DE870932C

DE870932C - Vorrichtung zum Schmieden von mehrfach gekroepften Kurbelwellen

Info

Publication number: DE870932C
Application number: DEM5162A
Authority: DE
Inventors: Ernst Vom Bovert
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1950-07-14
Filing date: 1950-07-14
Publication date: 1953-03-19

Description

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Abkühlung der fertiggepreßten `Fellen erfolgt in einem entsprechenden Sandbett.
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.
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.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zum aufeinanderfolg#-ncl(!n Formschmieden der Kurbelhülle mehrfach kröpfter Kurbelwellen aus einem Vorwerkstück mit maßhaltig eingerollten f_agerst@lle@@. die zweiteilig mit einem olleren und einem unteren Schließteil einen Abschnitt der Kurbelwelle fest umfaßt und beim anschließenden Niedergehen eines im oberen Schließteil g@-führten Preßstenipels im Zusammenwirken mit einer entsprechenden hlatrizenform einen Iltil, der Kurbelwelle fertigforint, wobei der vorangehend geschmiedete Hub in einer Ausnehinung der Vorrichtung zwischen zwei winkelverstellbaren Füllstücken jeweils so aufgenommen ist, daß der zu formende Hub in die richtige @Z inkellage geschmiedet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßstenipel der gesamten Breite eines Hubteiles der Kurbelwelle entspricht und außer dein Kurbelhub auch den oberen Teil der Kurbelwangen formt.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Grundplatte (i) mehrere Hydraulische Zylinder (?) aufgesetzt sind, deren Plunger (5) den oberen Schließt--il (4) gegen den auf der Grundplatte (i) angeord neten unteren Schlief,teil (3 ) ziehen bzw. v@)ii diesem abheben.
3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch "ekennzeichnet, daß in der \Iatrizentorm ein hydraulischer Auswerfer (8) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der obere. und der untcrc-Schließteil (3, 4.) durch Führungssäulen (6) niiteinander verbunden sind. -
5. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch ;,-@-kennzeichnet daß gegen das Ende der Kurbelwelle, an welchem mit der Kurbelhubpressung begonnen wird, ein hydraulischer Druckkolben (22) geschoben ist, der sich in einem Gegenlager abstützt und während des Preßvorganges einen Gegendruck in Richtung der Kurbelwellenachse ausübt.
6. Vorrichtung nach Anspruch i und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenlager (211 mit dem Gegendruckkolben (22) durch Zuganker (24) mit dem unteren Schließteil (3) velbunden ist. 7 Vorrichtung nach Anspruch i und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenlager (2r)- auf Schienen (23) fahrbar angeordnet ist. B. Vorrichtung nach Anspruch z und 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Zugankern (23) des Gegendrucklagers (2z) ein oder mehrere Traglager (25) zur Aufnahme des fertiggeprellten Kurbelwellenendes angeordnet sind. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr, 705 2$g, 707 39/7' 223950-