EP0683012B1 - Metal rolling machine with opposite rows of claw units for machining a centered workpiece and method for rolling rotary grooves of a workpiece - Google Patents
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- EP0683012B1 EP0683012B1 EP95100046A EP95100046A EP0683012B1 EP 0683012 B1 EP0683012 B1 EP 0683012B1 EP 95100046 A EP95100046 A EP 95100046A EP 95100046 A EP95100046 A EP 95100046A EP 0683012 B1 EP0683012 B1 EP 0683012B1
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- rolling
- claw
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- B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
- B21H7/00—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons
- B21H7/18—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons grooved pins; Rolling grooves, e.g. oil grooves, in articles
- B21H7/182—Rolling annular grooves
- B21H7/185—Filet rolling, e.g. of crankshafts
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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
- B24B39/00—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
- B24B39/04—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working external surfaces of revolution
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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
Definitions
- This invention relates to metal working, more specifically to a new and improved one Machine for rolling fillets of metal workpieces and onto one new and improved method for simultaneously rolling all or a number of Fillets of a workpiece such as the fillets of crank pins of an engine crankshaft.
- crank pins and main bearings for downsized crankshafts, as well as crankshafts for larger engines have been fixed by various fillet rolling machines and processes.
- U.S. Patent 5,138,859 to Winkens published August 18, 1992, for a Method and apparatus for multi-stroke crankshaft rolling and deep rolling "discloses a machine unit and method for rolling crankshaft journal grooves to solve the problems that preclude the simultaneous rolling of adjacent crankpins with the available equipment.
- the machine unit and the crankshaft is in a first relative position to one another so that the fillets of a first set of non-adjacent pins can be rolled in.
- the present invention relates to a machine and a method that are similar to those disclosed in copending application No. 176,792
- technology continues to improve. They are suitable for a wide range of applications, in particular those in which simultaneous rolling of the fillets from opposite Sides of the crankshaft is necessary or desired.
- the present invention solves the space problems that many have Facilities occur in which pendulum tools are needed to get close to roll adjacent or adjacent fillets that use bulky currently available equipment for side-by-side rolling difficult or even excludes.
- This invention further relates to a method for simultaneously rolling the fillets a plurality of seats of an elongated engine crankshaft. This method is defined in claim 2.
- Figure 1 shows figuratively part of a machine 10 for rolling the fillets of the seats of a workpiece, which here as angularly offset and adjacent crank pin 12, 14 of an elongated Crankshaft 16 of an internal combustion engine are shown.
- crankshaft 16 is placed in a lathe 17 turning the workpiece or another Mechanism attached, the front end or the flange end 18 of the crankshaft in the chuck of the driving stick 20 and the opposite end on a centering mandrel 24 of the lathe tailstock is attached.
- the cane is selectable by one Motor 30 rotated so that the crankshaft 16 rotates about its axis of rotation 32.
- the fillet rolling machine 10 has left and right side rows 36, 38, each one Have a plurality of oscillating claw units 40, 42. Every swinging claw unit consists of upper and lower claw arms 44, 46 (left side row of the claw units 40) and 48, 50 (right side row of claw units 42) which are rotatable between the inner and outer ends thereof are connected by pivot bolts 52, 54.
- the outer The ends of each pair of arms are functional through individually extendable and contractible pneumatic or hydraulic drive cylinders 56, 58 or other suitable Control actuators connected to the fillet rolls for rolling the Apply pressure to the fillets of the crank pins when expanding.
- Every drive cylinder has a piston with a connecting rod 60 or 62 which rotates with a lower one Arm is connected while the corresponding cylinder tube in a fork shoe 64th or 66 projects rotatably connected to a corresponding upper claw arm 44 or 48 is.
- each claw unit The inner ends of the upper and lower arms of each claw unit are directly aligned opposite and are with upper and lower tools 68, 70 or 72, 74 ( Figure 2) for deep rolling of annular fillets 86, 88 and 90, 92 from angularly offset and adjacent crank pins 12, 14 of the crankshaft 16, which are formed by annular webs 94, 96 are separated.
- the lower tools 70, 74 are on the lower arms of the left and right claw units secured and have pairs of spaced backup rollers 98, 100, which engage and support the pin seats while their fillets be rolled.
- Such lower support tools are more detailed in the pending one U.S. Application No. 176,792.
- Each left side pendulum claw unit 40 and each pendulum claw unit 42 the right side of a corresponding, on the left and right sides of movable upper frame 108, 110 rotatably attached and hanging from them
- Upper swing arm 104, 106 held, with the frame 108, 110 on a straight line Sliding mechanism or on carts 112, 114 ( Figures 5 and 6) are attached run along front and rear horizontal support rails 116, 118.
- the rails 116 are in turn attached to a support beam 120 which is held by stands 122 which are fixed on the floor or a base plate 124.
- Actuators like hydraulic drive cylinders 126, 128 are functional with the left and right frame 108 and 110 connected and can be individually driven to the Frame and the associated rows of oscillating claw units that work are connected between a retracted layer ( Figure 5) for loading and unloading the workpieces and a closed layer ( Figures 6 and 7) for the To move the deep groove deep rolling process.
- a retracted layer Figure 5
- a closed layer Figures 6 and 7
- the drive motor 30 is connected to the chuck of the drive stick 20 and can optionally for rotating driving of the crankshaft 16 about its axis 32.
- the pairs of clamping claws are for swinging operation on swing arms 104, 106 attached rotatably to the upper support structure provided by frames 108, 110 are attached. If the engine rotates the crankshaft for the deep rolling process, oscillate the arms on an arched path and the separate pairs of claws follow the circumference of the radially offset crank pin rotation axis 32 around the fillets to edit and roll this crank pin.
