DE2643340C2

DE2643340C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Kurbelwelle durch Warmumformung

Info

Publication number: DE2643340C2
Application number: DE2643340A
Authority: DE
Inventors: Gerhard 4000 Düsseldorf Broder
Original assignee: EUMUCO AG fur MASCHINENBAU 5090 LEVERKUSEN DE; Eumuco AG Fuer Maschinenbau 5090 Leverkusen
Current assignee: Eumuco AG fuer Maschinenbau
Priority date: 1976-09-25
Filing date: 1976-09-25
Publication date: 1984-06-28
Also published as: US4094048A; JPS553055B2; DE2643340A1; JPS5348046A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Kurbelwelle mit mindestens zwei Kurbelwangen und dazwischenliegendem Kurbelzapfen durch Warmumformung, wobei von einem stangenförmigen Rohling ausgegangen wird, der in eine Zwischenform spanlos umgeformt wird, die eine für die beiden Kurbelwangen und den Kurbelzapfen gemeinsame Materialanhäufung aufweist, und wobei die Zwischenform in einem Gratspaltgesenk, das eine durch die Längsachsen der Kurbelwelle und des Kurbelzapfens festgelegten Teilungsebene aufweist, fertiggeschmiedet und abgegratet wird.

Beim Warmumformen von Kurbelwellen mit mindestens zwei Kurbelwangen, welche unsymmetrisch zur Achse des Kurbelzapfens liegen, ist im allgemeinen eine Fertigbearbeitung nur dann möglich, wenn die Kurbelwangen einen ausreichenden Abstand voneinander besitzen. Dieser Abstand ermöglicht es, beim Schmieden des Werkstückes zwischen den die Kurbelwangen bildenden Gesenkteilen eine keilförmige Erhebung vorzusehen, deren Abmessungen dem Abstand zwischen den Kurbelwangen entspricht. Unterschreitet dieser Abstand ein vom Material des Gesenks abhängiges Maß, ist man so vorgegangen, die Kurbelwangen zusammenhängend zu schmieden und den für die Endform erforderlichen Zwischenraum zwischen den Kurbelwangen durch spanabhebende Bearbeitung herzustellen. Ein solches Verfahren hat nicht nur den Nachteil, daß das Werkstück nach der Warmumformung einem zusätzlichen Bearbeitungsvorgang mit den hierzu erforderlichen Einspann-, Ausricht- und Transportvorgängen unterworfen werden muß. sondern daß durch die spanabhebende Bearbeitung der Faserverlauf des Werkstückes zerstört wird.

Durch die US-PS 17 17 513 ist es beim Herstellen von Kurbelwellen durch Warmumformen bekannt, von erwärmtem stangenförmigem Material auszugehen, im Bereich der später entstehenden Kurbelhübe, bestehend aus zwei Kurbelwangen mit dazwischenliegendem Kurbelzapfen durch Pressen Material anzuhäufen und diese Zwischenform durch Schmieden im Gesenk und anschließendem Abgraten fertig zu formen, wobei ncber. dem spanlosen Anformen der Materialanhäufungen an der Zwischenform und dem anschließenden Gesenkschmieden und Abgraten das Erzeugen der Zwischen- und Endform in einer Wärme erfolgt. Hierbei liegen die unsymmetrisch zur Achse der Kurbelzapfen bctindlichen Kurbelwangen in einem solchen Abstand voneinander, daß sie getrennt voneinander geschmiedet werden können, wobei keine besonderen Schwierigkeiten bei der Herstellung der demselben Kurbelzapfen benachbarten Kurbelwangen entstehen.

In entsprechender Weise ist es aus der Literaturstelle »Maschinenmarkt«, Würzburg, 82 (1976) 28, S. 465, beim Herstellen von Kurbelwellen mit zwei Kurbelwangen, die über einen Kurbelzapfen miteinander verbunden sind, bekannt, von einem erwärmten Zylinderstück auszugehen und im Bereich der später auszuformenden Kurbelformen eine Materialanhäufung zu schaffen, anschließend durch einen Gesenkschrniedevorgang die Kurbelwelle auszuformen und schließlich abzugraten. Auch hier erlaubt der Abstand der Kurbelwangen voneinander ein Ausschmieden dieser für sich.

