DE3340830C2

DE3340830C2 -

Info

Publication number: DE3340830C2
Application number: DE19833340830
Authority: DE
Inventors: Klaus 5204 Lohmar De Allert
Original assignee: KADON TECHNIC KONSTRUKTIONS- und VERTRIEBSGESELLSCHAFT fur WERKZEUGMASCHINEN MBH 5204 LOHMAR DE
Current assignee: KADON TECHNIC KONSTRUKTIONS- UND VERTRIEBSGESELLSC
Priority date: 1983-11-11
Filing date: 1983-11-11
Publication date: 1989-03-30
Also published as: DE3340830A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichzeitigen spanabhebenden Bearbeiten der Lagerzapfen einer Kurbelwelle bei rotierendem Werkstück. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrich tung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem Maschinenbett, einem an einen Drehantrieb angeschlossenen Spindelstock, einem Reitstock sowie einem mit Abstand quer zu deren Drehachse ver schiebbaren Schlitten, der mehrere spanabhebende Werkzeuge trägt.

Ein typisches Kennzeichen des Außenräumvorgangs besteht darin, daß zwischen der Räumnadel und dem Werkstück während des Räumens nur eine Relativbewegung vor sich geht, bei der die gestaffelt angeordneten Schneiden des Werkzeugs nacheinander am Werkstück zum Eingriff kommen. Beim Sonderfall des Kopierräumens hat man das Werkstück auch bereits gedreht. Zum Räumen der äußeren Kurvenfläche einer Turbinenschaufel beispielsweise wird die Drehbewegung der Werkstückaufnahme von zwei am Räumschlitten rechts und links angebrachten Kurvenschienen über Stößel, Zahnstangen und Ritzel abgeleitet. Das Werkstück rotiert dabei nur um einen Bruchteil einer vollen Umdrehung. Es erfolgt kein allseitiger Materialabtrag von der Umfangsfläche, und es ent steht auf diese Weise kein rotationssymmetrischer Rundkörper.

Die US-PS 20 90 119 gibt eine gattungsgemäße Werkzeugmaschine zur spanabhe benden Bearbeitung der Lagerzapfen von Kurbelwellen an, wobei die Materialabtragung durch Fräsen erfolgt. Die Schneidkanten der Zähne der Fräswerkzeuge liegen auf einem Kreisbogen um den Drehpunkt des Fräswerkzeugs, so daß dieses radial zum Lagerzapfen zugestellt wer den muß, um eine Materialabtragung zu erreichen. Da alle Zähne eines Fräswerkzeugs wegen ihrer konzentrischen Anordnung die gleiche Funktion haben, können unterschiedliche Arbeitsgänge, insbesondere die Fertigbearbeitung und ggfs. Profilierung der Mantelfläche nicht mit demselben Werkzeug durchgeführt werden.

Die DE-OS 18 00 065 beschreibt eine Mehrmeißelmaschine zur Drehbearbeitung der Zylinderfläche und der Stirnfläche eines zylin drischen Körpers, beispielsweise eines Innenrings eines Kugel- oder Rollenlagers. Dabei erfolgt die Bearbeitung der Zylinderfläche des Werkstücks nur mit radial ungestaffelten Meißeln, die auf zwei separaten Werkzeughaltern angebracht sind. Demgegenüber dienen radial gestaffelte Meißel ausschließlich zur Bearbeitung der Stirn flächen des zylindrischen Körpers. Eine zunehmend feinere Bearbei tung oder Profilierung der Zylinderfläche des Werkstücks ist bei dieser Maschine nicht vorgesehen. Für die Bearbeitung der Lager zapfen einer Kurbelwelle ist sie nicht geeignet, weil Zylinder- und Stirnflächen gleichzeitig abgedreht werden sollen, bei einer Kurbelwelle aber keine den Zylinderflächen entsprechenden Stirn flächen vorhanden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur gleichzeitigen spanabhebenden Bearbeitung der Lagerzapfen einer Kurbelwelle zu schaffen, durch welche die Lagerzapfen einfacher, schneller und kostengünstiger als durch Drehen oder Fräsen bearbeitet werden können. Insbesondere soll nicht nur die Materialabtragung, sondern auch die gewünschte Ober flächenbeschaffenheit der Lagerzapfen schneller als bisher und mit geringerem Werkzeugaufwand erreicht werden.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Umfangszonen durch im wesentlichen tangential gegen die Werkstückdrehung erfolgendes Räumen in einem Durchgang fertigbearbeitet werden. Die Fertig bearbeitung umfaßt das Schruppen, Schlichten und Glätten, so daß sich gegenüber dem herkömmlichen Kopierdrehen mit Nachbearbeitung durch das erfindungsgemäße Verfahren eine wesentliche Arbeits ersparnis ergibt. Im Gegensatz zum herkömmlichen Außenräumen wird erfindungsgemäß sowohl das Räumwerkzeug als auch das Werkstück bewegt, und zwar wird das Räumwerkzeug in üblicher Weise linear bewegt und das Werkstück gegenläufig zu dieser Bewegung gedreht. Das Räumwerkzeug kommt dabei mit der gesamten Umfangsfläche des Werkstückes in Eingriff und trägt das Aufmaß des Werkstückes ab.