- the rolling pressure is determined by the expansion force the cylinder 56, 58 constructed. As is known in this field, this works Deep rolling of circular fillets to the metallic structure of the fillets to consolidate the fillets and the crankshaft.
- Each of the upper arms 44, 46 on the left and right sides of the claw units worn upper tools 68 and 72 includes a housing that is releasably attached to the upper Claw of each arm is secured by fastening units 48, 150.
- Each case shows a support roller 152, 154, which is seated on needle bearings, which on centrally aligned, hubs 156, 158 attached between the housing side plates are held.
- the hardened fillet rollers e.g. rollers 138, 140 are for rotation about mutually inclined axes A, A 'on the lower sides of the tools by cages such as. Cages 160 and opposing adjustable screws 162 are adjustably attached.
- the cages have pockets 164 formed therein in which the rollers are made of hardened Steel or other suitable materials are arranged to be functional.
- These fillet rollers touch corresponding annular treads 166, 168 in the support rollers so that localized rolling loads are exerted on the fillets by the claw arms can.
- FIG. 3b shows the overlap (shaded connection area F) that between the adjacent and angularly offset crank pins 12 and 14 and on the inner Fillets 88 and 90 with webs occurs.
- the grooves 86, 88 become and 90, 92 first rolled with the tool from FIG. 2, preferably with a changeable one Roll pressure, so that the sheet 12 '(dashed line) and 14' (solid Line) of overlapping with high pressure for deep machining and solidification of the inner Fillets 88 and 90 are rolled in these areas.
- the remaining arcuate Sections of the inner fillets are rolled at a lower pressure, which is sufficient is in order to leave the webs 94, 96 intact.
- outer grooves 86 and 92 are firmly rolled with the tool shown in FIG. 3a, with constant or variable pressure, so that the outer fillets 86th and 92 are completely rolled and consolidated.
- This procedure can also be reversed are, as shown in Figure 3a, the outer fillets first rolled and are fixed, and then the inner grooves 86 and 90 as described can be rolled with variable pressures.
- the machine is shown diagrammatically as a front view, with the Crankshaft 16 with radially offset pins inserted into the one arranged in the middle Lathe, and wherein the rows 36, 38 of the claw units from each other and from the crankshaft are moved away by the operation of the drive cylinders 126, 128, their cylinder tubes are attached to the stands 174, 176, which at their lower ends to the fixed Rails 116, 118 and these in turn are attached to the base plate 124.
- Middle tool lifting sections 180, 182 of control or counterweight cylinders 184, 186 have fork shoes at their upper ends, which are rotatable on eyelets are attached, extending from the upper ends of the stands 190, 192 of the upper frame of the extend left and right rows of claw units and have lower ends, which are rotatably attached to upper claws 44 and 48 at 194, 196.
- the lifting sections can optionally be operated to open the claws of the claw units cause so that the crankshaft, which is fixed in the center lathe 16 is in the ranks of the claw units can be invited when the ranks move to the rolling position of Figure 6.
- the claws of the units are subsequently closed by expanding cylinders 56, 58 while the tool lifting sections 180, 182 of the control or regulation and counterweight units are overridden.
- crank pins are gripped by the tools with a force that small but sufficient to keep the crankshaft from turning.
- the rolling force can during of the rolling can be changed because the crankshaft is driven for as long as possible until the fillet rolling is finished.
- the claws and tools follow the circular one Sway the path of the corresponding pins to be rolled and the connected swing arms or swing back and forth along an arc to make a pendulum motion enable.
- the control or counterweight cylinders 186, 188 which are rotatable is secured between the upper support structure and the lower claw arms, one Stroke change section 196, 198, so that different crankshafts with different crank pin positions can be rolled.
- the cylinders 186, 188 point additional pneumatic spring counterweight sections 200, 202.
- the spring section is similar to a gas spring and is used for the gentle movement of the arms of the claw units while the fillets are being rolled.
- Figure 7 is a top view of the left and right rows of pivot arms, shown in dashed lines Roll the staggered crankpin lines shown in the drawing.
- the left row is for rolling the one set of pegs and the right row is for rolling the one adjacent to the first set of pegs Set of pins provided. Accordingly, according to the invention is sufficient Space available for all fillets and, if desired, the main shaft bearings 210, 212, 214 to be rolled simultaneously in one machine.
- the fillet roller claws of the claw units 216, 218, 220 similar to those disclosed, have tools like those in Figure 2 that are used for rolling the fillets of the main bearings can be used while the stud fillets be rolled.
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf Metallbearbeitung, genauer gesagt auf eine neue und verbesserte Maschine zum Walzen von Hohlkehlen von metallischen Werkstücken und auf ein neues und verbessertes Verfahren zum gleichzeitigen Walzen aller oder einer Zahl von Hohlkehlen eines Werkstücks wie z.B. der Hohlkehlen von Kurbelzapfen einer Motorenkurbelwelle.This invention relates to metal working, more specifically to a new and improved one Machine for rolling fillets of metal workpieces and onto one new and improved method for simultaneously rolling all or a number of Fillets of a workpiece such as the fillets of crank pins of an engine crankshaft.
