DE665486C

DE665486C - Vorrichtung zur spanabhebenden Bearbeitung stangenfoermiger Koerper mit elliptischem Querschnitt

Info

Publication number: DE665486C
Application number: DEG91969D
Authority: DE
Original assignee: ALEXANDRE GAUSSE
Current assignee: ALEXANDRE GAUSSE
Priority date: 1935-12-12
Filing date: 1936-01-19
Publication date: 1938-09-27
Also published as: FR810743A; GB476206A

Description

Bei Untersuchung der Ursachen für das sog. Fressen der Kolben von Brennkraftmaschinen hat man festgestellt, daß die Stellen größten Druckes nie im mittleren Teil der zwischen den Kolbenbolzenlagern befindlichen Zylinderabschnitte auftreten, sondern an den Rändern dieser Abschnitte. Dies ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß bei der üblichen Herstellung der Kolben für die Bildung der Kolbenbolzenlager eine Anhäufung von Werkstoff erforderlich ist, zufolge welcher bei der Wärmedehnung im Betrieb der Kolben derart verformt wird, daß der ursprüngliche zylindrische Querschnitt in einen elliptischen übergeht. Dabei ist die kleine Achse der Ellipse kleiner als der Kolbenhalbmesser. Es tritt demgemäß infolge der Wärmedehnung eine Veränderung des Kolbenquerschnittes durch Abflachung ein,

ao welche eine leicht elliptisch gekrümmte Form zur Folge hat, wobei die große Achse der Ellipse gleichlaufend zur Kolbenbolzenachse verläuft. Diese Erscheinungen sind bekannt, und man gab bisher schon dem Kolben einen

as elliptischen Querschnitt. Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, durch welche den dem stärksten Druck ausgesetzten Teilen des Kolbens in neuartiger Weise eine elliptische Form gegeben wird, die so gewählt ist, daß nach der Formänderung, welche durch die im Betrieb zu erwartende Wärmedehnung bedingt ist, der Kolben zylindrische Gestalt annimmt.

Es sind bereits Unrundbearbeitungsvorrichtungen bekannt, auf welchen eine derartige elliptische Form erzeugt werden kann; diese bekannten Vorrichtungen arbeiten aber vielfach ungenau und besitzen meist der Abnutzung unterworfene Schablonen, die Massenwirkungen herbeiführen. Bei der neuen Maschine wird dadurch eine genaue Ellipse hervorgebracht, daß ein Kreiszylinder durch eine schiefwinklig zu seiner Achse liegende Ebene geschnitten wird. Die Ellipse wird demgemäß erzeugt durch ein Werkzeug, welches eine kreisförmige Bahn beschreibt, deren Ebene schräg zur Achse des zu bearbeitenden Zylinders liegt; gleichzeitig führen das Werkzeug und der Zylinder gegeneinander eine geradlinige Vorschubbewegung in der Richtung der Zylinderachse aus. Ist bei einer derartigen Maschine einmal eine beliebige Ellipse durch Bestimmung des Neigungswinkels zwischen Zylinderachse und Umlaufachse des Werkzeugs festgelegt, so werden alle auf ihr bearbeiteten Kolben un-

abhängig von ihrem Durchmesser und ohne weitere Winkeleinstellung gleichmäßig nach einer ähnlichen Ellipse abgedreht.

Die Maschine läßt sich ferner so ausgestalten, daß dem vorderen, gegebenenfalls mit Kolbenringnuten versehenen Teil des Kolbens eine praktisch kreisförmige Form erteilt wird, indem der Werkzeugschlitten oder der Werkstückschlitten quer zur Längsachse der ίο Maschine verschoben wird oder indem die Umlaufebene des Werkzeugs aus ihrer schiefen Lage herausgedreht und in üblicher Form senkrecht zur Werkstückachse gestellt wird.

In der Zeichnung ist ein Beispiel zur Erläuterung der Maschine gemäß der Erfindung in schaubildlicher Form dargestellt.

Fig. ι zeigt eine Draufsicht auf einen Kolben, aus welcher sich die Formänderungen infolge der Wärmedehnung des Werkstoffs ergeben.

Fig. 2 zeigt einen waagerechten Schnitt durch einen Kolben, in welchem die auf Druck besonders hoch beanspruchten Teile gekennzeichnet sind.

Fig. 3 gibt die theoretische Erläuterung. Fig. 4 zeigt eine Maschine gemäß der Erfindung im Aufriß.

Bei der üblichen Bauart der Kolben für Brennkraftmaschinen ist gemäß Fig. 1 die äußere Fläche des Kolbens χ konzentrisch zur Bohrung des Zylinders y. Im Laufe der jeweiligen Erwärmung des Kolbens dehnt sich der in den Kolbenbolzenlagern 2 angehäufte Werkstoff aus und verursacht dadurch eine Formänderung der ursprünglich kreisbogenförmigen Zylinderabschnitte 1, die sich zu beiden Seiten der durch die Kolbenbolzenachse gehenden Durchmesserebene erstrecken. Unter der Einwirkung dieser Wärmedehnung nimmt die Schnittlinie der ursprünglich zylindrischen Abschnitte 1 im Verhältnis zu der Schnittlinie A der Zylinderbohrung eine elliptische Form B an, deren ^<5 kleine Achse kleiner ist als der Kolbendurchmesser und deren große Achse in der durch die Achse der Kolbenbolzenlager 2 bestimmten Durchmesserebene liegt. Die elliptisch verformten Kolbenteile werden daher nunmehr durch die Zylinderwandung insbesondere an den Stellen 3 auf Pressung beansprucht.