Die GB-PS 10 11 893 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Kurbelwellen, bei dem zunächst von einer Vorform ausgegangen wird, bei der der Kurbelzapfen bereits axial versetzt, jedoch länger ist als der fertige Kurbelzapfen und bei der durch axiales Stauchen des ganzen Werkstückes die Endform der Kurbelzapfen in seiner Länge verkürzt wird. Die Verringerung der Länge des Kurbelzapfens erfolgt während des Ausformens der Kurbelwangen. Nach der Zeitschrift »Werk-Stattstechnik und Maschinenbau«, 42. Jg. (1952). Nr. 12, S. 531, ist ein symmetrisches und auch asymmetrisches Anstauchen zur Herstellung kleiner Kurbelwellen bekannt, die jedoch nur mit einer Kurbelwange versehen sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer Kurbelwelle mit mindestens zwei Kurbelwangen und dazwischenliegenden Kurbelzapfen durch Warmumformung zu schaffen, bei dem Kurbelwellen mit geringem Abstand zwischen den Kurbelwangen ausschließlich durch Warmumformen und einfache und wirtschaftliche Weise hergestellt werdevi können. Die Erfindung zeichnet sich bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch aus, daß nach dem Abgraten der zwischen den Kurbelwangen liegende Kurbelzapfen axial gestaucht und gleichzeitig der endgültige Abstand der Kurbelwangen kalibriert wird.

Bei einem solchen Verfahren werden die Kurbelwangen mit einem gegenüber dem Endzustand vergrößerten Abstand voneinander im Gesenk geschmiedet. Das Gesenkschmieden ist unter Einhalten der erforderlichen Abmessungen des Gesenkes für jede Art von Werkstück möglich, da die sich nach dem Gesenkschmieden ergebende Zwischenform des Werkstückes sich nicht an den endgültigen Abstand zwischen den Kurbelwangen halten muß. Nach Abgraten dieser Zwischenform wird der zwischen den Kurbelwangen liegende Formteil gestaucht und gleichzeitig der endgültige Abstand /wischen den Kurbelwangen für die endgültige Werkstückform durch Kalibrieren hergestellt. Auf diese Weise läßt

b5 sich das Werkstück trotz eines geringen Abstandes zwischen den Kurbelwangen durch Warmumformen eines stangenförmigen Ausgangsmaterials herstellen. Die Herstellung läßt sich nicht nur besonders schnell und

wirtschaftlich durchführen, sondern das Werkstück besitzt auch gute Festigkeitseigenschaften.

Zur Durchführung des Verfahrens dient vorteilhaft ein schwimmend gelagerter Kalibriersattel zum Stauchen des zwischen den Kurbelwangen liegenden Kurbelzapfens und zum gleichzeitigen Kalibrieren des endgültigen Abstandes zwischen den Kurbelwangen, wodurch mit einfachen Mitteln die Einhaltung geringer Toleranzen in bezug auf die Endform des Werkstückes erreicht wird.

Auf der Zeichnung ist die Herstellung einer Kurbelwelle nach dem erfindungsgemäßen Verfahren schematisch dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 das stangenförmige Ausgangsmaterial,

F i g. 2 eine Zwischenstufe mit angestauchter Materialanhäufung.

F i g. 3 eine weitere Zwischenstufe des Werkstückes nach dem Gesenkschmieden,

F i g. 4 die Zwischenform des mit dem Gesenkschmieden erzeugten Werkstückes nach dem Abgraten,

F i g. 5 das Stauchen der Zwischenform gemäß F i g. 4 und das gleichzeitige Kalibrieren des endgültigen Abstiindes der Kurbelwange,

F i g. 6 einen Querschnitt durch die Zwischenstufe gemäß der Schnittlinie VI-VI in F i g. 3,

Fig.7 eine Seitenansicht gemäß dem Pfeil VII in Fig. 4.

Fig. 8 anhand eines Querschnittes gemäß der Schnittlinie VIlI-VIlI in Fig.5 die Einspannung des Werkstückes während des Stauchens gemäß F i g. 5 und

Fig.9 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie IX-IX in F ig. 5.

Das ziT Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezi igte Beispiel ist eine Kurbelwelle, die z. B. für einen Einzylinderverbrennungsmotor bestimmt ist und deshalb zwischen den beiden Wellenschäften mit einem exzentrisch versetzten Kurbelzapfen versehen ist, der zwischen zwei Kurbelwangen verläuft. Diese Kurbelwangen sind zugleich als Gegengewichte ausgebildet und liegen in geringem Abstand voneinander, da der Kurbelzapfen nur eine geringe axiale Erstreckung besitzt.

Die Kurbelwelle wird aus einem stangenförmigen Ausgangsmaterial A hergestellt, welches beim Ausführungsbeispiel einen kreisförmigen Querschnitt besitzt und von einer längeren Stange mit vorgegebener Länge abgetrennt worden ist. Es kann sich hierbei um gewalztes Ausgangsmaterial handeln, beispielsweise um eine bestimmte Stahllegierung.

