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Kurbelwellen-Härtevorrichtung
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I Die Erfindung-betrifft eine Kurbelwellen-Härtevorrichtung mit einer
Spannvorrichtung mit zwei Spannfuttern zum Einspannen der Kurbelwelle, mit einem
Brenner zum Aufheizen des zu härtenden Kurbelwellenabschnittes auf Härtetemperatur
und mit einer Braue sevorrichtung zum anschließenden Abschrecken dieses Kurbelwellen
abschnittes.
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Bekannt sind Kurbelwellen-Härtevorrichtungen, auf denen Kurbelzellen
nach dem Verfahren der sogenannten Umlaufhärtung bearbeitet werden. Zum Härten von
zum Beispiel einem Kurbelwellenzapfen wird dieser auf seiner gesamten Oberfläche
im allgemeinen mit einem Gasbrenner auf die Härtetemperatur erwärmt. Bei Errei-Ichen
dieser Härtetemperatur (820 - 8500C) wird der Brenner weggenommen und der Kurbelwellenzapfen
anschließend auf seiner gesamten Oberfläche abgeschreckt. Hierzu wird er unter eine
Brausevorrichtung gesetzt und mit einer Abschreckflüssigkeit, im iallgemeinen Wasser,
besprüht. Dieses Erwärmen des zu härtenden Kurbelwellenabschnittes, zum Beispiel
eines Kurbelwellenzapfens, auf der gesamten Oberfläche bis auf Härtetemperatur und
das anschließende Abschrecken auf dieser gesamten Oberfläche bringt tdie Gefahr
mit sich, daß sich dieser Abschnitt verzieht. Dies liegt unter anderem daran, daß
es nicht möglich ist, den zu härtenden Abschnitt auf seiner gesamten Oberfläche
gleichförmig auf zuheizen und anschließend gleichzeitig und gleichförmig abzukthlen.
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Eine geometrische Eigenart einer Kurbelwelle liegt darin, daß die
Kurbelwellenzapfen nicht konzentrisch zu oder auf der Verbindungslinie der Wellenzapfen
liegen. Sie sind außermittig versetzt. Bei einem Einspannen einer Kurbelwelle in
den Spannfuttern von zum Beispiel einer Drehbank würde dies dazu führen, daß sich
die Kurbelwellenzapfen bei einer Drehung nicht konzentrisch init den Wellenzapfen,
sondern auf einer Kreisbahn bewegen würden Dieses Problem ist bei den bekannten
Kurbelwellen-Schleifmaschizonen gelöst. Bei ihnen lassen sich die Spannfutter aus
der Mitte verstellen. Bei einer in eine Kurbelwellen-Schleifmaschine eingespannten
Kurbelwelle werden sich daher deren Kurbelzapfen bei einer Drehung um ihre eigene
Längsachse drehen. Dies ermöglicht dann auch das Schleifen oder ein anderes Bearbeiten
ihrer Oberfläche mit einem fest angeordneten Werkzeug.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu
schaffen, mit der sich Kurbelwellen einerseits mit geringem investiven Aufwand und
andererseits hoher Genauigkeit härten ,lassen. Die Lösung für diese Aufgabe ergibt
sich bei einer Kurbelwellen-Härtevorrichtung der eingangs genannten Gattung nach
1der Erfindung dadurch, daß die Spannvorrichtung eine Kurbelwellenschleifmaschine
mit einem Spezial-Drehantrieb, mit einem Maischinenbett mit einer Führung ist und
der Brenner und die Brause vorrichtung in dieser verschiebbar gehalten sind.
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Der geringe investive Aufwand ergibt sich mit der erfindungsge-!maßen
Härtevorrichtung dadurch, daß Kurbelwellen-Schleifmaschizonen in großen Serien und
damit kostengünstig hergestellt werden und in Motorinstandsetzungsbetrieben sowieso
vorhanden sind. Der für das Um- und Ausrüsten einer solchen Kurbelwellen-Schleifmaschine
erforderliche Aufwand, um sie erfindungsgemäß als Härtevorrichtung einzusetzen,
ist gering. Eine Kurbelwellen-Schleifmaschine weist aus der Mitte versetzte Spannfutter
auf. Bei ei-'ner in diese eingespannten und in Drehung versetzten Kurbelwelle werden
sich deren Kurbelzapfen daher um ihre eigene Achse dreihren. Der im Maschinenbett
der Kurbelwellen-Schleifmaschine befestigte Brenner und die dort befestigte Brausevorrichtung
können damit genau an den zu härtenden Kurbelwellenabschnitt, zum
Beispiel
einen Kurbelzapfen, herangeführt werden und behalten während der Drehung konstanten
Abstand zu dessen Oberfläche bei.
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Der erfindungsgemäße Spezial-Drehantrieb stellt seinerseits sicher,
daß die Kurbelwelle auch bei sehr geringen Drehzahlen von zum Beispiel nur 2 n/min
ruckfrei gedreht wird.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Mund stücke
von Brenner und Brausevorrichtung unmittelbar übereinander liegen. Während bei der
bekannten Umlaufhärtung zum Beispiel der Kurbelwellenzapfen zuerst auf seiner gesamten
Oberfläche aufgewärmt und dann abgeschreckt wurde, wird dieser erfindungsgemäß nur
auf einem Teil seiner Fläche erwärmt und sofort danach durch die unmittelbar neben
dem Brenner angeordnete Brausevorrichtung abgeschreckt. Dadurch ergibt sich ein
äußerst geringer Verzug.