Vor der vorliegenden Erfindung wurden verschiedene Maschinen und Verfahren verwendet, um metallische Werkstücke wie z.B. Nockenwellen und Kurbelwellen für Verbrennungsmotoren zu festigen und endzubehandeln. Da viele Motoren verkleinert worden sind, um in kleineren Fahrzeugen eingebaut zu werden, sind Schwierigkeiten bei der Endbearbeitung und dem Festigen der entsprechend verkleinerten Werkstücke aufgetreten. Beispielsweise ist es sehr schwierig, die Kurbelzapfen von verkleinerten Kurbelwellen mit optimierter Wirksamkeit zu festigen, da die Längen der Kurbelzapfen so klein sind, daß nur unzureichender Raum für ein Werkzeug zum gleichzeitigen Walzen aller Hohlkehlen in einem einzelnen Walzvorgang vorhanden ist.Various machines and methods were used prior to the present invention around metallic workpieces such as Camshafts and crankshafts for internal combustion engines to consolidate and finish. Since many engines have been scaled down to Getting it into smaller vehicles is difficult to finish and the consolidation of the correspondingly reduced workpieces. For example it is very difficult to reduce the size of crankshafts with optimized effectiveness to consolidate, because the lengths of the crank pins are so small that only insufficient Space for a tool to simultaneously roll all fillets in one Rolling process is present.
Vor der vorliegenden Erfindung wurden solche Kurbelzapfen und Hauptlager für verkleinerte Kurbelwellen genauso wie die Kurbelwellen für größere Motoren durch verschiedene Hohlkehlwalzmaschinen und -verfahren gefestigt. Beispielsweise ist in dem US-Patent 5,138,859 von Winkens, veröffentlicht am 18. August 1992, für ein Verfahren und Vorrichtung zum Feinwalzen und Festwalzen von mehrhübigen Kurbelwellen" eine Maschineneinheit und ein Verfahren zum Walzen von Zapfenhohlkehlen einer Kurbelwelle offenbart, um die Probleme zu lösen, die das gleichzeitige Walzen von benachbarten Kurbelzapfen mit der verfügbaren Ausrüstung ausschließen. In dieser Patentoffenbarung nehmen die Maschineneinheit und die Kurbelwelle eine erste relative Lage zueinander ein, so daß die Hohlkehlen eines ersten Satzes von nicht benachbarten Zapfen festgewalzt werden können. Daraufhin werden in einer zweiten relativen Lage der Maschineneinheit und der Kurbelwelle die Hohlkehlen eines zweiten Satzes von nicht benachbarten Zapfen festgewalzt. Mit einem derartigen Aufbau und einem derartigen Verfahren werden alle Hohlkehlen in zwei Etappen oder zwei Verfahrensschritten durch eine einzelne Maschine gewalzt.Prior to the present invention, such crank pins and main bearings for downsized crankshafts, as well as crankshafts for larger engines, have been fixed by various fillet rolling machines and processes. For example, in U.S. Patent 5,138,859 to Winkens, published August 18, 1992, for a Method and apparatus for multi-stroke crankshaft rolling and deep rolling "discloses a machine unit and method for rolling crankshaft journal grooves to solve the problems that preclude the simultaneous rolling of adjacent crankpins with the available equipment. In this patent disclosure, the machine unit and the crankshaft is in a first relative position to one another so that the fillets of a first set of non-adjacent pins can be rolled in. Then, in a second relative position of the machine unit and the crankshaft, the fillets of a second set of non-adjacent pins are rolled in place Construction and such a process, all fillets are rolled in two stages or two process steps by a single machine.
Obwohl derartige Maschinen und Verfahren wirkungsvoll sind und Arbeiten von hoher Qualität erzeugen, werden neue und verbesserte Maschinen und Verfahren benötigt, um höheren Standards für den Maschinenbetriebswirkungsgrad mit hohem Ausstoß und einer langen Lebensdauer benötigt, die hervorragende Teile wie z.B. Kurbelwellen von hoher Qualität mit durch Festwalzen verfestigten Hohlkehlen herstellen.Although such machines and processes are effective and work of high Generating quality, new and improved machines and processes are needed to higher standards for machine efficiency with high output and one long service life, which requires excellent parts such as Crankshafts of high Produce quality with fillets consolidated by deep rolling.
Die ebenfalls anhängige US-Anmeldung Nr. 176,792, angemeldet am 3. Januar 1994 beschreibt Ausrüstung, Werkzeug und Verfahren zum Walzen von Hohlkehlen eines Werkstücks, bei der Hohlkehlwalzenklauenarme an einer Seite einer Kurbelwelle in abgestuften Sätzen angeordnet sind, so daß alle Zapfenhohlkehlen einer Kurbelwelle in einem Walzvorgang festgewalzt werden können.Co-pending U.S. Application No. 176,792, filed January 3, 1994 describes equipment, tools and processes for rolling Fillets of a workpiece with fillet claw arms on one side of a crankshaft are arranged in graduated sets, so that all journal fillets of a crankshaft can be rolled in one rolling process.
Die Offenlegungsschrift US 353 030 vom 22. April 1994 der Anmelderin offenbart Aspekte dieser Erfindung.US 353 030 of April 22, 1994 to the applicant Aspects of this Invention.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Maschine und ein Verfahren, die den in der ebenfalls anhängigen Anmeldung Nr. 176,792 offenbarten ähnlich sind, diese Technik jedoch weiter verbessern. Sie sind für weite Anwendungsgebiete geeignet, insbesondere diejenigen, bei welchen gleichzeitiges Walzen der Hohlkehlen von gegenüberliegenden Seiten der Kurbelwelle notwendig oder erwünscht ist.The present invention relates to a machine and a method that are similar to those disclosed in copending application No. 176,792 However, technology continues to improve. They are suitable for a wide range of applications, in particular those in which simultaneous rolling of the fillets from opposite Sides of the crankshaft is necessary or desired.