Entsprechend der Kontur der Schneiden bzw. Zähne des Räumwerkzeugs kann dabei die gewünschte Profilierung der Umfangsfläche erreicht werden. Das Verfahren ist demnach ein Mehrfachräumen, bei dem meh rere, auf Abstand gehaltene, parallele, ggfs. unterschiedlich profilierte Räumnadeln gleichzeitig an dem rotierenden Werkstück entlang geführt werden, so daß an diesem gleichzeitig mehrere Umfangszonen geräumt werden, wobei die Zonen unterschiedlich pro filiert sein können.

Während beim herkömmlichen Räumen eine von der Räumlänge ab hängige große Anzahl von Schneiden gleichzeitig mit dem Werkstück in Eingriff ist und demzufolge die Schnittkraft beträchtliche Werte erreicht, ist die Räumlänge beim erfindungsgemäßen drehenden Räumen wegen der Krümmung der zu bearbeitenden Umfangsfläche kurz, so daß nur wenige Schneiden bzw. Zähne gleichzeitig im Ein griff sind und die Schnittkraft demgemäß geringer ist.

Nach der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Räumspäne von der Seite her quer über die Umfangszone fortschreitend abgetragen. Dies wird erreicht durch zur Verschiebungsrichtung des Räumwerkzeugs schräg angeordnete Schneiden, die in Verbindung mit der Rundung der zu bearbeitenden Fläche eine räumlich sehr begrenzte Schnittfläche ergeben. Dem zufolge wird die Schnittkraft bzw. die Zugkraft, mit der das Räum werkzeug gegen das Werkstück gezogen werden muß, weiter reduziert.

Vorzugsweise dreht man das Werkstück mit einer Umfangsge schwindigkeit von 100 bis 150 m/min. Die Drehzahlen können bei spielsweise in der Gegend von 500 bis 550 U/min liegen und sind damit wesentlich größer als die bei der Drehbearbeitung üblicherweise benutzten Drehzahlen, selbst unter Benutzung von Hartmetall-Schneid platten.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt ein Maschinenbett, einen an einen Drehantrieb angeschlossenen Spindelstock, einen Reitstock sowie einen mit Abstand quer zu deren Drehachse ver schiebbaren Schlitten, der mehrere spanabhebende Werkzeuge trägt, und ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge parallele, im wesentlichen tangential zum Werkstück geführte Räumnadeln sind. Die zwischen dem Spindelstock und dem Reitstock aufgenommene Kurbelwelle kann unabhängig von dem Vorschub der Räum werkzeuge gedreht werden. Die Räumwerkzeuge haben eine Vielzahl von mit fortschreitendem Vorschub tiefer in Eingriff kommenden Schneiden bzw. Schneidzähnen entsprechend der gewünschten Material abtragung und Oberflächenprofilierung.

Nach der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung sind die Drehachse und die Verschiebungsbahn des Schlittens horizontal angeordnet.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung näher gezeigten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Räummaschine;

Fig. 2 eine Teildarstellung der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2; und

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Räum werkzeugs.

