EP0338224A2 - Vorrichtung zur Feinbearbeitung der Hubzapfen von Kurbelwellen - Google Patents

Vorrichtung zur Feinbearbeitung der Hubzapfen von Kurbelwellen Download PDF

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EP0338224A2
EP0338224A2 EP89103836A EP89103836A EP0338224A2 EP 0338224 A2 EP0338224 A2 EP 0338224A2 EP 89103836 A EP89103836 A EP 89103836A EP 89103836 A EP89103836 A EP 89103836A EP 0338224 A2 EP0338224 A2 EP 0338224A2
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crank pin
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Gottfried Weber
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Ford France SA
Ford Motor Co Ltd
Ford Motor Co
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Ford Werke GmbH
Ford France SA
Ford Motor Co Ltd
Ford Motor Co
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B5/00—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • B24B5/36—Single-purpose machines or devices
    • B24B5/42—Single-purpose machines or devices for grinding crankshafts or crankpins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B21/00—Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor
    • B24B21/04—Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor for grinding plane surfaces
    • B24B21/06—Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor for grinding plane surfaces involving members with limited contact area pressing the belt against the work, e.g. shoes sweeping across the whole area to be ground
    • B24B21/08—Pressure shoes; Pressure members, e.g. backing belts

Definitions

  • the invention relates to a device for fine machining the crank pin of crankshafts of the type specified by the preamble of claim 1.
  • tools which comprise a bearing part which is designed to be dimensionally stable as a half-shell and which is connected to the respectively associated actuating cylinder in a rotationally movable manner and on which a plurality of support and guide shoes spaced apart from one another in the circumferential direction of the shell surface are preferably arranged made of plastic for a honing band.
  • the honing band is used to fine-tune the respectively assigned crank pin of a workpiece in order to increase the load-bearing component for the respective crankshaft bearing and also to round off the edges of lubricating oil holes already formed in pre-machined crank pins.
  • the object is achieved to design a device of the type specified in such a way that a further increase in the load share for the individual crankshaft bearings is obtained and thus the out-of-roundness that can still be determined in the previous fine machining in the microscopic range is eliminated as far as possible .
  • the advantages that can be achieved with the device according to the invention are primarily recognizable in its simple possibility of incorporation into the previous machining process of crankshafts as one of the previous output stage either upstream or downstream of the processing stage. Because the tools as a result of the resilient design or support of their bearing part have a "breathing" arrangement with respect to the associated crank pin of the workpieces, the guide of the tools, translated with the guide arms, is used by the two master shafts of the device for an optimally true-to-shape machining , with which all processing errors can be optimally eliminated by this device, which had to be determined after the final stage of the previous fine processing for the microscopic area of surface quality.
  • a device for fine machining the crank pins of crankshafts by means of non-rotating tools is formed according to a previously used embodiment with two master shafts, which are arranged axially parallel to the workpiece to be machined and one synchronized with the workpiece
  • the master shafts copy a number of tools that match the crank pins of the workpieces, whereby the tool guide is translated using guide arms, which are also carriers of actuating cylinders pressurized with pressure medium, with which the respectively assigned tool is one with respect to the assigned crank pin experienced radially adjustable storage. Finishing of the crank pins is conventionally carried out either with honing stones or with honing bands, which are thus pressed against the crank pins during processing by the actuating cylinders.
  • the drawing shows a cross section through a crank pin 1 of a crankshaft which is to be driven as a workpiece to be machined in accordance with the arrow 2 drawn in a clockwise direction in synchronism with the two master shafts (not shown) of the device.
  • a copy-guided guide arm 3 is connected to the two master shafts, on which an actuating cylinder 4 pressurized with pressure medium is arranged, with which a tool 5 provided for fine machining of the crank pin 1 can be pressed in the radial direction against the surface of the crank pin.