Es ist wichtig zu sagen, daß die vorliegende Erfindung die Platzprobleme löst, die bei vielen Einrichtungen auftreten, in welchen Pendelwerkzeuge benötigt werden, um die nahe neben-einanderliegenden oder benachbarten Hohlkehlen zu walzen, die die Verwendung von unförmiger zur Zeit verfügbarer Ausrüstung zum Nebeneinanderwalzen erschwert oder sogar ausschließt. It is important to say that the present invention solves the space problems that many have Facilities occur in which pendulum tools are needed to get close to roll adjacent or adjacent fillets that use bulky currently available equipment for side-by-side rolling difficult or even excludes.
Bei der Erfindung können die gegenüberliegenden Reihen von Hohlkehlenwalzklaueneinheiten gleichzeitig aufeinander zu und voneinander wegbewegt werden zwischen (1) einer offenen Lage, in der unvollendete Kurbelwellen in die Drehbank eingeladen werden können oder fertiggestellte Werkstücke aus der Drehbank entladen werden können, und (2) einer geschlossenen Lage, in der die Hohlkehlenwalzwerkzeuge in alle oder eine Zahl der Kurbelzapfenhohlkehlen einschließlich der Hohlkehlen von benachbarten Kurbelzapfen und auch in die Hauptlager eingreifen, so daß diese gleichzeitig festgewalzt und verfestigt werden können.In the invention, the opposite rows of fillet roller claw units moving towards and away from each other simultaneously between (1) one open position, in the unfinished crankshafts invited to the lathe finished workpieces can be unloaded from the lathe can, and (2) a closed position in which the fillet rolling tools in all or a number of the crankpin grooves, including the grooves of neighboring ones Crank pin and also engage in the main bearings so that they are rolled down at the same time and can be solidified.
Diese Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zum gleichzeitigen Walzen der Hohlkehlen einer Mehrzahl von Sitzen einer länglichen Verbrennungsmotorkurbelwelle. Dieses Verfahren ist in Anspruch 2 definiert.This invention further relates to a method for simultaneously rolling the fillets a plurality of seats of an elongated engine crankshaft. This method is defined in claim 2.
Die vorliegende Erfindung wird in der folgenden detaillierten Beschreibung und Zeichnung dargestellt, die folgendes zeigt: The present invention will become apparent in the following detailed description and drawing shown, which shows the following:
- Figur 1Figure 1
- ist eine bildliche Darstellung, die die Grundzüge einer bevorzugten Ausführungsform der Hohlkehlenwalzmaschine und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung beschreibt;Fig. 3 is a pictorial representation showing the outline of a preferred embodiment the fillet rolling machine and the method according to the present Invention describes;
- Figur 2Figure 2
- ist eine Schnittansicht, mit einigen Teilen in durchgezogenen Linien, die im wesentlichen entlang der Linien 2-2 aus Figur 1 geschnitten ist und die zeigt, wie die Hohlkehlwalzwerkzeuge die Hohlkehlen von benachbarten, durch Stege von einer Kurbelwelle getrennten Kurbelzapfen walzt;is a sectional view, with some parts in solid lines that are substantially is cut along lines 2-2 of Figure 1 and shows how the Fillet rolling tools the fillets of neighboring, by webs of one Crankshaft separate crankpin rolls;
- Figur 3Figure 3
- ist eine der Ansicht aus Figur 2 ähnliche Ansicht, die eine andere Ausführungsform von Walzwerkzeugen darstellt, die Hohlkehlen von benachbarten, nicht von Stegen getrennten Kurbelzapfensitzen walzen;is a view similar to the view of Figure 2, the another embodiment of rolling tools, the fillets of neighboring, not of Roll webs separate crank pin seats;
- Figur 3aFigure 3a
- ist eine den Ansichten aus Figur 2 und Figur 3 ähnliche Ansicht, die zeigt, wie das Werkzeug aus Figur 3 dazu verwendet wird, von Stegen getrennte Kurbelzapfen der Kurbel aus Figur 2 zu walzen;Figure 3 is a view similar to the views of Figure 2 and Figure 3 showing how the tool of Figure 3 is used to separate crank pins from webs to roll the crank of Figure 2;
- Figur 3bFigure 3b
- ist ein Diagramm, das die überlappenden Kurbelzapfen aus Figur 3a zeigt;Figure 3 is a diagram showing the overlapping crank pins of Figure 3a;
- Figur 4Figure 4
- ist eine diagrammartige Seitenansicht des Werkzeugs aus Figur 2, und zwar im wesentlichen entlang der Sichtlinien 4-4 aus Figur 2 genommen;is a diagrammatic side view of the tool of Figure 2, in the taken essentially along the lines of sight 4-4 of Figure 2;
- Figur 5Figure 5
- ist eine diagrammartige Vorderansicht der Maschine einer bevorzugten Ausführungsform der Hohlkehlenwalzmaschine dieser Erfindung, die die Reihen der Maschine in einer zurückgezogenen Lage zum Laden oder Entladen des Werkstücks zeigt;Figure 3 is a diagrammatic front view of the machine of a preferred embodiment the fillet rolling machine of this invention, which the rows of the machine in a retracted position for loading or unloading the workpiece shows;
- Figur 6Figure 6
- ist eine Ansicht ähnlich der aus Figur 5, wobei jedoch die Reihen von der Lage aus Figur 5 nach innen zu einer Bearbeitungslage bewegt worden sind, in der die Hohlkehlenwalzwerkzeuge in die Hohlkehlen der Kurbelwelle eingreifen;Figure 5 is a view similar to that of Figure 5, but with the rows in place 5 have been moved inwards to a processing position in which the Engage fillet rolling tools in the fillet of the crankshaft;
- Figur 7Figure 7
- ist eine diagrammartige Aufsicht auf einen Abschnitt der Maschine aus Figur 6, und zwar im großen und ganzen entlang der Sichtlinien 7-7 aus Figur 6 genommen; 6 is a diagrammatic plan view of a section of the machine from FIG. 6, taken generally along lines of sight 7-7 of Figure 6;
- Figur 8Figure 8
- ist eine diagrammartige Seitenansicht eines Teils der Hohlkehlenwalzmaschine aus Figuren 5 und 6, und zwar im großen und ganzen entlang der Linien 8-8 aus Figur 6 genommen.Fig. 12 is a diagrammatic side view of part of the fillet rolling machine from Figures 5 and 6, generally along lines 8-8 from figure 6 taken.
