenstempels 1 an. Ein weiteres radiales Vorfahren des Pressenstempels 1 und damit des Drückstempels 2 bewirkt über die Keilflächen 4 ein Spreizen der Richtbacken 3. Die Keilflächen 4 von Richtbacken 3 und Drückstempel 2 gleiten hierbei aufeinander. Die Neigung der Keilflächen 4 ist hierbei so gewählt, daß die Keilflächen senkrecht zu den Wirklinien der gewünschten Drückrichtung stehen. Hat die zu richtende Lagerstelle beispielsweise die Breite B gemäß Fig. 3, so wird die auf der Wirklinie 16 liegende Pressenkiaft aufgeteilt auf die auf den Wirklinien 15 und 13 liegenden Drückkräfte. Die Wirklinien IS und 13 stehen hierbei genau senkrecht zu den Keilflächen 4. Sie gehen außerdem durch den Kreismittelpunkt des Hohlkehlenquerschnittes. In the starting position, the upper straightening tool hangs in the receiving part of the PressenstemfVils 1. Ice can move freely in a horizontal plane in any direction within certain limits. In this starting position, the width ß2 is the smallest possible. The bearing point, for example of a crankshaft 6, on which the straightening operation is to be carried out, is now placed in the known lower tool opposite the upper tool. The Olber tool opposite the lower tool is now roughly aligned with the bearing point to be straightened. The press ram 1 now moves downwards. Here, the pressure beads 21 come into contact with the crankshaft journal of diameter D; the pressure ram 2 rests against the pressure surface 20 of the press ram 1. A further radial advance of the press ram 1 and thus of the ram 2 causes the straightening jaws 3 to expand via the wedge surfaces 4. The wedge surfaces 4 of the straightening jaws 3 and the ram 2 slide on one another. The inclination of the wedge surfaces 4 is chosen so that the wedge surfaces are perpendicular to the lines of action of the desired pressing direction. If the bearing point to be straightened has, for example, the width B according to FIG. The lines of action IS and 13 are exactly perpendicular to the wedge surfaces 4. They also go through the center of the circle of the fillet cross-section.

Die Lagerbreiten eines Kurbelwellentyps unterliegen einer Toleranz. Gemäß Fig. 3 sei die kleinste Lagerbreite die Breite B und die größte Lageibrcite die Breite ßl. Das Drückrichtoberwerkzeug kann sieb mühelos der Breite öl anpassen. Ein Vorfahren desThe bearing widths of a crankshaft type are subject to a tolerance. According to FIG. 3, the smallest bearing width is the width B and the largest position ibrcite is the width ßl. The upper pressure straightening tool can effortlessly adjust the width of the oil. An ancestor of the

^r> Driickstempels 2 bewirkt über die Keilflächen 4 eine Spreizung der Richtbacken 3 samt der dazugehörigen Haltelaschen 7. Die Spreizung erfolgt so lange, his die Drückwülste 21 in den Hohlkehlen des Kurbelwellenlagers von der Breite ßl anliegen. Auch nun ^The pressure ram 2 spreads the straightening jaws 3 together with the associated retaining tabs 7 via the wedge surfaces 4. The expansion takes place until the pressure bulges 21 are in contact with the grooves of the crankshaft bearing with a width of ßl. Also now

¹⁽¹ kann die nach wie vor auf die Wirklinie 16 liegende Preßkraft aufgeteilt werden in die auf den Wirklinien 12 und 14 liegenden Drückkräfte, wobei die Wirklinien 12 und 14 genau parallel zu den Wirklinien 13 und 15 liegen. Eine Querkraft, welche den Drück- ^{1 (1} , the pressing force still lying on the line of action 16 can be divided into the pressing forces lying on the lines of action 12 and 14, the lines of action 12 and 14 being exactly parallel to the lines of action 13 and 15. A transverse force which causes the pressure

'"· Stempel abscheren könnte, tritt, offensichtlich nicht auf. Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß die auf der Wirklinie 16 liegenden Preßkräfte eine Größenordnung von ca. 50000 daN haben.'"· Could shear stamp occurs, obviously not on. It should be pointed out in this context that those lying on the line of action 16 Compression forces have a magnitude of approx. 50,000 daN.