  • the pressure medium supply to the actuating cylinder 4 is conveyed via a functional part 6, flanged to the guide arm 3, of a hydraulic or pneumatic control device, the design of which is of interest only to the extent that an actuating force acting in the direction of arrow 8 is provided by supplying the pressure medium to a filling chamber 7 of the functional part 6 is provided for the actuating cylinder 4.
  • This actuating force acting in the direction of the arrow 8 is thus translated to the tool 5, which thus experiences one-sided contact with the guide arm 3 by the two master shafts on the crank pin 1.
  • the tool 5 is provided with a half-shell 9 which is designed to be resilient in relation to the actuating force of the actuating cylinder 4 and a base member connected to it in one piece per 10 made of spring steel.
  • the resilient design of the half-shell 9 is obtained by means of individual annular gaps 11 which, with a mutually overlapping design in the circumferential direction, run concentrically with the axis 12 of the half-shell 9 practically coinciding with the crank pin 1.
  • the otherwise solid base body 10 is divided into a corresponding plurality of mutually resiliently connected segments 13, which thus at three different radial distances from the axis of the half-shell, which are shown in the drawing for the individual annular gaps 11 effective radial spring direction for the tool 5 result.
  • the tool 5 is screwed by means of screws 14 to a tool holder 15 which is rotatably connected to the actuating cylinder 4 by means of a pin 16.
  • a tool holder 15 which is rotatably connected to the actuating cylinder 4 by means of a pin 16.
  • This relative mobility is also provided with respect to a honing belt 17 which is guided past the half-shell 9 for the fine machining of the crank pin 1 and is pressed against the crank pin 1 with the actuating force of the actuating cylinder 4 effective in the direction of arrow 8.
  • two ball guides 18 are also arranged on the guide arm 3, which favor the curvature, which is intended with the tool 5 for enclosing the crank pin 1 with an angle of approximately 150 °, for the honing belt 17 for the entire duration of a respective fine machining.
  • the pressing surface of the half-shell 9 which is relevant for the honing band should be finely ground.
  • the finishing is not carried out with a honing belt, but directly with the tool 5. This then for a direct investment in the assigned The crank pin 1 provided surface of the half-shell 9 would then only have to be coated with a hard material working as a honing tool, such as diamond, borazon or a ceramic material.
  • the "breathing" design of the tool 5, which is achieved with the resiliently connected segments 13, also favors machining of the respective associated crank pin, which is optimally true to shape to the master shafts, so that a correspondingly optimal supporting part for the individual crankshaft bearings is obtained for the entirety of the workpiece.
  • the elasticity of the half-shell 9 obtained with the dimensions of the segments 13 in relation to the dimensions of the annular gaps 11 can also be achieved with springs with which a half-shell then rigidly formed on the tool holder 15 or on the actuating cylinder 4 is supported.

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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Feinbearbeitung der Hubzapfen von Kurbelwellen mittels nicht umlaufender Werkzeuge ist ein Lagerteil jedes Werkzeuges mit einer in bezug auf die radial ausgerichtete Stellkraft eines zugeordneten Stellzylinders federelastisch ausgebildeten oder federelastisch abgestützten Halbschale gebildet.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Feinbe­arbeitung der Hubzapfen von Kurbelwellen der durch den Ober­begriff des Patentanspruches 1 angegebenen Gattung.
  • Bei einer vorbenutzten Vorrichtung dieser Art werden Werk­zeuge verwendet, die ein als Halbschale formstabil ausgebil­detes und mit dem jeweils zugeordneten Stellzylinder drehbe­weglich verbundenes Lagerteil umfassen, an welchem mehrere in Umfangsrichtung der Schalenoberfläche voneinander beab­standete Stütz- und Führungsschuhe bevorzugt aus Kunststoff für ein Honband angeordnet sind. Mit dem Honband wird eine Feinbearbeitung des jeweils zugeordneten Hubzapfens eines Werkstückes zur Erhöhung des Traganteils für das jeweilige Kurbelwellenlager sowie auch für eine Abrundung der Kanten von in vorbearbeiteten Hubzapfen bereits ausgebildeten Schmierölbohrungen vorgenommen. Für diese vorbenutzte Vor­richtung ist dabei auch die alternative Verwendung von Werk­zeugen bekannt, bei denen anstelle des Arbeitens mit einem Honband die Feinbearbeitung der Hubzapfen mit einem oder mit mehreren Honsteinen vorgenommen wird, die dabei ähnlich wie bei der Vorrichtung gemäß der DE-PS 30 08 606 eine ebenfalls durch besondere Stütz- und Führungsschuhe an dem jeweils zu­geordneten Hubzapfen angedrückte Anordnung an entsprechend halbschalenförmig ausgebildeten Lagerteilen aufweisen.