Es wird im folgenden detaillierter auf die Zeichnungsfiguren eingegangen. Figur 1 zeigt
bildlich einen Teil einer Maschine 10 zum Walzen der Hohlkehlen der Sitze eines Werkstücks,
die hier als winklig versetzte und benachbarte Kurbelzapfen 12, 14 einer länglichen
Kurbelwelle 16 eines Verbrennungsmotors dargestellt sind.The drawing figures are discussed in more detail below. Figure 1 shows
figuratively part of a machine 10 for rolling the fillets of the seats of a workpiece,
which here as angularly offset and
Die Kurbelwelle 16 wird in eine das Werkstück drehende Drehbank 17 oder einem anderen
Mechanismus befestigt, wobei das Stirnende oder das Flanschende 18 der Kurbelwelle in
dem Spannfutter des Treibstocks 20 und das gegenüberliegende Ende auf einem Zentrierdorn
24 des Drehbankreitstocks befestigt wird. Der Treibstock wird wählbar von einem
Motor 30 gedreht, so daß sich die Kurbelwelle 16 um ihre Rotationsachse 32 dreht.The
Die Hohlkehlenwalzmaschine 10 hat linke und rechte Seitenreihen 36, 38, die jeweils eine
Mehrzahl von pendelnden Klaueneinheiten 40, 42 aufweisen. Jede pendelnde Klaueneinheit
besteht aus oberen und unteren Klauenarmen 44, 46 (linke Seitenreihe der Klaueneinheiten
40) und 48, 50 (rechte Seitenreihe der Klaueneinheiten 42), die drehbar zwischen den inneren
und äußeren Enden derselben durch Drehbolzen 52, 54 verbunden sind. Die äußeren
Enden jedes Paares von Armen sind funktionsfähig durch einzeln ausfahrbare und zusammenziehbare
pneumatische oder hydraulische Antriebszylinder 56, 58 oder andere geeignete
Steuerbetätigungseinheiten verbunden, die die Hohlkehlbearbeitungswalzen zum Walzen der
Hohlkehlen der Kurbelzapfen bei Expansion mit einer Druckkraft belasten. Jeder Antriebszylinder
weist einen Kolben mit einem Pleuel 60 oder 62 auf, der drehbar mit einem unteren
Arm verbunden ist, während die entsprechende Zylinderröhre in einen Gabelschuh 64
oder 66 ragt, der drehbar mit einem entsprechenden oberen Klauenarm 44 oder 48 verbunden
ist.The fillet rolling machine 10 has left and
Die inneren Enden der oberen und unteren Arme jeder Klaueneinheit stehen sich unmittelbar
gegenüber und sind mit oberen und unteren Werkzeugen 68, 70 oder 72, 74 (Figur 2)
zum Festwalzen von ringförmigen Hohlkehlen 86, 88 und 90, 92 von winklig versetzten
und benachbarten Kurbelzapfen 12, 14 der Kurbelwelle 16, die durch ringförmige Stege 94,
96 getrennt sind, versehen. Die unteren Werkzeuge 70, 74 sind an den unteren Armen der
linken und rechten Klaueneinheiten gesichert und weisen Paare von beabstandeten Stützwalzen
98, 100 auf, die in die Zapfensitze eingreifen und diese stützen, während ihre Hohlkehlen
gewalzt werden. Derartige untere Stützwerkzeuge sind detaillierter in der ebenfalls anhängigen
US-Anmeldung Nr. 176,792 offenbart.The inner ends of the upper and lower arms of each claw unit are directly aligned
opposite and are with upper and
Jede pendelnde Klaueneinheit 40 der linken Seite 36 und jede pendelnde Klaueneinheit 42
der rechten Seite wird von einem entsprechenden, an den linken und rechten Seiten von
beweglichen oberen Rahmen 108, 110 drehbar befestigten und von diesen herunterhängenden
oberen Schwingarm 104, 106 gehalten, wobei die Rahmen 108, 110 auf einem geradlinigen
Gleitmechanismus oder auf Wagen 112, 114 (Figuren 5 und 6) befestigt sind, die
entlang vorderen und hinteren horizontalen Stützschienen 116, 118 laufen. Die Schienen
116 sind ihrerseits auf einem Stützbalken 120 befestigt, der von Ständern 122 gehalten
wird, die auf dem Boden oder einer Grundplatte 124 befestigt sind. Betätigungseinrichtungen
wie hydraulische Antriebszylinder 126, 128 sind funktionsfähig mit den linken und
rechten Rahmen 108 und 110 verbunden und können einzeln angetrieben werden, um die
Rahmen und die damit verbundenen Reihen von pendelnden Klaueneinheiten, die funktionsfähig
damit verbunden sind, zwischen einer zurückgezogenen Lege (Figur 5) zum Beladen
und Entladen der Werkstücke und einer geschlossenen Lege (Figuren 6 und 7) für den
Hohlkehlenfestwalzvorgang zu bewegen. Nachdem die Kurbelwelle 16 in die Klauen der
Klaueneinheiten eingesetzt worden ist, wird jede Seite einzeln mit den Sitzen in Eingriff
gebracht, so daß die Walzen 138, 140 des Werkzeugs 68 und die Walzen 142, 144 des
Werkzeugs 72 in die Hohlkehlen unter einer vorbestimmten Lest eingreifen, die wahlweise
z.B. durch wahlweises Verändern der durch die Zylinder 56, 58 aufgebrachten Expansionskraft
verändert werden kann.Each left side
Der Antriebsmotor 30 ist mit dem Spannfutter des Antriebsstocks 20 verbunden und kann
wahlweise zum drehenden Antreiben der Kurbelwelle 16 um ihre Achse 32 betätigt werden.
