DE3246790C2 - - Google Patents

Description

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 Brau­ sevorrichtung zum anschließenden Abschrecken dieses Kurbelwellen­ abschnittes.

Bekannt sind Kurbelwellen-Härtevorrichtungen, auf denen Kurbel­ wellen nach dem Verfahren der sogenannten Umlaufhärtung bearbei­ tet werden. Zum Härten von zum Beispiel einem Kurbelwellenzap­ fen wird dieser auf seiner gesamten Oberfläche im allgemeinen mit einem Gasbrenner auf die Härtetemperatur erwärmt. Bei Errei­ chen dieser Härtetemperatur (820-850°C) wird der Brenner weg­ genommen und der Kurbelwellenzapfen anschließend auf seiner ge­ samten Oberfläche abgeschreckt. Hierzu wird er unter eine Brau­ sevorrichtung gesetzt und mit einer Abschreckflüssigkeit, im allgemeinen Wasser, besprüht. Dieses Erwärmen des zu härtenden Kurbelwellenabschnittes, zum Beispiel eines Kurbelwellenzapfens, auf der gesamten Oberfläche bis auf Härtetemperatur und das an­ schließende Abschrecken auf dieser gesamten Oberfläche bringt die Gefahr mit sich, daß sich dieser Abschnitt verzieht. Dies liegt unter anderem daran, daß es nicht möglich ist, den zu här­ tenden Abschnitt auf seiner gesamten Oberfläche gleichförmig auf­ zuheizen und anschließend gleichzeitig und gleichförmig abzuküh­ len.

Eine geometrische Eigenart einer Kurbelwelle liegt darin, daß die Kurbelwellenzapfen nicht konzentrisch zu oder auf der Ver­ bindungslinie der Wellenzapfen liegen. Sie sind außermittig ver­ setzt. Bei einem Einspannen einer Kurbelwelle in den Spannfut­ tern von zum Beispiel einer Drehbank würde dies dazu führen, daß sich die Kurbelwellenzapfen bei einer Drehung nicht konzentrisch mit den Wellenzapfen, sondern auf einer Kreisbahn bewegen würden. Dieses Problem ist bei den bekannten Kurbelwellen-Schleifmaschi­ nen gelöst. Bei ihnen lassen sich die Spannfutter aus der Mitte verstellen. Bei einer in eine Kurbelwellen-Schleifmaschine ein­ gespannten 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 Ober­ fläche mit einem fest angeordneten Werkzeug.

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 Kur­ belwellen-Härtevorrichtung der eingangs genannten Gattung nach der Erfindung dadurch, daß die Spannvorrichtung eine Kurbelwel­ lenschleifmaschine mit einem Spezial-Drehantrieb, mit einem Ma­ schinenbett mit einer Führung ist und der Brenner und die Brause­ vorrichtung in dieser verschiebbar gehalten sind.

Der geringe investive Aufwand ergibt sich mit der erfindungsge­ mäßen Härtevorrichtung dadurch, daß Kurbelwellen-Schleifmaschi­ nen in großen Serien und damit kostengünstig hergestellt werden und in Motorinstandsetzungsbetrieben sowieso vorhanden sind. Der für das Um- und Ausrüsten einer solchen Kurbelwellen-Schleifma­ schine erforderliche Aufwand, um sie erfindungsgemäß als Härte­ vorrichtung einzusetzen, ist gering. Eine Kurbelwellen-Schleif­ maschine 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 dre­ hen. Der im Maschinenbett der Kurbelwellen-Schleifmaschine be­ festigte Brenner und die dort befestigte Brausevorrichtung kön­ nen damit genau an den zu härtenden Kurbelwellenabschnitt, zum Beispiel einen Kurbelzapfen, herangeführt werden und behalten während der Drehung konstanten Abstand zu dessen Oberfläche bei. Der erfindungsgemäße Spezial-Drehantrieb stellt seinerseits si­ cher, daß die Kurbelwelle auch bei sehr geringen Drehzahlen von zum Beispiel nur 2 n/min ruckfrei gedreht wird.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Mundstücke von Brenner und Brausevorrichtung unmittelbar über­ einander liegen. Während bei der bekannten Umlaufhärtung zum Beispiel der Kurbelwellenzapfen zuerst auf seiner gesamten Ober­ fläche aufgewärmt und dann abgeschreckt wurde, wird dieser er­ findungsgemäß nur auf einem Teil seiner Fläche erwärmt und so­ fort danach durch die unmittelbar neben dem Brenner angeordnete Brausevorrichtung abgeschreckt. Dadurch ergibt sich ein äußerst geringer Verzug.

Im einzelnen ist erfindungsgemäß sogar vorgesehen, daß Brenner und Brausevorrichtung ein gemeinsames Mundstück aufweisen. Damit können Brenner und Brausevorrichtung noch näher aneinander ge­ rückt werden. Entsprechend wird der zeitliche Abstand zwischen dem Aufheizen und Abschrecken der Oberfläche des zu härtenden Kurbelwellenabschnittes noch geringer.

