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Verfahren und Vorrichtung zum Oberflächenhärten von Kurbelwellen Für
die Lagerstellen von Kurbelwellen, die man früher vornehmlich im Einsatz härtete,
hat sich in letzter Zeit in wachsendem Umfang die Oberflächenhärtung eingeführt.
Unter Oberflächenhärten versteht man dabei eine schnelle Erhitzung der zu härtenden
Flächen auf Härtetemperatur in nur dünner Schicht, vornehmlich mittels einer Gasflamme,
und unmittelbar nachfolgendes Abschrecken in einer Kühlflüssigkeit.
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Das Oberflächenhärten von Lagerstellen an mehrfach gekröpften Kurbelwellen
macht deswegen besondere Schwierigkeiten, weil die Lagerstellen ian den Kröpfungen
sich beim Erwärmen in dem Flammenkegel des -Härtebrenners drehen müssen. Bekannte
Kurbelwellenhärtemaschinen arbeiten in der Weise, daß die auf die Mittelachse der
Maschine eingerichteten und zu härtenden Lagerstellen einzeln nacheinander oder
höchstens Lagerstellen mit gleichem Abstand von der Hauptachse zu mehreren gleichzeitig
gehärtet werden. Dann ist es beispielsweise bei einer Sechszylinderkurbelwelle notwendig,
auf einer ersten Maschine .die Hauptlager zu härten; auf einer zweiten die in gleichem
Abstand von der Hauptachse liegenden inneren Hublager, auf einer dritten Maschine
die beiden mittleren und auf einer vierten endlich ,die beiden äußeren Hublager.
Hier muß also die Kurbelwelle vier Maschinen durchlaufen, bis sämtliche Lagerstellen
gehärtet sind. Ferner sind Härtemaschinen . mit verstellbaren Aufnahmevorrichtungen
bekannt, die es ermöglichen, @die jeweils zur Härtung kommenden Hublager nacheinander
auf die Mittelachse der Maschine auszurichten. Derartige Maschinen eignen sich jedoch
nur zur Härtung geringer Mengen von Kurbelwellen, da das häufige Umspannen und -Teuausrichten
der Kurbelwelle bei einer Serienhärtung wesentlich mehr Zeit in Anspruch nähme als
die
Härtung jeder einzelnen Lagerstelle auf einer besonderen Maschine
und die Härtung sänitlicher Lagerstellen auf mehreren Maschinen nacheinander.
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Es ist auch schon vorgeschlagen «-orden. die Kurbelwellen beim Härten
um ihre Hauptachse umlaufen zu lassen und jedem, Lagerstelle an einer Kröpfung eine
aus Br .; leer und Kühlluftzuführung bestehende b@` sondere Härtevorrichtung. zuzuordnen,
da',üf einer der Lagerkröpfung entsprechende Kröpfung einer gleichmäßig mit der
zu härtenden Welle umlaufenden Hilfswelle abgestützt ist. Dabei ist die Härtevorrichtung
gegen Kippe u:in die Hilfswelle durch gewichtbelastete Seilzüge gesichert. Eine
solche Befestigung und Lagerung der Härtev orrichtung gestattet es jedoch nicht,
den Abstand zwischen Brenner und Werkstück, der für die Härtung von ausschlaggebender
Bedeutung ist, während des Umlaufs beider Wellen genügend genau aufrechtzuerhalten,
vielmehr bewirken die Trägheit der in kreisende Bewegung zu setzenden Massen und
die Spannung der Seilzüge ein Nacheilen der in Nähe der zu härtenden Wellen. flach
liegenden Teile der Härtevorrichtung gegenüber ihren mit der Hilfswelle verbundenen
Teilen. Auch läßt sich die Zuführungsvorrichtung für die Kühlluft nicht durch eine
solche für Wasser ersetzen, da das ausströmende Kühlwasser oder 01 die in unmittelbarer
Nähe seiner Zuführung liegenden Brenner gefährden würde. Bei den heute für Kurbelwellen
gebräuchlichen Stählen kann aber auf eine Abschrekkung durch Wasser oder Öl nicht
verzichtet werden.