Die Paare von Klemmklauen sind für einen pendelnden Betrieb an Schwingarmen 104, 106
befestigt, die drehbar an dem oberen, durch die Rahmen 108, 110 bereitgestellten Halteaufbau
befestigt sind. Wenn der Motor die Kurbelwelle für den Festwalzvorgang dreht, pendeln
die Arme auf einem bogenförmigen Pfad und die davon getrennten Paare von Klauen
folgen dem Umfang der radial versetzten Kurbelzapfendrehachse 32, um die Hohlkehlen
dieser Kurbelzapfen zu bearbeiten und festzuwalzen. Der Walzdruck wird durch die Expansionskraft
der Zylinder 56, 58 aufgebaut. Wie auf diesem Gebiet bekannt, bearbeitet das
Festwalzen von kreisringförmigen Hohlkehlen die metallische Struktur der Hohlkehlen, um
die Hohlkehlen und die Kurbelwelle zu festigen.The
Jedes der von oberen Armen 44, 46 auf der linken und rechten Seite der Klaueneinheiten
getragenen oberen Werkzeuge 68 und 72 umfaßt ein Gehäuse, das lösbar an der oberen
Klaue jedes Arms durch Befestigungseinheiten 48, 150 gesichert ist. Jedes Gehäuse weist
eine Stützwalze 152, 154 auf, die auf Nadellagern sitzt, welche auf mittig ausgerichteten,
zwischen den Gehäuseseitenplatten angebrachten Naben 156, 158 gehalten sind.Each of the
Die gehärteten Hohlkehlwalzen, wie z.B. die Walzen 138, 140, sind für die Drehung um
gegeneinander geneigte Achsen A, A' auf den unteren Seiten der Werkzeuge durch Käfige
wie z.B. Käfige 160 und gegenüberliegende einstellbare Schrauben 162 einstellbar befestigt.
Die Käfige haben darin ausgebildete Taschen 164, in welchen die Walzen aus gehärtetem
Stahl oder anderen geeigneten Materialien funktionsfähig angeordnet sind. Diese Hohlkehlwalzen
berühren entsprechende ringförmige Laufflächen 166, 168 in den Stützrollen, so daß
durch die Klauenarme örtlich begrenzte Walzlasten auf die Hohlkehlen ausgeübt werden
können. Wenn die Kurbelwelle durch Betrieb des Drehbankmotors gedreht wird, berühren
die Walzen die vorderen Paare von Hohlkehlen 86, 88 und 90, 92 der benachbarten Zapfen
der Kurbelwelle, so daß die Hohlkehlen unter Druck gewalzt und tiefenbearbeitet werden,
wenn die Kurbelwelle gedreht wird.The hardened fillet rollers,
Die aus dem Walzbetrieb mit dem in Figur 2 dargestellten Werkzeugen resultierenden
Querseitenlasten werden gegeneinander aufgehoben, weil die Walzen 138, 140 und die
Walzen 142, 144 in jedem der Werkzeuge gleich große und entgegengesetzte Neigungen
aufweisen. In dem Fall, daß die Kurbelwelle wie in Figur 3 gezeigt keine Stege zwischen
den winklig versetzten Zapfen 12', 14' aufweist, werden allerdings nur die Hohlkehlen 86'
und 92' gewalzt. Eine Kugellagereinheit 170 mit Käfig ist zwischen dem Gehäuse der
Werkzeuge 68', 72' angeordnet und ermöglicht es, daß die aus dem Festwalzen der benachbarten
Zapfenhohlkehlen 86' und 91' resultierenden entgegengesetzten Seitenlasten
wie in der ebenfalls anhängigen Anmeldung 176,792 beschrieben gegeneinander aufgehoben
werden. Um die Bewegung der Seiten von Werkzeugen zwischen der zurückgezogenen und
der geschlossenen Lage zu erleichtern, wird die Lagereinheit 170 von einem der Werkzeuge
gehalten und greift in die Seite des anderen Werkzeugs so ein, daß die von dem Walzen der
benachbarten und gegenüberliegenden Hohlkehlen hervorgerufenen Seitenlasten gegeneinander
aufgehoben werden.The resulting from the rolling operation with the tools shown in Figure 2
Cross side loads are offset against each other because the
Das Diagramm aus Figur 3b zeigt das Überlappen (schattierte Verbindungsfläche F), daß
zwischen den benachbarten und winklig versetzten Kurbelzapfen 12 und 14 und an den inneren
Hohlkehlen 88 und 90 mit Stegen auftritt.The diagram of Figure 3b shows the overlap (shaded connection area F) that
between the adjacent and angularly offset crank
Um diesen Aufbau in verbesserter Weise durch Walzen zu festigen, ohne die Stege wie z.B.
die Stege 94 und 96 unnötig zu biegen oder zu verschieben, werden die Hohlkehlen 86, 88
und 90, 92 zuerst mit dem Werkzeug aus Figur 2 gewalzt, und zwar vorzugsweise mit veränderbarem
Walzdruck, so daß der Bogen 12' (gestrichelte Linie) und 14' (durchgezogene
Linie) des Überlappens mit hohem Druck zum Tiefbearbeiten und Verfestigen der inneren
Hohlkehlen 88 und 90 in diesen Bereichen gewalzt wird. Die verbleibenden bogenförmigen
Abschnitte der inneren Hohlkehlen werden bei geringerem Druck gewalzt, der ausreichend
ist, um die Stege 94, 96 unversehrt zu belassen.In order to strengthen this structure in an improved manner by rolling without the webs, e.g.