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Im einzelnen ist erfindungsgemäß sogar vorgesehen, daß Brenner und
Brausevorrichtung ein gemeinsames Mundstück aufweisen. Damit können Brenner und
Brausevorrichtung noch näher aneinander gerückt werden. Entsprechend wird der zeitliche
Abstand zwischen dem Aufheizen und Abschrecken der Oberfläche des zu härtenden Kurbelwellenabschnittes
noch geringer.
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Zweckmäßig weist das Mundstück eine Breite entsprechend der Brei te
des zu härtenden Kurbelwellenabschnittes auf.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Mundstück
auf seiner dem zu härtenden Kurbelwellenabschnitt zugekehrten Seite konkav gewölbt
ist. Damit kann es sehr nahe an den zu härtenden Kurbelwellenabschnitt herangertekt
werden. Dies ermöglicht ein genaues Einstellen der Härte und auch der Abschrecktemperatur,
Während dieses Aufheizens und Abschreckens wird der zu härtende Kurbelwellenabschnitt,
zum Beispiel ein Kurbelwellenzapfen, um seine eigene Achse gedreht. Hieraus ergibt
sich, daß das Mundstück auf seiner dem zu härtenden Kurbelwellenabschnitt zugekehrten
Seite in seinem oberen Bereich Gasaustritts- und in seinem
unteren
Bereich Abschreckflüssigkeits-Austrittsöffnungen auf weist. Bei dieser Ausbildung
des Mundstückes wird der zu härtenide Kurbelwellenabschnitt auf einem Teil seiner
Oberfläche durch den Brenner aufgeheizt und in zeitlich sehr kurzem Abstand danach
abgeschreckt.-tEs ist bekannt, in Kurbelwellen-Schleifmaschinen Magnetfilter ant
.zuordnen, die den beim Schleifen anfallenden metallischen Abrieb iaussondern. Zum
Erhöhen der erzielbaren Oberflächengüte ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß in der
Zuleitung der Abschreckflüssigkeit zum Mundstück ein Mikrofilter liegt, das sowohl
metallische als auch nichtmetallische Fremdkörper ausfiltert.
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Die in Kurbelwellen-Schleifmaschinen vorhandenen elektromotorischen
Antriebe lassen sich nicht bis auf Drehzahlen von etwa 2 n/min herabregeln. Bei
solch niedrigen Drehzahlen würden sie aussetzen oder mindestens nicht ruckfrei arbeiten.
Zum Härten muß eine Kurbelwelle jedoch mit einer so niedrigen Drehzahl wie zum Beispiel
2 n/min ruckfrei gedreht werden. Hierzu ist erfin-Idungsgemä0 vorgesehen, daß der
Spezial-Drehantrieb einen thyriistorgesteuerten Motor enthält. Zusätzlich weist
dieser erf in-Idungsgemäß eine Bremswicklung auf. Diese wird somit Spannung beaufschlagt,
daß sich ein durch die Ankerwicklungen ergebender ungleichförmiger Antrieb ausgleicht.
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Bei den genannten niedrigen Drehzahlen reicht die Selbstlüftung ,des
Motors nicht mehr zu dessen ausreichender Kühlung aus. Erfindungsgemäß ist daher
eine Fremdlüftung vorgesehen.
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Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform wird die
Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist: Fig. 1 eine perspektivische
Teilansicht der erfindungsgemäßen Kurbelwellen-Schleifmaschine und Fig. 2 eine schematische
Seitenansicht von Bauteilen der erfin- ' dungsgemäßen Kurbelwellen-Schleifmaschine.
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Fig. 1 zeigt den mittleren Bereich der Kurbelwellenschleifmaschi ne
12 mit dem Maschinenbett 14 und der Führung 16. Man erkennt weiter die beiden Spannfutter
18. Die Kurbelwelle 20 ist mit ihren beiden Wellenzapfen in diese eingespannt. Die
Kurbelwelle 20 enthält mehrere Kurbelwellenzapfen 22. Ein Kurbelwellenzapfen 22
wird gerade bearbeitet. An ihm liegen der Gasbrenner 24 und die Brausevorrichtung
26 mit einem gemeinsamen Mundstück 28 an. Dieses Mundstück 28 ist in Fig. 2 von
der Seite dargestellt. Seine dem Kurbelwellenzapfen 22 zugekehrte Seite 30 ist etwas
konkav ausgebildet. In Fig. 2 erkennt man weiter die in dieser Seite oben liegenden
Gasaustrittsöffnungen 32 und die unter diesen liegenden Flüssigkeit-Austrittsöffnungen
34.
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In ihrem linken Teil zeigt Fig. 2 die beiden getrennten Zuleitungen
für das Brenngas und Sauerstoff, die in diesen Zuleitungen liegenden Sicherheits-Rückschlagventile,
die Magnetventile und das Verbindungsteil, in dem Brenngas und Sauerstoff zusammengeführt
und dem Brenner 24 zugeleitet werden. Rechts in der Zeichnung ist die Zuleitung
für die Abschreckflüssigkeit dargestellt. Beide Zuleitungen vereinigen sich in dem
gemeinsamen Mundstück 28.