Nach Fig. 1 ist auf einem Maschinenbett 1 entsprechend einer herkömmlichen Drehbank ein Spindelstock 9 mit motorischem Antrieb 11 und ein Reitstock 8 angebracht. Zwischen dem Spindelstock 9 und dem Reit stock 8 ist auf das Maschinenbett 1 ferner ein sich in Querrichtung, d. h. senkrecht zur Zeichenebene, erstreckender Räumtisch 2 aufgeschraubt, auf dem ein Räumschlitten 3 z. B. durch einen winklig zu seiner Verschiebungsbahn verschiebbaren Oberschlitten 4, auf dem bei der dargestellten Ausführungsform mittels Werkzeughalter 5 fünf Räum werkzeuge 6 gehaltert sind.

Zwischen den Körnerspitzen 8 ^a und 9 ^a des Reitstocks 8 bzw. des Spindelstocks 9 ist eine Kurbelwelle 7 aufgenommen und auf seiten des Spin delstocks durch ein Mitnehmerfutter 10 fest eingespannt, so daß die erfor derlichen Drehmomente gegen die Drücke der Räumwerkzeuge 6 auf die Welle über tragen werden können. Bei der dargestellten Ausführungsform werden die fünf Hauptlagerzapfen der Kurbelwelle 7 gleichzeitig bearbeitet.

Fig. 2 zeigt den Angriff des Räumwerkzeugs 6 an dem Mittel lagerzapfen 7 ^b zwischen den Wangen 7 ^a in vergrößertem Maßstab. Die Bear beitung der Hubzapfen 7 ^c ist auf diese Weise nicht möglich.

Fig. 3 zeigt den Angriff der Schneiden 6 ^a des Räumwerzeugs 6 an der Umfangsfläche des Lagerzapfens 7 ^b der Welle 7, wobei die Drehrich tung des Zapfens entgegengesetzt zur Vorschubrichtung 13 des Räumwerk zeugs 6 ist.

Fig. 4 ist eine Draufsicht auf das Räumwerkzeug 6, aus der ersichtlich ist, daß die Schneiden mit der Vorschubrichtung bzw. Werkzeug längsachse 13 des Räumwerkzeugs 6 einen spitzen Winkel α bilden. Zur Bearbeitung der Hauptlagerzapfen 7 ^b der Kurbelwelle 7 wird der Schlitten 3 mit den fünf Räumwerkzeugen 6 mit der üblichen Geschwindigkeit von z. B. 6 m/min vorbewegt, während gleichzeitig das Werkstück 7 mit hoher Drehzahl, z. B. 500 U/min rotiert. Dabei werden die Lagerzapfen allseitig geschruppt, geschlichtet und auf das gewünschte Maß feingeschlichtet. Auf diese Weise wird im Vergleich zur herkömmlichen Drehbearbeitung der Lagerzapfen beson ders bei hohen Stückzahlen eine erhebliche Zeit- und Arbeitsersparnis er zielt, so daß die Fertigung wesentlich wirtschaftlicher möglich ist. Durch entsprechende Ausbildung der Räumwerkzeuge und die unabhängige Einstellung von Werkzeugvorschub und Werkstückdrehzahl ist eine Anpassung an den Werk stoff, die gewünschte Genauigkeit und Oberflächenqualität möglich.

Claims

1. Verfahren zum gleichzeitigen spanabhebenden Bearbeiten der Lagerzapfen einer Kurbelwelle bei rotierendem Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangszonen durch im wesentlichen tangential gegen die Werkstückdrehung erfolgendes Räumen in einem Durchgang fertigbearbeitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Räumspäne von der Seite her quer über die Umfangszone fort schreitend abgetragen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 100 bis 150 m/min gedreht wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Maschinenbett (1), einem an einen Drehantrieb (11) angeschlossenen Spindelstock (9), einem Reit stock (8) sowie einem mit Abstand quer zu deren Drehachse (12) verschiebbaren Schlitten (3), der mehrere spanabhebende Werkzeuge (6) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (6) parallele, im wesentlichen tangential zum Werkstück geführte Räumnadeln sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (12) und die Verschiebungsbahn des Schlittens (3) horizontal angeordnet sind.