Zweckmäßig weist das Mundstück eine Breite entsprechend der Brei­ te des zu härtenden Kurbelwellenabschnittes auf.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Mund­ stück auf seiner dem zu härtenden Kurbelwellenabschnitt zuge­ kehrten Seite konkav gewölbt ist. Damit kann es sehr nahe an den zu härtenden Kurbelwellenabschnitt herangerückt werden. Dies ermöglicht ein genaues Einstellen der Härte und auch der Ab­ schrecktemperatur.

Während dieses Aufheizens und Abschreckens wird der zu härtende Kurbelwellenabschnitt, zum Beispiel ein Kurbelwellenzapfen, um seine eigene Achse gedreht. Hieraus ergibt sich, daß das Mund­ stück auf seiner dem zu härtenden Kurbelwellenabschnitt zuge­ kehrten Seite in seinem oberen Bereich Gasaustritts- und in sei­ nem unteren Bereich Abschreckflüssigkeits-Austrittsöffnungen auf­ weist. Bei dieser Ausbildung des Mundstückes wird der zu härten­ de Kurbelwellenabschnitt auf einem Teil seiner Oberfläche durch den Brenner aufgeheizt und in zeitlich sehr kurzem Abstand da­ nach abgeschreckt.

Es ist bekannt, in Kurbelwellen-Schleifmaschinen Magnetfilter an­ zuordnen, die den beim Schleifen anfallenden metallischen Abrieb aussondern. Zum Erhöhen der erzielbaren Oberflächengüte ist er­ findungsgemäß vorgesehen, daß in der Zuleitung der Abschreck­ flüssigkeit zum Mundstück ein Mikrofilter liegt, das sowohl me­ tallische als auch nichtmetallische Fremdkörper ausfiltert.

Die in Kurbelwellen-Schleifmaschinen vorhandenen elektromotori­ schen 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 dungsgemäß vorgesehen, daß der Spezial-Drehantrieb einen thyri­ storgesteuerten Motor enthält. Zusätzlich weist dieser erfin­ dungsgemäß eine Bremswicklung auf. Diese wird so mit Spannung beaufschlagt, daß sich ein durch die Ankerwicklungen ergebender ungleichförmiger Antrieb ausgleicht.

Bei den genannten niedrigen Drehzahlen reicht die Selbstlüftung des Motors nicht mehr zu dessen ausreichender Kühlung aus. Er­ findungsgemäß ist daher eine Fremdlüftung vorgesehen.

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.

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 ih­ ren 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. Die­ ses 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 Flüssigkeits-Austrittsöffnungen 34.

In ihrem linken Teil zeigt Fig. 2 die beiden getrennten Zulei­ tungen für das Brenngas und Sauerstoff, die in diesen Zuleitun­ gen liegenden Sicherheits-Rückschlagventile, die Magnetventile und das Verbindungsteil, in dem Brenngas und Sauerstoff zusam­ mengeführt und dem Brenner 24 zugeleitet werden. Rechts in der Zeichnung ist die Zuleitung für die Abschreckflüssigkeit darge­ stellt. Beide Zuleitungen vereinigen sich in dem gemeinsamen Mundstück 28.

Claims (10)

1. Kurbelwellen-Härtevorrichtung mit einer Spannvorrichtung mit zwei Spannfuttern zum Einspannen der Kurbelwelle, mit einem Brenner zum Aufheizen des zu härtenden Kurbelwellenabschnit­ tes auf Härtetemperatur und mit einer Brausevorrichtung zum anschließenden Abschrecken dieses Kurbelwellenabschnittes, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung eine Kur­ belwellenschleifmaschine (12) mit einem Spezial-Drehantrieb, mit einem Maschinenbett (14) mit einer Führung (16) ist und der Brenner (24) und die Brausevorrichtung (26) in dieser verschiebbar gehalten sind.

2. Kurbelwellen-Härtevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mundstücke von Brenner (24) und Brau­ sevorrichtung (26) unmittelbar übereinander liegen.

3. Kurbelwellen-Härtevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Brenner (24) und Brausevorrichtung (26) ein gemeinsames Mundstück (28) aufweisen.

4. Kurbelwellen-Härtevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Mundstück (28) eine Breite entsprechend der Breite des zu härtenden Kurbelwellenabschnittes (22) auf­ weist.

5. Kurbelwellen-Härtevorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mundstück (28) auf seiner dem zu här­ tenden Kurbelwellenabschnitt (22) zugekehrten Seite (30) kon­ kav gewölbt ist.

6. Kurbelwellen-Härtevorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mundstück (28) auf seiner dem zu här­ tenden Kurbelwellenabschnitt (22) zugekehrten Seite (30) in seinem oberen Bereich Gasaustritts- und in seinem unteren Be­ reich Abschreckflüssigkeitsaustrittsöffnungen (32, 34) auf­ weist.

7. Kurbelwellen-Härtevorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung der Abschreckflüssig­ keit zum Mundstück (28) ein Mikrofilter liegt, das sowohl metallische als auch nichtmetallische Fremdkörper ausfiltert.

8. Kurbelwellen-Härtevorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Spezialdrehantrieb einen thyristor­ gesteuerten Motor enthält.

9. Kurbelwellen-Härtevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Motor eine Bremswicklung aufweist.

10. Kurbelwellen-Härtevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Motor eine Fremdlüftung aufweist.