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Vorrichtung zum Schmieden von mehrfach gekröpften Kurbelwellen Es
ist in der Regel üblich, bei Kurbelwellen, insbesondere solchen mit vielen Hüben
und gedrängter Bauart, wie sie vornehmlich im Brennkraftmaschinenbau Verwendung
finden, im Freiformschmiedeverfahren die einzelnen Hübe mit einer gegenseitigen
Versetzung von ioQo'' oder bestenfalls 9o° zu schmieden. Nach dem Schmieden werden
:die Lagerstellen auf der Drehbank ausgeschruppt und dann die einzelnen Hübe im
warmen Zustand in ihre richtige Arbeitsstellung geschränkt. Dieses Schränken durch
eine Verdrehung der Hüne um die Kurbelwellenachse bildet eine große Gefahr für die
Widerstandsfähigkeit der Kurbelwelle. Kleine Kurbelwellen hat man .daher gleich
mit der endgültigen Winkelstellung der Hübe im Gesenk geschlagen oder gepreßt. Dies
läßt sich aber bei größeren Kurbelwellen, wie sie beispielsweise ini Großdieselmotorenbau
Verwendung finden, nicht durchführen.
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Es wurde deshalb schon vorgeschlagen und vereinzelt auch ausgeführt,
durch entsprechende Schmiedeeinrichtungen unter einer Freiform -schmiedepresse die
einzelnen Hübe in Stellung zu schmieden und auch gleichzeitig die Hubform mit auszuschmieden.
Hierbei geht man von einem roll vorgeschmiedeten Vorblock aus und ist daher bei
der weiteren Verschmiedung gezwungen, durch entsprechende Bearbeitungszugabe die
bei diesem Rohblock
vorkommenden Oberflächenfehler zu berücksichtigen.
Bei diesem Verfahren ist es jedoch auch nicht möglich, den Kurbelhub zwischen .den
Hubschenkeln sowie den Lagerstellen auszupressen. Diese Nachteile des bekannten
Verfahrens bedingen auch noch ein zu hohes Schmiedestückgewicht. Auch ist hierbei
die Erreichung eines einwandfreien Faserverlaufes, wie er bei einer im Gesenk geschlagenen
Kurbelwelle gegeben ist, nicht im gewünschten Maße zu erreichen.
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Es ist fernerhin vorgeschlagen, die Kurbelhübe mehrfach gekröpfter
Kurbelwellen aus einem Voriverkstiick mit maßhaltig eingerollten Lagerstellen in
einem geschlossenen Gesenk nacheinander zu pressen. Das Gesenk besteht aus einem
Unter- und Oberteil, die zusammen die äußere Form des Kurbelhubes bilden. Der Preßstempel
wird damit schließend in das Gesenkoberteil eingeführt und verdrängt, den Kurbelhub
ausdrückend, das Material in die die Kurbelwangen bildende Gesenkform. Um eine Gratbildung
zu vermeiden, wird ein vollständig dichtschließender, d. h. auf Schleifmaß bearbeiteter
Preßstempel verwendet. Es ist aber in der Praxis allgemein bekannt, daß sich die
hierzu benötigten scharfen Kanten des Preßsteinpels schon beim ersten Preßvorgang
in das warme Material stark abnutzen, so daß abgerundete Kanten an der Stirnfläche
des Stempels entstehen, die, da das warme (Material dem Preßstempel entgegensteigt,
es ermöglichen, daß zwischen Preßstempel und Gesenkpreßform warmes Material eintritt,
das als sehr dünne Schicht sofort erkaltet und. in diesem Augenblick so höhe Preßdrücke
entstehen, daß ein weiteres Pressen unmöglich gemacht wird. Außerdem entspricht
die für dieses bekannte Preßverfahren vorgeschlagene Anordnung der Preßvor-`richtung
infolge der zeitraubenden Zusammensetzarbeit der einzelnen Teile in keiner Weise
einer neuzeitlichen, wirtschaftlichen Kurbelwellenlierstellung, da für den Preßvorgang
eines jeden Hubes die Welle besonders warm gemacht werden muß.
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Der Nachteil des Festklemmens des Preßstempels in der geschlossenen
Gesenkform wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß der Preßst,-mpcl der gesamten
Breite eines Hubteiles der Kurbelwelle entspricht und außer dem Kurbelhub auch den
oberen Teil der Kurbelwangen formt. Das Material steigt dem Preßstempel nicht entgegen.
und es kann sich daher auch keine Verklemmung in der Preßstempelführung einstellen.