To unnecessarily bend or move the
Dementsprechend gibt es an diesem Punkt kein Überbiegen der Stege. Nachfolgend werden
die äußeren Hohlkehlen 86 und 92 mit dem in Figur 3a gezeigten Werkzeug festgewalzt,
und zwar mit konstantem oder veränderbarem Druck, so daß die äußeren Hohlkehlen 86
und 92 vollständig festgewalzt und gefestigt werden. Dieses Verfahren kann auch umgekehrt
werden, wobei wie in Figur 3a gezeigt die äußeren Hohlkehlen zuerst festgewalzt und
gefestigt werden, und wobei anschließend die inneren Hohlkehlen 86 und 90 wie beschrieben
mit variablen Drücken gewalzt werden.Accordingly, there is no overbending of the webs at this point. Below will be
the
In Figur 5 ist die Maschine diagrammartig als Vorderansicht gezeigt, und zwar mit der
Kurbelwelle 16 mit radial versetzten Zapfen eingesetzt in die in der Mitte angeordnete
Drehbank, und wobei die Reihen 36, 38 der Klaueneinheiten voneinander und von der Kurbelwelle
durch die Bedienung der Antriebszylinder 126, 128 wegbewegt sind, deren Zylinderröhren
an den Ständern 174, 176 befestigt sind, die an ihren unteren Enden an den feststehenden
Schienen 116, 118 und diese wiederum an der Grundplatte 124 befestigt sind. In Figure 5, the machine is shown diagrammatically as a front view, with the
Mittlere Werkzeuganhebeabschnitte 180, 182 von Steuer- bzw. Regel- und Gegengewichtszylindern
184, 186 weisen Gabelschuhe an ihren oberen Enden auf, die drehbar an Ösen
befestigt sind, die sich von den oberen Enden der Ständer 190, 192 der oberen Rahmen der
linken und rechten Reihen von Klaueneinheiten erstrecken, und weisen untere Enden auf,
die drehbar bei 194, 196 an den oberen Klauen 44 und 48 befestigt sind. Die Hebeabschnitte
können wahlweise betätigt werden, um das Öffnen der Klauen der Klaueneinheiten zu
bewirken, so daß die Kurbelwelle, die in der in der Mitte angeordneten Drehbank 16 befestigt
ist, in die Reihen der Klaueneinheiten eingeladen werden kann, wenn sich die Reihen
zu der Walzposition aus Figur 6 bewegen. Die Klauen der Einheiten werden in der Folge
durch Expandieren der Zylinder 56, 58 geschlossen, während die Werkzeughebeabschnitte
180, 182 der Steuer- bzw. Regel- und Gegengewichtseinheiten außer Kraft gesetzt sind. Die
Kurbelzapfen werden dementsprechend von den Werkzeugen mit einer Kraft gegriffen, die
gering jedoch ausreichend ist, um die Kurbelwelle gegen Verdrehen zu halten.Middle
Anschließend wird das eigentliche Walzen der Hohlkehlen durch Drehen der Kurbelwelle
durch den Motor 30 gestartet, wobei die durch die Walzen auf die Hohlkehlen ausgeübte
Kraft bis auf die Festwalzkraft dadurch erhöht wird, daß die von den Zylindern 56, 58 auf
die entsprechenden Klaueneinheiten ausgeübte Kraft erhöht wird. Die Walzkraft kann während
des Walzens verändert werden, da die Kurbelwelle solange drehend angetrieben wird,
bis das Hohlkehlwalzen beendet ist. Die Klauen und Werkzeuge folgen dem kreisförmigen
Pfad der entsprechenden zu walzenden Zapfen und die angeschlossenen Schwingarme pendeln
oder schwingen entlang eines Bogens vor und zurück, um eine Pendelbewegung zu
ermöglichen. Die Steuer- bzw. Regel- und Gegengewichtszylinder 186, 188, die drehbar
zwischen dem oberen Halteaufbau und den unteren Klauenarmen gesichert ist, können einen
Hubveränderungsabschnitt 196, 198 aufweisen, so daß unterschiedliche Kurbelwellen mit
unterschiedlichen Kurbelzapfenlagen gewalzt werden können. Die Zylinder 186, 188 weisen
zusätzliche pneumatische Federgegengewichtsabschnitte 200, 202 auf. Der Federabschnitt
ist ähnlich einer Gasfeder und dient der sanften Bewegung der Arme der Klaueneinheiten
während die Hohlkehlen gewalzt werden.Then the actual rolling of the fillets by turning the crankshaft
started by the
Figur 7 ist eine Aufsicht der linken und rechten Reihen von Dreharmen, die die in gestrichelten
Linien in der Zeichnung dargestellten versetzten Kurbelzapfen walzen. Man erkennt,
daß mit dieser Anordnung die zum Bereitstellen des Walzdrucks an den Klaueneinheiten
erforderlichen Zylinder leicht in der Maschine benutzt werden können, da die Zylinder
und die Klaueneinheiten für benachbarte Zapfen funktionsfähig auf gegenüberliegenden
Seiten der Kurbelwelle angebracht sind. Die linke Reihe ist zum Walzen des einen Satzes
von Zapfen und die rechte Reihe ist zum Walzen des dem ersten Satz von Zapfen benachbarten
Satzes von Zapfen vorgesehen. Entsprechend der Erfindung ist demgemäß ausreichend
Platz vorhanden, um sämtliche Hohlkehlen und soweit erwünscht auch die Hauptwellenlager
210, 212, 214 gleichzeitig in einer Maschine zu walzen. Wie am besten in den Figuren
7 und 8 dargestellt, weisen die Hohlkehlenwalzklauen der Klaueneinheiten 216, 218,
220, die den offenbarten ähnlich sind, Werkzeuge wie die in Figur 2 auf, die zum Walzen
der Hohlkehlen der Hauptlager verwendet werden können, während die Zapfenhohlkehlen
gewalzt werden.Figure 7 is a top view of the left and right rows of pivot arms, shown in dashed lines
Roll the staggered crankpin lines shown in the drawing. One notices,
that with this arrangement to provide the rolling pressure on the claw units
