DE3101924C2

DE3101924C2 - Verfahren zum Bearbeiten der Lager- und Hubflächen von Kurbel- bzw. Nockenwellen durch Umfangsrundfräsen mittels Scheibenfräser

Info

Publication number: DE3101924C2
Application number: DE19813101924
Authority: DE
Inventors: Gottfried Dipl.-Ing. 4400 Steyr Blaimschein
Original assignee: Gfm Gesellschaft fur Fertigungstechnik und Maschinenbau 4403 Steyr At GmbH
Current assignee: Gfm Gesellschaft fur Fertigungstechnik und Maschinenbau 4403 Steyr At GmbH
Priority date: 1980-02-27
Filing date: 1981-01-22
Publication date: 1983-09-15
Also published as: GB2070489B; FR2476518A1; GB2070489A; DD156581A5; FR2476518B1; DE3101924A1

Abstract

Gemäß einem Verfahren zum Fräsen von Kurbel- bzw. Nockenwellen wird das Werkstück an beiden Enden gespannt und bei der Bearbeitung an wenigstens einer Stelle abgestützt. Um dabei einen an das Fräsen anschließenden Richtvorgang unnötig zu machen und die für einen eventuell erforderlichen Schleifvorgang vorzusehenden Schleifzugaben möglichst gering halten zu können, wird die Welle an der jeweiligen Abstützstelle ohne eine Zentrierung in der von ihr gerade tatsächlich eingenommenen Lage gespannt und in dieser Lage die Bearbeitung der Wellenzapfen od.dgl. durchgeführt.

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten der Lager- und Hubflächen von Kurbel- bzw. Nockenwellen durch Umfangsrundfräsen mittels Scheibenfräser, bei dem das Werkstück an beiden Enden, an einem davon zentrisch, und während der Bearbeitung zur Abstützung an wenigstens einer weiteren Stelle zusätzlich gespannt wird, wobei nach jedem Bearbeitungsschritt zum Abbau frei werdender Materialspannungen eine der Spanneinrichtungen gelöst und mit dieser Spanneinrichtung das Werkstück für den nächsten Bearbeitungsschritt in der von ihm gerade eingenommenen Lage ohne Zentrierung wieder gespannt wird, sowie eine Lünette für eine Fräsmaschine zum Durchführen dieses Verfahrens.

Es wurde bereits ein Bearbeitungsverfahren vorgeschlagen, bei dem zum Abbau frei werdender Materialspannungen nach jedem Bearbeitungsschritt die Spannung an einem Ende des Werkstückes gelöst und dann dieses Ende in seiner durch den Spannungsabbau entsprechend verbogenen Lage für den nächsten Bearbeitungsschritt wieder gespannt wird, wozu eine ausgleichende Spanneinrichtung eingesetzt ist (DE-Zt: Werkstatt u. Betrieb, 105Jg.: Sept. 72; Heft 9; S. 635; rechteSpalte, Abs. 1). to

Dadurch läßt sich die endseitige Verbiegung mit einer in Richtung auf dieses Ende fortschreitenden Bearbeitung herausfräsen, doch geht hierbei das eine Zentrum des Werkstückes verloren, so daß nach der Fräsbearbeitung zumindest dieses Zentrum neu gebohrt und dementsprechend auch die zugehörige Spannfläche neu bearbeitet werden muß, um das Werkstück für den folgenden Schleifvorgang bereit zu machen. Darüber hinaus kann mit diesem bekannten Verfahren nur bei Auftreten vergleichsweise geringer Materialspannungen ein nachträgliches Richten oder eine größere Schleifzugabe vermieden werden, da das Werkstück am anderen Ende und at: der zusätzlichen Absatzstelle zentrisch gespannt wird und sich auch in diesem Bereich der Abbau von Materialspannungen in Form von Verbiegungen auswirkt, die nicht mehr herausfräsbar sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mangel zu beseitigen, d.h. das Verfahren der eingangs geschilderten Art dahingehend weiterzubilden, daß die frei werdenden Materialspannungen abgebaut werden können ohne daß dabei eines der Zentren der Werkstücke und die endseitigen Spannflächen nachgearbeitet werden müssen. Außerdem soll eine Lünette für eine Fräsmaschine geschaffen werden, mit der sich dieses Fräsverfahren rationell verwirklichen läßt