Während des jeweiligen Preßvorganges wird an dem Ende der Kurbelwelle, an welchem
mit -dem Auspressen der (Kurbel begonnen wird, ein ,Gegendruck in Richtung der Wellenachse
erzeugt, der ein Ausweichen des Materials des. gerade gepreßten Kurbelhubes aus
dem Preßgesenk verhindert.
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Durch das Schmiedeverfahren nach der Erfindung ist es möglich, das
Schmiedegewicht bis auf das heute bei Kurbelwellen übliche Vorschruppgewicht in
vorgearbeitetem Zustande herunterzudrücken. Die Kurbelhubform kann auch bei größeren
Kurbelwellen sauber auf Maß gepreßt werden, so daß die Bearbeitung auf das Drehen
und Schleifen des vorgeschmiedeten Kurbelzapfens sowie der Lagerstellen und gegebenenfalls
der ILupl)-lungsflansche beschränkt bleibt. Die erreichbaren Schmiedezeiten sind
so kurz geworden, daß sie mit den bisher benötigten Schmiedezeiten beim Freiformschmieden
nicht mehr verglichen werden können. Außer den bedeutenden Einsparungen an Rohmaterial,
Schmiedeselbstkosten und Bearbeitungskosten ist die nach dem Verfahren entsprechend
der Erfindung geschmiedete Kurbelwelle in ihres- Qualität dem gesenkgeschmiedeten
Stück bezüglich des Faserverlaufes usw. gleichwertig.
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In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Ausführung des Schmiedeverfahrens
nach der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eine Seitenansicht
der Schmiedevorrichtung mit der Gegendruckvorrichtung, Fig. :2 eine Draufsicht auf
den Unterteil der Preßvorrichtung und auf die Gegendruckvorrichtung, Fig. 3 einen
Schnitt nach der Linie IN-III in Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV
in Fig. 2 Auf die Spannplatte der Schmiedepresse ist eine Grundplatte i gelegt,
auf der mehrere hydraulische Zylinder 2 angeordnet sind. Zwischen den hydraulischen
Zylindern 2 ist der untere Schließteil 3 auf der Grundplatte i befestigt. Der obere
Schließteil.1. steht mit den Plungern 5 der hydraulischen Zylinder 2 in Verbindung
und wird außerdem bei seiner Aufundabbewegung durch die Führungssäulen 6 geführt.
Im unteren Schließteil 3 ist zentral die Matrizenform 7 angeordnet, die ihrerseits
einen hydraulisch betätigten Auswerfer 8 aufnimmt. Eine zentrale Ausnehmung im oberen
Schließteil -. dient zum Durchtritt des Preßstempels 9, der am Preßholm io befestigt
ist. Der obere und untere Schließteil 3, 4 weisen Lagerstellen i i auf, in denen
die eingerollten Lagerstellen 1.2 des Kurbelwellenblockes 13 eingelegt und gehalten
werden. Neben der Matrizenform 7 sind in den Schließteilen 3,4 Aufnahmeräume 14
und 15 vorhanden, die zur Aufnahme des fertiggepreßten Kurl)elhubes ii5 bzw.
des noch nicht gepreßten Kurbelteiles 17 dienen. Die Beilagen 1ä halten die
Kurbelwelle in einer Stellung, die den zu pressenden Kurbelhub i9 in der Matrizenform
7 in die richtige Winkelstellung zu den anderen Kurbelhüben bringt. Die Beilagen
20 verhindern einen unerwünschten Materialfluß beim Pressendes Kurbelhubes.
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Das Gegenlager ui mit dem Gegendruckkolben -22 ist auf Schienen 23
fahrbar aufgesetzt und mittels Zuganker 2@,. lösbar mit dem Preßsattelunterteil
3 verbunden. Die Verbindung erfolgt i. B. durch einen Riegel, der zwischen zwei
der auf den Zugankern 24 angeordneten Ringen innerhalb des Gegenlagers eingelegt
wird. Die Betätigung des Kolbens 22 erfolgt hydraulisch oder mechanisch oder mechanisch-hydraulisch.
Auf den Zugankern 24 ist ein Stützlager 25 verschiebbar.angeordnet, das zur Stützung
des bereits fertiggepreßten Kurbelwellenendes ei6 dient. In der Fig. 4 ist eire
zweiteiliger
Richteinsatz 27, 28 im oberen und unteren Schließteil 3, 4 gezeigt.