Zur Aufrechterhaltung eines einwandfreien Betriebes ist es daher erforderlich, diesen Kolbenteilen ursprünglich elliptische Querschnittslinien C zu geben, die so gewählt sind, daß die Kolbenabschnitte nach der Wärmedehnung und Abflachung eine zylindrische Form annehmen, die ,konzentrisch zu der inneren Wandfiäche des Zylinders verläuft. Die bisher bekannten Mittel zur Erzielung einer elliptischen Form ermöglichen keine genaue Führung des Werkzeugs infolge des unvermeidlichen Spieles im Antrieb, sei es mit Nocken, sei es durch gegenseitige Bewegung der Werkzeugschlitten oder Werkzeugträger; dies hat notwendig zur Folge, daß sich im Betrieb von der Sollform abweichende Stellen auf den so bearbeiteten Kolben bilden. Zur Erzielung ähnlicher Ellipsen bei wechselnden Durchmessern der zu bearbeitenden Kolben besitzen die bekannten Maschinen besondere Rückführungseinrichtungen oder verschiedene Nocken, wobei bei jeder Änderung des Durchmessers eine besondere Umstellung in Abhängigkeit \^ron dem Kolbendurchmesser erforderlich ist. Die genaue elliptische Form wird gemäß Fig. 3 durch einen schiefen Schnitt an einem Zylinder gewonnen. Die elliptische Form wird dadurch erzielt, daß ein Werkzeug um das Werkstück umläuft, jedoch nicht in einer gleichlaufend zur Längsachse des Werkstücks verlaufenden zylindrischen Bahn, sondern derart, daß die Achse b des Werkzeugkopfes mit der Achse α des Werkstücks einen spitzen 8g Winkel α bildet, wobei die Achse α des Kolbens dauernd durch den Mittelpunkt 0 des von dem bzw. den Werkzeugen beschriebenen Kreises geht.

Die Bearbeitungsmaschine besteht im wesentlichen gemäß Fig. 4 aus einem Gestell 4, auf welchem in der Richtung der Maschinenachse ein Schlitten 5 mit Hilfe des Handrades 6 verschoben werden kann. Dieser Schlitten 5 trägt einen zweiten Schlitten 7, der durch eine geeignete Bedienungsvorrichtung 8 senkrecht zur Längsachse der Maschine verstellt werden kann. Mit dem Schlitten 7 fest verbunden ist ein Dorn 9, auf welchem der zu bearbeitende Kolben festgemacht wird. Dieser Kolben ist vorher in der üblichen Form abgedreht, so daß er eine genau zylindrische Gestalt besitzt.

In einem Bock 10 ist eine W^rellen gelagert, die mit der Achse a des Domes 9 einen spitzen Winkel bildet; dadurch wird ein elliptischer Schnitt erzeugt.

An dem einen Ende der Welle 11 ist ein umlaufender glockenförmiger Werkzeugträger

12 angebracht, der einen oder mehrere Stähle

trägt, die ihrerseits in Schlitten 14 sitzen, die sich senkrecht zur Achse b verschieben lassen und sämtlich in der gleichen Umlaufebene liegen. Das andere Ende der Welle 11 kann beispielsweise eine Riemenscheibe 15 zum Antrieb der Welle tragen. Da der Winkel α stets gleichbleibt, erhalten sämtliche auf dieser Maschine bearbeitete Kolben ähnliche elliptische Form.

Dadurch, daß der Schlitten 7 auch quer zur Achse ο verschoben werden kann, ist es möglich, dem vorderen Kolbenteil, der ge-

gebenenfalls mit Kolbenringnuten 16 versehen ist, vom Kolbenboden aus eine annähernd kreisförmige Gestalt zu geben, die nach Belieben mit der Kolbenachse gleichachsig sein kann oder nicht. Diese der Kreisform angenäherte Form wird erzielt durch Querverstellung des Schlittens 7 nach der elliptischen Bearbeitung des Werkstücks. Durch diese Verstellung werden seitlich am

ίο Werkstück noch einmal feine, sichelförmige Späne abgenommen, so daß sich der nachgearbeitete Querschnitt aus zwei der Kreisform angenäherten Ellipsenteilen zusammensetzt. Diese Form wird erzielt durch Ausschneiden eines in der Richtung der kleinen Achse liegenden Streifens aus einer Ellipse und Zusammenfügen der beiden Außenteile.

An Stelle des Schlittens, welcher das Werkstück trägt, kann man zur Erreichung der gleichen Wirkung auch den Teil des Gestells 4, welcher die Wellen trägt, in einer Gleitbahn oder einer ähnlichen geeigneten Vorrichtung verschieben.

Die gleiche Vorrichtung zur Erzeugung eines schiefen Schnittes auf einem Zylinder kann auch bei einem Kolben angewandt werden, der zwischen Spitzen gelagert ist; in diesem Falle wird das umlaufende Werkzeug an einer in einer geneigten Ebene umlaufenden Brille befestigt.

Das Wesen der Erfindung ist natürlich nicht durch die dargestellten Ausführungsformen erschöpft, läßt vielmehr weitgehende Änderungen der Formgebung und Anordnung der Einzelteile zu.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur spanabhebenden Bearbeitung stangenförmiger Körper mit elliptischem Querschnitt, insbesondere von Kolben für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die das feststehende Werkstück bearbeitenden Schneiden der Werkzeuge (13) in einer gegenüber der Achse des Werkstücks geneigten Ebene eine Kreisbewegung beschreiben, während das Werkstück in Richtung seiner Achse verschoben wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (13) an der Innenseite der Schenkel eines U-förmig oder glockenförmig ausgebildeten Werkzeugträgers (12) angebracht sind, welcher um eine zu der Vorschubrichtung des das Werkstück tragenden Schlittens (5) geneigte Achse (11) drehbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück oder das Lager der Werkzeugträgerachse (11) auch quer zur Vorschubrichtung verschiebbar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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