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß das Werkstück an beiden Enden während aller Bearbeitungsschritte zentrisch gespannt wird und die nach jedem Bearbeitimgsschritt gelöste und dann das Werkstück für den nächsten Bearbeitungsschritt ohne Zentrierung abstützende Spannung die Zusatzspannung ist Durch das zentrische Spannen der Werkstückenden können die Zentren nicht verlorengehen und, da sich das Werkstück zwischen den Endbereichen nach dem Lösen der Zusatzspannung zum Abbau der Materialspannungen verbiegen kann, läßt sich diese Verbiegung durch die Bearbeitung trotzdem vollständig wieder herausfräsen. Das Werkstück kann bei gelöster Zusatzspannung ohne Behinderung ausbauchen und den Materialspannungen nachgeben, so daß die frei werdenden Materialspannungen ausreichend -bzubauen sind. Will man einen vollständigen Spannungsabbau sicherstellen, könnte neben der Zusatzspannung auch die Endspannung öffnen, um der Wellenverbiegung auch die kleinste Behinderung zu nehmen, weiche Endspannungen allerdings im Gegensatz zur Zusatzspannung für den nächsten Bearbeitungsschritt wieder zentrierend spannen. Da dieses zentrierende Spannen an den Enden allein die Ausbiegung des Werkstückes im Mittenbereich, wo sie ja am stärksten auftritt, nicht elastisch zurückbiegen kann und daher auch nach dem Herausnehmen des Werkstückes kein Zurückfedern zu befürchten ist, kommt es zu einem genügenden Abbau auch größerer Materialspannungen bei voller Aufrechterhaltung der Werkstückzentren. Außerdem ist es wegen der Abstützung ohne gleichzeitiges Zentrieren möglich, die Zusatzspannung nicht nur am Lagerzapfen, sondern auch am Hubzapfen oder sogar an Kurbelwangen od. dgl. anzusetzen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht an einen speziellen Fräsablauf gebunden, sondern kann bei verschiedensten Möglichkeiten des Kurbel- bzw. Nokkenwellenfräsens angewendet werden, also sowohl beim schrittweisen Fräsen von jeweils nur einem Wellenzapfen als auch beim schrittweisen Fräsen von jeweils zwei Zapfen, bei der Abstützung von immer nur einer oder gleichzeitig von zwei Stellen des Werkstükkes, bei einer bleibenden mittigen Abstützung oder bei einer ebenfalls fortschreitenden Abstützung, bei einem

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Fräsen mit einem Vor- und einem Nachbearbeitungsschritt oder bei einem Fräsen mit jeweils nur einem Schritt zur Fertigbearbeitung usw. Die Anwendung des Verfahrens wird aber meist auf kurze Wellen, also auf Kurbel- oder Nockenwellen für PKV/- und LKW-Motoren beschränkt bleiben, da es den Einfluß des Durchhanges auf Grund des Eigengewichtes der Werkstücke nicht berücksichtigt, was eben bei kurzen Wellen keine Rolle spielt

Da das Abstftzen der Welle ohne gleichzeitiges Zentrieren erfolgt, erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren auch das Abstützen von unbearbeiteten Wellenabschnitten, was aufwendige Vorbereitungshandlungen, wie das Andrehen eines Lünettenbandes od. dgl, überflüssig macht Außerdem besteht damit eine größere Freiheit in der Zuordnung von Abstützstellen gegenüber Bearbeitungsstellen.

Um das Verfahren einfach durchführen zu können, wird in Weiterbildung der Erfindung für eine geeignete Fräsmaschine eine Lünette mit wenigstens zwei über Stellantriebe voneinander lageunabhängig an die Abstützstellen ansetzbaren und nach dem Ansetzen gemeinsam druckbeaufschlagbaren Spannba- ken vorgeschlagen, bei der die Spannbacken über ihnen zugeordnete Klemmvorrichtungen unabhängig in jeder beliebigen Lage festklemmbar sind. Da die Welle ohne Zentrierung zu spannen ist, müssen die Spannbacken jede für sich angesetzt werden können und der erforderliche Klemmdruck darf erst nach dem Anliegen aller Spannbacken aufgebracht werden.

Als Stellantriebe, die einerseits eine ungebundene Bewegung der Spannbacken und andererseits nach dem Aufsetzen auf dem Werkstück eine gemeinsame Klemmwirkung der Spannbacken ermöglichen, eignen sich besonders Hydraulik- oder Pneumatiktriebe, die untereinander in Verbindung stehen oder an eine gemeinsame Druckmittelversorgung angeschlossen sind, weiche Hydraulik- oder Pneumatiktriebe die gewünschten Stellwirkungen ohne großen Konstruktionsaufwand mit sich bringen. Die Klemmvorrichtungen vereinfav hen dabei die Abstützung wesentlich, da sie die von den Stellantrieben entsprechend beaufschlagten Spannbacken in ihrer abstützende Position fixieren, die Bearbeitung der Welle im gewünschten Sinn aber bei entlasteten Stellantrieben vorgenommen werden kann.

Um das erfindungsgemäße Veriahren auch dann anwenden zu können, wenn beim Fräsen das Werkstück gedreht wird, können die Spannbacken samt ihren Stellantrieben und Klemmvorrichtungen in einem drehbar gelagerten, das Werkstück umgebenden Ringträgern montiert sein. Dadurch kann die Welle an der Abstützstesie erforderlichenfalls außermittig gespannt und trotz, dieser Abstützung zum Fräsen der Wellenzapfen gedreht werden, denn der Ringträger erlaubt ein Mitdrehen der Spannbacken mit dem Werkstück. Ist dabei der Ringträger wahlweise fixierbar, kann natürlich

die Lünette sowohl zum Fräsen von stillstehenden als auch zum Fräsen von angetriebenen Wellen herangezogen werden.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Lünette für eine Fräsmaschine rein schematisch dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 in Stirnansicht auf der linken Hälfte eine Lünette für eine Fräsmaschine zur Bearbeitung eines drehenden Werkstückes und auf der rechten Hälfte eine Lünette für eine Fräsmaschine zur Bearbeitung eines ruhenden Werkstückes und

Fig.2 einen Axialschnitt durch beide Ausführungsbeispiele nach der Linie II-II der F i g. 1.

