DE2909417C3 - Verfahren zum Fräsen von Kurbelwellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fräsen von Kurbelwellen, bei dem von einem Kurbelwellenende zum anderen fortschreitend in aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten gefräst wird, bei dem weiters in einem Arbeitsgang mit dem Fräsen eines jeden Zapfens ein Fräsen der an diesen Zap;'<;n anschließenden Kurbelwangen-Seitenfiächen erfolgt und bei dem schließlich während der Abstützung ;ines Mittellagerzapfens durch eine Lünette od. dgl. der der Lünette od. dgl. benachbarte Hubzapfen und der nächste Mittellagerzapfen gefräst werden.

Gemäß der DE-PS 22 08 593 gibt es bereits ein Verfahren zum Bearbeiten von Kurbelwellen, nach dem immer nur die Lagerzapfen abgestützt und bei jedem Schritt gleichzeitig sowohl ein Hubzapfen als auch ein Lagerzapfen bearbeitet werden. Dieses gleichzeitige Bearbeiten von zwei Zapfen führt aber zu einer ungünstigen gegenseitigen Beeinflussung durch die entstehenden Verformungen der Welle. Da sich die Welle während des Bearbeitungsvorganges verkrümmt bzw. verformt, verändert sich auch die Lage des Lagerzapfens relativ zum Werkzeug, wodurch ein Formfehler in der Zylinderfläche des Lagerzapfens auftritt. Dieser Formfehler für sich bedingt schon eine Vergrößerung der Schleifzugabe, er wirkt sich jedoch auf die Genauigkeit und Lage der im anschließenden Verfahrensschritt zu bearbeitenden Zapfen besonders nachteilig aus, da an diesem Lagerzapfen die Lünette ansetzt und sich so jeder Formfehler verstärkt fortpflanzt. Auch verursacht die gleichzeitige Bearbeitung zweier Kurbelwellenzapfen eine recht hohe Wärmebelastung und damit eine entsprechende Dehnung der Kurbelwelle, so daß sich einerseits Bearbeitungswerkzeug und Kurbelwellenzapfen relativ zueinander entlang einer Schraubenlinie bewegen und andererseits keine engen Versetzmaßtoleranzen erreichbar sind, was ebenfalls große Schleifzugaben und, bedingt dadurch, einen hohen Schleifaufwand verursacht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und ein Verfahren der eingangs geschilderten Art anzugeben, das ein Kurbelwellenfräsen unter Einhaltung besonders enger Toleranzen erlaubt und nur sehr geringe Schleifzugaben ä erforderlich macht.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß das Fräsen des Hubzapfens und das des Mittellagerzapfens nacheinander stattfinden und daß gleichzeitig mit dem Fräsen. des ersten dieser beiden Zapfen zumindest

ίο teilweise das Fräsen der dem zweiten beider Zapfen zugeordneten Kurbelwangen-Seitenflächen vorgenommen wird. Durch das ungleichzeitige Fräsen von Hub- und Lagerzapfen bleibt die Wärmebelastung der Kurbelwelle relativ gering, und es kommt insbesondere zu keiner Erwärmung eines Kurbelwellenzapfens •zwischen dem gerade bearbeiteten Zapfen und dem für die eingespannte Kurbelwelle erforderlichen Axialanschlag, so daß keine dehnungsbedingte Kurbelwellenverlängerung auftritt, was Voraussetzung zur Vermeidung einer schraubenlinienförmigen Bearbeitung und zur Einhaltung genauer Versetzmaße ist Damit brauchen aber auch nur geringe Schleifzugaben vorgesehen zu werden, wodurch der notwendige Schleifaufwand beträchtlich reduziert und der Zeitverlust gegenüber dem gleichzeitigen Bearbeiten von Hub- und Lagerzapfen praktisch wieder ausgeglichen wird. Dieser Zeitverlust ist ohnehin nicht allzu groß, da ja nach Fertigfräsen des einen Zapfens auch bereits die Kurbelwangen-Seitenflächen des zweiten Zapfens ge-