required cylinders can easily be used in the machine since the cylinders
and the claw units for adjacent tenons are operable on opposite
Sides of the crankshaft are attached. The left row is for rolling the one set
of pegs and the right row is for rolling the one adjacent to the first set of pegs
Set of pins provided. Accordingly, according to the invention is sufficient
Space available for all fillets and, if desired, the
Da eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben worden ist, werden andere Ausführungsformen für die Fachleute offensichtlich werden. Dementsprechend ist die Erfindung nicht auf dasjenige, was gezeigt und beschrieben worden ist, beschränkt, sondern durch die folgenden Patentansprüche.Since a preferred embodiment of the invention has been shown and described, other embodiments will become apparent to those skilled in the art. Accordingly the invention is not limited to what has been shown and described, but by the following claims.
Claims (3)
- A machine (10) for permanently hardening a ductile iron crankshaft (16) for a combustion motor, comprising a middle axis of rotation (32) and a plurality of crank-pin seats (12, 14), parallel to this axis of rotation (32) by simultaneous machining of the material of adjacent and mutually aligned grooves (86, 88, 90, 92) of cylindrical crank-pin seats (12, 14), with the machine (10) comprising: first and second mounts (108, 110), first and second rocker bars (104, 106), first and second pin tails functionally connecting the first and second rocker bars (104, 106) by the first and second mounts (108, 110); first and second claw units (40, 42) extending laterally from opposing sides of the crankshaft towards the crankshaft, with each claw unit (40, 42) comprising a lower claw (46, 50) and an upper claw (44, 48) as well as a pin tail (52, 54) which rotatably attaches the lower claw (46, 50) and the upper claw (44, 48), with each of the claw units (40, 42) comprising a tool mount for mounting the tools (68, 70, 72, 74) for simultaneous machining of the material of adjacent and mutually aligned grooves (86, 88, 90, 92) of the crank pin seats (12, 14) by rotating the crankshaft (16) around the axis of rotation (32), as a result of which the rocker bar (104, 106) supporting the respective claw unit (40, 42) rocks on the pin tail and swings at an angle while the claws (44, 48) of each of the claw units (40, 42) move around the respective crank pin seat (12, 14).
- A process for simultaneous rolling of the grooves (86, 88, 90, 92) of a plurality of seats of an elongated crankshaft (16) of a combustion engine with an axis of rotation (32) and with a plurality of pairs of crank pin seats (12, 14) arranged side-by side, comprising the following process steps:a. Inserting one end of the crankshaft (16) into the chuck (20) of a motor-driven crankshaft turning machine (10) and inserting the other end into a support of the machine, so that the crankshaft (16) can be driven by the machine (10) around its axis of rotation (32);b. Arranging left and right rotary-groove rolling machines (36, 38) each comprising a plurality of pairs of elongated and rotatably connected lever arms (104, 106) on the left and right side of the crankshaft (16), so that the lever arms (104, 106) on the whole are aligned transversely to the axis (32) of the crankshaft (16) and so that the crankshaft (16) can be inserted into the turning machine (10);c. Moving the left and right rotary-groove rolling machines (36, 38) from their initial position towards the crankshaft (16) into a position in which the tools (68, 70, 72, 74) carried on the ends of the lever arms (104, 106) touch the pairs of crank pin seats (12, 14);d. Placing a load onto the crank pin seats (12, 14,) by the lever arms (104, 106) and the tool (68, 70, 72, 74);e. Driving the machine (10) for rotating the crankshaft (16) so that the tool (68, 70, 72, 74) rolls and concurrently machines the grooves (86, 88, 90, 92) of the majority of pairs of crank pin seats;f. Opening the lever arms (104, 106) and removing the rolled crankshaft (16) from the machine (10).
- A process according to claim 2 for hard-rolling the grooves (86, 88, 90, 92) of a pair of overlapping and angularly-offset crank pins (12, 14) of a crankshaft (16) for a combustion engine, with the crank pins (12, 14) comprising pairs of interior crank pin grooves (88, 90) and exterior crank pin grooves (86, 92), with a stay (94, 96) in between, comprising the following process steps:Hard-rolling the interior grooves (88, 90) of each crank pin (12, 14) during which the angular area of overlap of the interior crank pin grooves (88, 90) is rolled at a higher pressure than the remaining angular sections, so as to optimise the integrity of the stays;Subsequent hard-rolling of the exterior grooves (86, 92) of the crank pin seats (12, 14) essentially at constant pressure for complete hardening of the exterior grooves (86, 92) and the crankshaft (16).
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