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Der Schmiedevorgang bei der Verwendung der Vorrichtung nach der Erfindung
ist folgender: Der vorher sauber abgedrehte Rundblock wird in »bekannter Weise an
den Lagerstellen i,2 genau maßhaltig unter einer Schmiedepresse oder einuni Hammer
eingerollt. Nach Einlegung des Blockes mit den eingerollten Lagerstellen 12 in die
-ini unteren Schließteil 3 entsprechend angeordneten Lagerstellen i i wird anschließend
der obere Schließteil 4 durch die hydraulischen Plunger 5 in den Zylindern 2 Heruntergezogen
und damit der benötigte Anpressungsdruck für die Lagerstellen 12 erreicht. Gleichzeitig
wird mit dem in dem Preßliolm io eingebauten Formpreßstempel9 der Kurbelhub in der
Matrizenform ; ausgepreßt. Eine seitliche Verschiebung des Wellenblockes nach r2clits
wird durch die Gegenhaltevorrichtung mit dein Kolben 22 verhindert, der während
de: Preßvorganges gegen das Ende des Wellenblockes drückt. Nach Fertigpressen eines
Kurbelhubes wird der Gegenhaltekolben 2= zurückgezogen. Der gepreßt(= Kurbelhub
wird mittels des Auswerfers 8 aus der Ilatri zenform ; gehoben und der Wellenblöch
uni einen Kurbelhub nach rechts verschoben, bis der fertige Kurbelhub in den Aufnahmeraum
14 eingelegt «erden kann. Die hier eingelegte Beilage iS ist blockiert und ermöglicht
die Einlegung des Kurbelhubes nur in einer bestimmten Stellung, die eine richtige
und genaue. Winkelstellung des nächsten Kurbelhubes zu dem vorhergehenden gewährleistet.
Zwecks genauer Einhaltung der Längenmaße von Mitte zu Mitte Hub wird nach dem Auspressen
eines jeden Hubes ein Futterstück in den eingepreßten Kurbelhub zwischen den Kurbelschenkeln
eingelegt. Nun beginnt der gleiche Preßvorgang für den nächstfolgenden Kurbelhub.
Durch entsprechende Auswechslung der blockierten Beilage a8 wird jeweils die richtige
Winkelstellung des gerade gepreßten Kurbelhubes genau sichergestellt. Die einzelnen
Preßvorgänge iederliolen sich immer wieder, bis der letzte 1-111l-) ;"epreßt ist.
Um das Gewicht des fertigen und iinnier länger werdenden Endes der Kurbelwelle aufzunehmen,
wird dieses auf das Stützlager 25 gelegt.
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Die Abkühlung der fertiggepreßten `Fellen erfolgt in einem entsprechenden
Sandbett.
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Die auf diese Weise fertiggestellte Welle koninit nunmehr in einen
Glühofen und wird nach Erwärinung auf die erforderlichen Normalisierungstemperaturen
in derselben Schmiedevorrichtung leicht nachgerichtet. Hierzu wird jetzt je eine
besondere Beilage :a:7, 28 (Fig. .4) links und rechts von der Matrizenform 7 in
die Aufnahmeräume 14 und 1 5 eingelegt, so daß gleichzeitig drei Kurbelhübe gerichtet
werden können.
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Wenn auch die Schmiedevorrichtung nach der Erfindung für die :Eilerstellung
von Kurbelwellen für mittlere Großmotoren von besonderer Bedeutung ist, so eignet.
sich dieselbe doch auch für die Verschmiedung von kleineren Kurbelwellen aus legierten
Stählen für schnell laufende Motoren. Hier ist allerdings zwecks besserer Auswuchtung
eine Bearbeitung der ellipsenförmigen Kurbelschenkel vorzusehen. Es genügt in diesem
Falle bei dem Preßvorgang eine einfache Schablone mit Gradeinteilung, um die einzelnen.
I1übe mit ge-
nügender Genauigkeit in Stellung zti schiniednn. Ein Nachrichten
in den seitlichen Beilagen erül)rig; sich, wodurch gleichzeitig eine Produktionssteigerung
erzielt wird, da der reine Preßvorganvon Hub zu Hub mittels der Schmiedevorrichtunnach
der Erfindung sehr schnell vor sich geht.