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Gegenstand der Erfindung ist demgegenüber ein Verfahren und eine dieses
Verfahren ermöglichende Maschine zum Oberflächenhärten von Kurbelwellen, die es
ge:statten, Kurbelwellen mit verschieden gekröpften Lagerstellen auf sämtlichen
Lagerstellen gleichzeitig und ohne Umspannen und Neuausrichten der Kurbelwellen
an ihrer Oberfläche zu härten. Das geschieht dadurch, daß die in. ihren Endlagern
drehbar gelagerte Kurbelwelle in Drehung versetzt wird und die dann exzentrisch
schwingenden Lagerstellen an den Kröpfungen von Brennern erhitzt werden, die bei
völlig unverändertem Abstand der Brenneröffnungen zu der zu härtenden Lagerstelle
die kreisende Bewegung der Kurbeln mitmachen und nach Erreichen der Härtetemperatur
die Lagerstellen der sich unverändert weiterdrehenden Welle in den Bereich von Abschreckbrausen
geschwenkt werden, die niit den Lagerstellen und den Härtebrennern zusammen und
im gleichen Sinne wie diese kreisen. Der Vorschlag nach der Erfindung geht demnach
in seiner Allgemeinheit dahin, jeder Lagerstelle an den Kröpfungen einer an beiden
Enden gelagerten und sich drehenden Kurbelwelle einen Härteliret5ner und eine Abschreckbrause
zuzuordnen und im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen dieser Art beide in stet:
unbedingt genau gleichem Abstand von der zu befarbeitenden Werkstückoberfläche zu
halten. :#jaB sie unter starrer Abstützung an mehreren Stellen mit der zu härtenden
Lagerfläche um die Hauptachse der Kurbelwelle kreisen. Außerdem sind Vorkehrungen
getroffen, daß sämtliche Lagerstellen jederzeit und ohne die Bewegung der Kurbelwelle
und der Härtevorrichtung anzuhalten, aus dein Bereich der ihnen zugeordneten Brenner
in den Bereich der in genügend großem Abstand von diesen angeordneten Brausen geschwenkt
werden können. Die genaue >r;'bereinstimmung der kreisenden Bewegung von Brenner
und Brause mit der der Lagerstellen kann an sich auf verschiedene: Weise erreicht
werden, z. B. durch eine Schablonenführung oder so, wie es bei der in der Zeichnung
schematisch dargestellten Vorrichtung zum Oberflächenhärten von Kurbelwellen geschieht,
mit der das Verfahren in besonders einfacher Weise durchgeführt werden kann und
die nachstehend erläutert werden soll: Die Synchronisierung der kreisenden Bewegung
der zu härtenden Lagerstellen i der beiderseits um ihre Hauptachse drehbar gelagerten
Kurbelwelle 2 und der Härtel)renner 3 sowie der Abschreckbrausen d. wird bei der
erfindungsgemäßen Maschine durch zwei der zu härtenden Kurbelwelle gleichgestaltete
und drehbar parallel zueinander gelagerte Kurbelwellen 5, 6 erreicht, deren Kröpfungen
7, 7' jeweils durch ein Gestänge 8 mit die Kröpfung umfassenden Lagern 9, j miteinander
verbunden sind. Von dieseln Gestänge wird für jede Kröpfung 7, 7' der Kurbelwelle
5, 6 ein Gasbrenner 3 und diesem 'lachgeschaltet eine Abschreckbrause4 mit ihren
Zuleitungen io für das Gas, i i für den Sauerstoff und 12 für die Kühlflüssigkeit
getragen, dergestalt, daß der Brenner oberhalb der Abschreckbrause angeordnet ist,
deren Kühlflüssigkeit alsdann die Brennerflamme nicht beeinträchtigen kann.
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Das Kurbelwellensystem 5, 6 und die zu härtende Kurbelwelle 2 laufen
mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit um, was bei der dargestellten Maschine durch
ein Umlenkrad 13 bewerkstelligt wird, über das einmal der Kettenzug 14 für den umfangsgleichen
Antrieb der beiden Kurbelwellen 5. 6 und das andere Mal der Kettenzug 15 für den
umfangsgleichen Antrieb der zti härtenden Kurbelwelle 2 gelegt ist. Dabei kann der
Antrieb des Ganzen beispielsweise durch ein stufenlos
regelbares
Getriebe von der Steuerkurbelwelle 5 oder aber auch von dem Umlenkrad 13 aus erfolgen.
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In der gezeichneten Stellung liegt die zu härtende Kurbelwelle 2 zwischen
den beiden Ästen eines Doppelbrenners, der während der Kreis.ung des Systems seine
Stellung zum Querschnitt der zu härtendenLagerstelle nicht ändert, aber mit dieser
Lagerstelle kreist: Hat nun die Oberfläche der Lagerstelle :die erforderliche Härtetemperatur
erreicht, dann wird die sich dabei weiterdrehende Wolle in Pfeilrichtung aus dem
Brenner 3 in die Brause 4 geschwenkt. Hierdurch erfolgt eine Verschiebung der Kurbelwolle
parallel zu sich selbst, wobei de Kurbelwolle, ohne daß sie an die Brenner oder
die Brausen anstößt, stets mit Sicherheit in die vorgesehene Öffnung der Abschreckbrausen
kommt.
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'Ulan sieht, daß es die Maschine gemäß der Erfindung ermöglicht, sämtliche
Lagerstellen der Kurbelwelle ohne- ein Umspannen der Welle gleichzeitig zu härten
und während des Betriebes :des Ganzen :sämtliche Lagerstellen der Welle zu jeder
Zeit aus .dem Bereich des Brenners in den Bereich der diesem Brenner zugeordnetem
Brausen zu schwenken.
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Die Gas-, Sauerstoff- und Kühlmittelzufuhr zu jedem Brenner ist durch
an der Bedienungsseite angeordnete nicht gezeichnete Regelventile :einstellbar.
Nachdem für eine Kurbelwellenserie die Einstellung der Brenner vorgenommen -ist,
kann die Anlage durch ein Schnellschlußventil bedient werden, es entfällt das _jedesmalige
Einstellen der verschiedenen Brenner. Beim Übergang auf eine andere Kurbolwollenserie
werden ddo beiden Steuerkurbelwellen 5, 6 zusammen mit den. Brennerhaltern aüsgewechsolt.und
:durch entsprechende Kurbelwellen der anderen Serie ersetzt, so ääß auch der Übergang
von der einen zur anderen Kurbelwelle ohne großen Zeitverlust möglich ist.