  • Aus der DE-OS 34 40 350 ist daneben noch die Verwendung von Stütz- und Führungsschuhen bekannt, die an in bezug auf die Hubzapfen eines jeweiligen Werkzeuges zangenartig angeordneten Führungsarmen für Honsteine federelastisch abgestützt sind. Die Honsteine werden gegen den jeweiligen Hubzapfen durch Stellzylinder angedrückt , die zusätzlich zu einem die Führungsarme in bezug auf das Werkstück zangenartig schließenden Arbeitszylinder vorgesehen sind.
  • Mit der durch die Patentansprüche gekennzeichneten Erfin­dung wird die Aufgabe gelöst, eine Vorrichtung der angege­benen Gattung derart auszubilden, daß damit eine weitere Erhöhung des Traganteils für die einzelnen Kurbelwellenla­ger erhalten wird und somit die bei der bisherigen Feinbe­arbeitung im mikroskopischen Bereich noch feststellbaren Unrundheiten möglichst weitgehend beseitigt werden.
  • Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielbaren Vor­teile sind vorrangig in deren einfacher Eingliederungsmög­lichkeit in den bisherigen Bearbeitungsprozeß von Kurbel­wellen als eine der bisherigen Endstufe entweder vorgeschal­tete oder nachgeschaltete Bearbeitungsstufe erkennbar. Weil die Werkzeuge als Folge der federelastischen Ausbildung oder Abstützung ihres Lagerteils eine in bezug auf den zugeordne­ten Hubzapfen der Werkstücke "atmende" Anordnung aufweisen, wird dadurch die mit den Führungsarmen übersetzte Führung der Werkzeuge durch die beiden Meisterwellen der Vorrichtung für eine damit optimal formgetreue Bearbeitung genutzt, womit durch diese Vorrichtung sämtliche Bearbeitungsfehler entsprechend optimal beseitigt werden können, die nach der Endstufe der bisherigen Feinbearbeitung für den mikroskopi­schen Bereich der Oberflächengüte noch festgestellt werden mußten.
  • Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung mit einer Schnittansicht nur eines Teils eines Führungsarmes für ein Werkzeug der erfindungs­gemäßen Ausbildung dargestellt.
  • Eine Vorrichtung zur Feinbarbeitung der Hubzapfen von Kur­belwellen mittels nicht umlaufender Werkzeuge ist gemäß einer vorbenutzten Ausführungsform mit zwei Meisterwellen gebildet, die zu dem zu bearbeitenden Werkstück achsparal­lel angeordnet sind und einen mit dem Werkstück synchronen Antrieb erfahren.Durch die Meisterwellen wird eine mit den Hubzapfen der Werkstücke übereinstimmende Vielzahl von Werk­zeugen kopiergeführt, wobei die Führung der Werkzeuge mit Führungsarmen übersetzt wird, die auch Träger von druckmit­telbeaufschlagten Stellzylindern sind, mit denen das jeweils zugeordnete Werkzeug eine in bezug auf den zugeordneten Hub­zapfen radial verstellbare Lagerung erfährt. Eine Feinbear­beitung der Hubzapfen wird herkömmlich entweder mit Honstei­nen oder mit Honbändern durchgeführt, die somit bei der Be­arbeitung durch die Stellzylinder gegen die Hubzapfen an­gedrückt werden.
  • Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch einen Hubzapfen 1 einer Kurbelwelle, die als zu bearbeitendes Werkstück gemäß dem eingezeichneten Pfeil 2 im Uhrzeigergegensinn synchron zu den beiden Meisterwellen (nicht dargestellt) der Vorrich­tung angetrieben sein soll. Mit den beiden Meisterwellen ist ein kopiergeführter Führungsarm 3 verbunden, an welchem ein druckmittelbeaufschlagter Stellzylinder 4 angeordnet ist, mit dem ein zur Feinbearbeitung des Hubzapfens 1 vor­gesehenes Werkzeug 5 in radialer Richtung gegen die Oberflä­che des Hubzapfens angedrückt werden kann. Die Druckmittel­versorgung des Stellzylinders 4 wird über ein an den Füh­rungsarm 3 angeflanschtes Funktionsteil 6 einer hydrauli­schen oder pneumatischen Steuervorrichtung vermittelt, de­ren Ausbildung nur insoweit interessiert, als damit durch eine Zuleitung des Druckmittels in einen Füllraum 7 des Funk­tionsteils 6 eine in Richtung des Pfeils 8 wirkende Stell­kraft für den Stellzylinder 4 bereitgestellt wird. Diese in Richtung des Pfeils 8 wirkende Stellkraft wird also auf das Werkzeug 5 übersetzt, das somit eine mit dem Führungsarm 3 durch die beiden Meisterwellen kopiergeführte einseitige Anlage an dem Hubzapfen 1 erfährt.
  • Das Werkzeug 5 ist mit einer in bezug auf die Stellkraft des Stellzylinders 4 federelastisch ausgebildeten Halb­schale 9 und einem damit einstückig verbundenen Grundkör­ per 10 aus Federstahl gebildet. Die federelastische Ausbil­dung der Halbschale 9 wird durch einzelne Ringspalte 11 erhalten, die mit einer sich in Umfangsrichtung wechselsei­tig überlappenden Ausbildung konzentrisch zu der mit dem Hubzapfen 1 praktisch zusammenfallenden Achse 12 der Halb­schale 9 verlaufen. Durch die Ringspalte 11 wird der im übrigen massiv ausgebildete Grundkörper 10 in eine entspre­chende Vielzahl von untereinander federelastisch verbundene Segmente 13 unterteilt, die somit bei den drei verschiede­nen Radialabständen zur Achse der Halbschale, die in der Zeichnung für die einzelnen Ringspalte 11 gezeigt sind, ein in radialer Richtung wirksames, federelastisches Ver­halten für das Werkzeug 5 ergeben. Das Werkzeug 5 ist mittels Schrauben 14 mit einem Werkzeughalter 15 verschraubt, der mittels eines Stiftes 16 mit dem Stellzylinder 4 drehbeweg­lich verbunden ist. Mit dem Werkzeughalter wirkt ein in eine Führungskurve l5′einfassender Anschlagstift 16′ zusammen, um damit für das Werkzeug 5 eine somit wegbegrenzte und relativ drehbewegliche Anordnung an dem Führungsarm 3 zu erhalten. Diese relative Beweglichkeit wird auch bezüglich eines Hon­bandes 17 bereitgestellt, das für die Feinbearbeitung des Hub­zapfens 1 an der Halbschale 9 vorbeigeführt und mit der in Richtung des Pfeils 8 wirksamen Stellkraft des Stellzylinders 4 gegen den Hubzapfen 1 angedrückt wird. Zur Führung des Hon­bandes 17 sind an dem Führungsarm 3 noch zwei Kugelführungen 18 angeordnet, welche die mit dem Werkzeug 5 für eine Umfas­sung des Hubzapfens 1 mit einem Winkel von etwa 150 ° be­zweckte Wölbung den Honbandes 17 für die gesamte Dauer einer jeweiligen Feinbearbeitung begünstigen.