-" Das Drückrichtoberwerkzeug vermag aber nicht nur Breitenschwankungen der zu richtenden Lagerstelle auszugleichen, sondern kann darüber hinaus auch Durchmesserschwankungen der zu richtenden Lagerstelle ausgleichen. In Fig. 4 hat nun die zu rich-- "The pressure straightening upper tool is not only capable of width fluctuations of the bearing point to be straightened to compensate, but can also fluctuations in diameter of the to be straightened Compensate bearing point. In Fig. 4 the correct

-'"> tende Lagerstelle einerseits den Durchmesser D und andererseits den infolge eines innerhalb der zulässigen Toleranz liegenden tieferen Einstichs der Übergangshohlkehle entstandenen kleineren Durchmesser Dl. Auch dieser Situation kann sich das Drücki ichtober-- '"> tend bearing point on the one hand the diameter D and on the other hand the smaller diameter Dl resulting from a deeper recess in the transition fillet that is within the permissible tolerance.

i;i werkzeug ohne Schwierigkeiten anpassen. Die Wirklinien 18 und 19 der Drückkräfte stehen nach wie vor senkrecht zu den Keilflächen 4 und liegen damit parallel zu den Wirklinien 12 bis 14. Eine Richtungsänderung der Drückkräfte ist also nicht eingetreten.i; i adjust tool without difficulty. The lines of action 18 and 19 of the pressing forces are still perpendicular to the wedge surfaces 4 and are therefore parallel to the lines of action 12 to 14. A change in direction of the pressing forces has not occurred.

ι'· Auch die Größe der Drückkräfte ist unverändert geblieben. Lediglich die Lage der Wirklinie 16 der Preßkraft wurde parallel verschoben in die Lage der Wirklinie 17. Es treten somit auch hier keine Querkräfte auf, die den Drückstempel 2 abscheren könn-ι '· The size of the pressing forces has also remained unchanged. Only the position of the line of action 16 of the pressing force was shifted in parallel to the position of Line of action 17. No transverse forces occur here either, which could shear off the ram 2.

t» ten.kill.

Zusammengefaßt treten also beim Drückrichtoberwerkzeug folgende Vorteile auf:In summary, the following advantages occur with the pressure straightening upper tool:

a) Trotz auftretender Maßabweichungen des Werkstücks gleichbleibende Kraftwirkunga) Despite the occurrence of dimensional deviations in the workpiece, the force remains the same

π · (Größe und Richtung) auf das Werkstück,π (size and direction) on the workpiece,

b) genau definierte Drückrichtung,b) precisely defined pushing direction,

c) Vermeidung von Querkräften auf den Drückstempel, c) Avoidance of lateral forces on the ram,

d) hierdurch bedingt, Vermeidung unterschiedli- >n eher Krafteinwirkung auf die beiden gleichzeitig behandelten Hohlkehlen,d) as a result of this, avoidance of different forces acting on the two at the same time treated fillets,

e) einfacher und fertigungstechnisch sehr einfach zu beherrschender Aufbau.e) simple structure that is very easy to control in terms of production technology.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patentanspruch:Claim:

Oberwerkzeug zum Drückrichten von Kurbelwellen, mit einem Drückstempel und zwei Richtbacken mit bogenförmigen Druckzonen für das Werkstück, wobei die Richtbacken über Kontaktflächen, die spiegelbildlich symmetrisch zu einer in Wirkungsrichtung des Drückstempels sowie senkrecht zur Werkstückachse verlaufenen Ebene angeordnet sind, mit dem Drückstempel in Wirkverbindungstehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen Keilflächen (4) sind, die mit einer senkrecht zur Wirkungsrichtung (5) des Drückstempels (2) verlaufenden Ebene einen größeren Winkel als den Selbsthemmungswinkel einschließen.Upper tool for pressing straightening crankshafts, with a pressing punch and two straightening jaws with arched pressure zones for the Workpiece, with the straightening jaws over contact surfaces that are mirror images of a in the direction of action of the ram and perpendicular to the workpiece axis plane are arranged, are in operative connection with the pressure ram, characterized in that that the contact surfaces are wedge surfaces (4) with a perpendicular to the direction of action (5) of the Push plunger (2) extending plane has a larger angle than the self-locking angle lock in.