jo fräst sind und dann nur mehr dieser Zapfen alleine gefräst werden muß. Die zusätzliche Wärmebelastung durch das gleichzeitige Fräsen von einem Kurbelwellenzapfen und den einem anderen Zapfen zugeordneten Kurbelwangen-Seitenflächen spielt kaum eine Rolle, da die Erwärmung durch das Fräsen der Kurbelwangen wesentlich geringer ist als die beim Zapfenfräsen. Darüber hinaus treten außerdem beim Fräsen des zweiten Zapfens wegen des bereits vorher abgetragenen Materials der Kurbelwangen-Seitenfiächen nur geringere Schnittkräfte auf, wodurch die elastischen Verformungen der Kurbelwelle während des Fräsens klein bleiben und engere Durchmessertoleranzen zu erreichen sind. Diese Durchmessertoleranzen sind dabei von vornherein besser als beim gleichzeitigen Fräsen zweier Kurbelwellenzapfen, da eben nicht die doppelten Schnittkräfte einer gleichzeitigen Bearbeitung zweier Zapfen auftreten und die Bearbeitung der Zapfen ohne die gegenseitige Beeinflussung durch die auf Grund der frei werdenden Spannungen entstehenden Verformungen erfolgen kann. Außerdem ist es beim ungleichzeitigen Fräsen der beiden Zapfen möglich, die durch das Fräsen des ersten Zapfens verursachte Verformung der Welle im Bereich des zweiten Zapfens wegen des Fiäsens dieses zweiten Zapfens erst nach Vollendung des ersten Zapfens wieder zu beseitigen, was eine wesentliche Voraussetzung für besonders gute Formgenauigkeit ist. Weil es nicht darauf ankommt, ob beim Fräsvorgang selbst die Kurbelwelle feststeht oder umläuft, sondern eben nur auf die gegenseitige zeitliche Abstimmung des Fräsens von Hub- und Lagerzapfen während einer Mittellagerabstützung, kann das erfindungsgemäße Verfahren beim Fräsen mit drehender wie mit stillstehender Kurbelwelle gleichermaßen vorteilhaft angewendet werden.

Günstig ist es, wenn erfindungsgemäß bei jedem Schritt zuerst ein Hubzapfen und dann der Lagerzapfen gefräst wird, da so die erforderliche Genauigkeit des Lagerzapfens für die nachfolgende Abstützung auf

jeden Fall gewährleistet ist Darüber hinaus bewirken die geringeren Schnittkräfte beim Fräsen des reinen Lagerzapfens ohne dessen Kurbelwangen-Seitenflächen kein Verziehen des bereits bearbeiteten, hinter der Abstützung liegenden Kurbelwellenabschnittes mehr.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch veranschaulicht, und zwar zeigen die

F i g, 1 bis 8 die einzelnen Schritte eines Kurbelwellenfräsens nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Um eine Kurbeiwelle 1 in einem einzigen durchgehenden Arbeitsverfahren an ihren Lagerzapfen 2,3,4,5, 6 an ihren Hubzapfen 7, 8, 9, 10 und an den diesen Zapfen jeweils zugeordneten Kurbelwangen-Seitenflächen 11,12,13,14,15,16,17,18 bearbeiten zu können, werden zwei Messerköpfe M₁, Aft und eine Lünette L verwendet Die Kurbelwelle 1 wird am vorgedrehten Lagerzapfen 2 und am Außendurehmesser des Flansches 19 gespannt sowie an der Stirnfläche des Flansches 19 axial ausgerichtet was mit den Pfeilen 20, 21, 22 in Fig. 1 angedeutet ist Nun beginnt die Kurbelwellenbearbeitung damit, daß der Messerkopf Mi zunächst, den Lagerzapfen 3 mit den zugeordneten Wangenseitenflächen 12 fräst, wobei MesserJrDpf Α/Ί und Lünette L noch außer Funktion sind (Fig. 1). Im nächsten Verfahrensschritt stützt die Lünette L den gerade bearbeiteten Lagerzapfen 3 und der Messerkopf M\ fräst die Seitenflächen 11 und den Hubzapfen 7. Gleichzeitig mit der Bearbeitung des Hubzapfens 7 fräst der Messerkopf Aft die Seitenflächen 14, ohne dabei aber so weit einzustechen, daß auch der Lagerzapfen 4 bearbeitet würde. Während einer Umdrehung der Kurbelwelle 1 werden daher der Hubzapfen 7 samt seinen Wangenseitenflächen 11 und ein Großteil der Wangenseitenflächen 14 des Lagerzapfens 4 gefräst (Fig.2). Nach Fertigbearbeitung des Hubzapfens 7 fährt der Messerkopf M\ in seine Ausgangslage zurück und der Messerkopf Mi fräst während einer weiteren Kurbelwellenumdrehung den noch vorhandenen Rest der Wangenseitenflächen 14 sowie den Lagerzapfen 4. Auch während der Bearbeitung des Lagerzapfens 4 bleibt die Abstützung des Lagerzapfens 3 durch die Lünette L bestehen (F i g. 3).