  • Wenn die Feinbearbeitung mit einem Honband durchgeführt wird, dann sollte dafür die für das Honband maßgebliche Andrück­fläche der Halbschale 9 feingeschliffen sein. Alternativ kann auch daran gedacht werden, die Feinbearbeitung nicht mit ei­nem Honband, sondern direkt mit dem Werkzeug 5 durchzuführen. Die dabei dann für eine direkte Anlage an dem zugeordneten Hubzapfen 1 vorgesehene Oberfläche der Halbschale 9 müßte dann lediglich mit einem als Honwerkzeug arbeitenden Hart­stoff, wie Diamant, Borazon oder einem Keramikstoff, be­schichtet werden. Die mit den untereinander federelastisch verbundenen Segmenten 13 erreichte "atmende" Ausbildung des Werzeuges 5 begünstigt auch dabei eine zu den Meisterwellen optimal formgetreu übertragene Bearbeitung des jeweils zuge­ordneten Hubzapfens, so daß für die Gesamtheit des Werk­stückes ein entsprechend optimaler Tragenteil für die ein­zelnen Kurbelwellenlager erhalten wird. Es versteht sich im übrigen, daß die mit den Abmessungen der Segmente 13 im Ver­hältnis zu den Abmessungen der Ringspalte 11 erhaltene Elas­tizität der Halbschale 9 auch mit Federn erreichbar ist, mit denen eine dabei dann starr ausgebildete Halbschale an dem Werkzeughalter 15 bzw. an dem Stellzylinder 4 abgestützt wird.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Feinbearbeitung der Hubzapfen von Kurbel­wellen mittels nicht umlaufender Werkzeuge, die für eine einseitige Anlage bei der Bearbeitung der Hubzapfen eines jeweiligen Werkstückes eine jeweils mittels eines druck­mittelbeaufschlagten Stellzylinders radial zu dem zugeord­neten Hubzapfen verstellbare Lagerung an einem Führungsarm aufweisen, der durch zwei zum Werkstück achsparallel ange­ordnete und synchron angetriebene Meisterwellen der Vor­richtung kopiergeführt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Lagerteil jedes Werkzeuges (5) mit einer in bezug auf die Stellkraft des zugeordneten Stellzylinders (4) federelastisch ausge­bildeten oder federelastisch abgestützten, den zugeordneten Hubzapfen (1) mit einem Winkel von etwa 135 ° bis maximal etwa 180 °, insbesondere mit einem Winkel von etwa 150 °, umfassenden Halbschale (9) gebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschale (9) eine mit einem formstabilen Grundkörper (10) aus Fe­derstahl einstückige Ausbildung aufweist und durch wenig­stens einen zur Achse der Halbschale konzentrisch ver­laufenden Ringspalt (11) in zwei untereinander federelas­tisch verbundene Segmente (13) unterteilt ist, wobei der Grundkörper (10) für eine insbesondere drehbewegliche Ver­bindung der Halbschale (9) mit dem Stellzylinder (4) vorge­sehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschale (9) in eine entsprechende Vielzahl von Segmenten (13) durch mehrere Ringspalte (11) unterteilt ist, die in bis zu drei verschiedenen Radialabständen zur Achse der Halb­schale verlaufen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ringspalte (11) eine sich in Unfangsrichtung wechselseitig überlap­pende Ausbildung aufweisen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüch 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Ringspalt (11) mit einer radialen Breite von etwa 0,5 mm drahterodiert ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüch 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschale (9) an ihrer zur Anlage mit dem Hubzapfen (1) eines Werk­stückes vorgesehenen Oberfläche mit einem als Honwerkzeug arbeitenden Hartstoff, wie Diamant, Borazon oder einem Keramikstoff, beschichtet oder als Andrückfläche für ein an der Halbschale vorbeigeführtes Honband (17) geschliffen ist.
EP89103836A 1988-04-21 1989-03-04 Vorrichtung zur Feinbearbeitung der Hubzapfen von Kurbelwellen Expired - Lifetime EP0338224B1 (de)

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