Eine auf dem Maschinenbett 1 einer weiter nicht dargestellten Fräsmaschine längsverschiebbare Lünette 2, 2a ist mit drei radial verstellbaren Spannbacken 3,3a ausgerüstet, zu deren Verstellung jeweils ein Hydrauliktrieb 4, 4a dient Die Hydrauliktriebe 4, 4a stehen über die Leitungen 5, 5a untereinander in Verbindung und werden gemeinsam mit Druckmittel versorgt. Zur Fixierung der einzelnen Spannbacken Ί, 3a in beliebiger Lage sind Klemmvorrichtungen 6, ba vorgesehen, die hydraulisch oder mechanisch betätigt werden können.

Für eine Fräsmaschine zur Bearbeitung eines ruhenden Werkstückes sind die Spannbacken 3 direkt in einer lünettenfesten Führung 7 eingesetzt und werden über die Hydrauliktriebe 4 einfach radial verstellt (Fig. 1, rechte Hälfte, Fig.2, untere Hälfte). Für eine Fräsmaschine zur Bearbeitung von drehenden Werkstücken müssen die Spannbacken 3a die Bewegung des Werkstückes mitmachen können (Fig. 1, linke Hälfte. F i g. 2, obere Hälfte). Um dies zu erreichen, sind diese Spannbacken 3a samt ihren Hydrauliktrieben 4a und den Klemmvorrichtungen 6a in einem Ringträger 8 montiert, wo sie in einer trägerfesten Führung 9 sitzen und radial verstellbar sind. Der Ringträger 8 umgibt das zu bearbeitende Werkstück und ist in der Lünette 2a drehbar gelagert. Ein Getriebe 10 sorgt dabei für den mit der Werkstückdrehung synchronisierten Antrieb des Trägers 8, so daß bei der Bearbeitung eines Werkstückes die Abstützung entsprechend dem Werkstücl' umläuft. Zur Versorgung der Hydrauliktriebe 4a münden die Leitungen 5a in eine Ringleitung 11 des Ringträgers 8, die in nicht dargestellter Weise an eine entweder im Ringträger untergebrachte Druckmittelversorgung oder über eine Drehdurchfü'.;rung an eine außerhalb des Trägers angeordnete Druckmittelversorgung angeschlossen ist.

Die Lünette 2, 2a mit ihren entsprechend verstellbaren Spannbacken 3, 3a erlaubt das Spannen eines Werkstückes 12, ohne dieses dabei zu zentrieren, so daß es auch in einer außermittigen Lage fixiert werden kann. Dadurch ist es möglich, beim Fräsen von Kurbelwellen od. dgl die Welle in der jeweils tatsächlich vorhandenen Lage abzustützen, um nach Fertigstellung der Kurbelwelle ihr Rückfedern in eine verbogene Lage zu vermeiden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

31 Ol Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bearbeiten der Lager- und Hubflächen von Kurbel- bzw. Nockenwellen durch Umfangsrundfräsen mittels Scheibenfräser, bei dem das Werkstück an beiden Enden, an einem davon zentrisch, und während der Bearbeitung zur Abstützung an wenigstens einer weiteren Stelle zusätzlich gespannt wird, wobei nach jedem ι ο Bearbeitungsschritt zum Abbau frei werdender Materialspannungen eine der Spanneinrichtungen gelöst und mit dieser Spanneinrichtung das Werkstück für den nächsten Bearbeitungsschritt in der von ihm gerade eingenommenen Lage ohne Zentrierung wieder gespannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück an beiden Enden während aller Bearbeitungsschritte zentrisch gespannt wird und die nach jedem Bearbeitungsschritt gelöste und dann das Werkstück für den nächsten Bearbeitungsschritt ohne Zentrierung abstützende Spannung die Zusatzspannung ist.

2. Lünette für eine Fräsmaschine zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 mit wenigstens zwei über Stellantriebe voneinander lageunabhängig >5 an die Abstützstellen ansetzbaren und nach dem Ansetzen gemeinsam durchbeaufschlagbaren Spannbacken, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (3, 3a) über ihnen zugeordnete Klemmvorrichtungen (6, 6a) einzeln und voneinander unabhängig in jeder beliebigen Lage festklemmbar sind.

3. Lünette nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken [Za) samt ihren Stelltrieben (4a) und Klemmvorrichtungen (Sa) in einem drehbar gelagerten, das Werkstück (12) umgebenden Ringträger (8) montiert sind.