Nach Fertigbearbeitung des Lagerzapfens 4 durch den Messerkopf Mi fährt auch dieser in seine Ausgangsposition zurück und die beiden Messerköpfe Afι, Λί2 sowie die Lünette L versetzen gemeinsam, so daß die Lünette L den gerade zuvor bearbeiteten

ίο Lagerzapfen 4 abstützen kann und die Messerköpfe M\, Mi in der Lage sind, einmal den noch nicht bearbeiteten Hubzapfen 8 hinter der Lünette L und einmal den nächstfolgenden Lagerzapfen 5 vor der Lünette zu bearbeiten. Dabei werden bei gleichbleibender Abstützung zuerst die Wangenseitenflächen 13, dann der Hubzapfen 8 und gleichzeitig mit diesem die Wangenseitenflächen 16 gefräst, während der diesen Wangenflächen 16 zugeordnete Lagerzapfen 5 für sich allein nach Fertigstellung des Hubzapfens 8 bearbeitet wird (Fig.4und5).

Im nächsten Schritt stützt die Lünette L den Lagerzapfen 5. und es werden wie bisher in sich überschneidender Arbeitsweise der riübzapfen 9, der Lagerzapfen 6 und die zugehörenden Wangenseitenflächen 15,18 bearbeitet (F i g. 6 und 7).

Im abschließenden Schritt der Kurbelwellenbearbeitung bleibt der Messerkopf Mi außer Funktion, die Lünette L unterstützt den letzten Lagerzapfen 6 und der Messerkopf Afi fräst in einem Arbeitsgang den letzten Hubzapfen 10 sowie die beiden anschließenden Wangenseitenflächen 17(F i g. 8).

Damit ist die Kurbelwelle 1 in relativ kurzer Arbeitszeit fertiggestellt und für das abschließende Feinschleifen bereit. Es ist kein Richten der Kurbelwelle mehr erforderlich, und es müssen auch beim Schleifen nur sehr geringe Schleifzugaben abgearbeitet werden, was ebenfalls schnell und ohne besonderen Aufwand vor sich geht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Fräsen von Kurbelwellen, bei dem von einem Kurbelwellenende zum anderen fortschreitend in aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten gefräst wird, bei dem weiters in einem Arbeitsgang mit dem Fräsen eines jeden Zapfens ein Fräsen der an diesen Zapfen anschließenden Kurbelwangen-Seitenflächen erfolgt und bei dem schließlich während der Abstützung eines Mittellagerzapfens durch eine Lünette od. dgl. der der Lünette od. dgl. benachbarte Hubzapfen und der nächste Mittellagerzapfen gefräst werden, dadurch gekennzeichnet, daß dabei das Fräsen das Hubzapfens und das des Mittellagerzapfens nacheinander stattfinden und daß gleichzeitig mit dem Fräsen des ersten dieser beiden Zapfen zumindest teilweise das Fräsen der dem zweiten beider Zapfen zugeordneten Kurbelwangen-Seitenflächen vorgekommen wird.

2. Verfahre« nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Schritt zuerst ein Hubzapfen und dann der Lagerzapfen gefräst wird.