In einer Elektrostauchmaschine wird das Ausgangsmaterial A beim dargestellten Ausführungsbeispiel in der Mitte, d.h. regional, erwärmt und in axialer Richtung gestaucht, so daß sich eine Materialanhfufung B gemäß F i g. 2 ergibt, die etwa rotationssymmetrisch zur Längsachse ausgebildet ist. Diese Zwischenstufe des Werkstückes wird nunmehr im Gesenk einer Reibscheibenspindelpresse geschmiedet, so daß sich die Zwischenform Cgemäß F i g. 3 ergibt.

Bei dieser Zwischenform C sind mit 1 die späteren Wellenschäfte der Kurbelwelle bezeichnet. Rechtwinklig zu diesen und unsymmetrisch zur Achse derselben liegen die mit Gegengewichten versehenen Kurbelwangen 2, zwischen denen ein den späteren Kurbelzapfen bildendes Formteil 3 verläuft. Diese Teile sind von einem Grat 4 umgeben, welcher durch das überschüssige Material gebildet wird, das beim Gesenkschmieden in der Trennebene zwischen dem Unterteil und dem Oberteil des Gesenks austritt. Dieser Grat 4 wird beim nächsten Arbeitsgang entfernt. Fig.4 zeigt die entgratete Zwischenform C.

Die Kurbelwangen 2 besitzen beim Herstellen der Zwischenform C durch Gesenkschmieden einen gegenüber der endgültigen Form vergrößerten Abstand D voneinander, dessen Maß von den Anforderungen des Gesenkschmiedevorganges bestimmt wird. Der endgültige Abstand E welcher bei der Endform F des Werkstückes gemäß F i g. 5 vorhanden ist, ist in F i g. 5 eingezeichnet.

Dieser endgültige Abstand E zwischen den Kurbelwangen 2 des Werkstückes wird durch axiales Stauchen des zwischen den Kurbelwangen 2 liegenden Fornueils 3 erreicht, wie dies in F i g. 5 schematisch dargestellt ist.

Zu diesem Zweck wird das Werkstück im Bereich der Wellenschäfte 1 mittels geteilter Spannbacken 5 eingespannt. Das axiale Stauchen kann gegen einen Festanschlag 6 mittels eines Druckmittelzylinders 7 erfolgen, dessen Kolben 8 über eine Kolbenstange 9 mit einem Träger 10 für die geteilten Spannbacken 5 verbunden ist.

Während des axialen Stauchens des Formteils 3 erfolgt gleichzeitig ein Kalibrieren des endgültigen Abstandes E mittels eines Kalibriersattels 11, der auf einer parallel zur Längsachse des Werkstückes verlaufenden Führungsstange 12 schwimmend gelagert ist.

Sofern die Wärmezufuhr zum stangenförmigen Ausgangsmaterial A zwecks Schaffung der Materialanhäufung B durch axiales Stauchen ausreichend groß gewählt wird, kann sowohl das anschließende Gesenkschmieden als auch das Stauchen des Formteils 3 und Kalibrieren des endgültigen Abstandes E unter Ausnutzung der in der Elektrostauchmaschine zugeführten Wärme durchgeführt werden. Selbstverständlich ist es möglich, Kurbelwellen mit mehreren, gegeneinander versetzten Kurbelzapfen und dementsprechend einer Vielzahl von Kurbelwangen herzustellen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Kurbelwelle mit mindestens zwei Kurbelwangen und dazwischenliegendem Kurbelzapfen durch Warmumformung, bei dem von einem stangenförmigen Rohling ausgegangen wird, der in eine Zwischenform spanlos umgeformt wird, die eine für die beiden Kurbelwangen und den Kurbelzapfen gemeinsame Materialanhäufung aufweist, und bei dem die Zwischenform in einem Gratspaltgesenk, das eine durch die Längsachsen der Kurbelwelle und des Kurbelzapfens festgelegten Teilungsebene aufweist, fertiggeschmiedet und abgegratet wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abgraten der zwischen den Kurbelwangen (2) liegende Kurbelzapfen (3) axial gestaucht und gleichzeitig der endgültige Abstand (E) der Kurbel wangen (2) kalibriert wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß ein schwimmend gelagerter Kalibriersattel (11) zum Stauchen des zwischen den Kurbelwangen (2) liegenden Kurbelzapfens (3) und zum gleichzeitigen Kalibrieren des endgültigen Abstandes (E) zwischen den Kurbelwangen (2) vorgesehen ist.