EP1807243B1 - Verfahren zur bearbeitung von rotationsteilen - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for processing rotary parts comprising at least one working step in which a grinding of at least one surface of the workpiece clamped in a device takes place.
- a method for processing rotary parts comprising at least one working step in which a grinding of at least one surface of the workpiece clamped in a device takes place.
- Such a method is for example from the document DE-A1-43 29 610 known.
- the object of the present invention is to simplify a method for processing rotary parts of the aforementioned type, to reduce manufacturing costs while achieving a high process reliability to obtain workpieces of high quality standard.
- the solution to this problem provides a method according to the invention for the machining of rotary parts of the aforementioned type with the features of the main claim.
- at least one front-side bore is introduced into the workpiece clamped for the grinding operation in the same clamping device by means of a drilling tool.
- a new clamping of the workpiece in a dedicated special machine with its own work sequence is thus no longer necessary.
- the drilling for example, the introduction of a front-side fitting bore in a rotary part, for example in a crankshaft flange takes place in the same clamping device, in which also the grinding process takes place. This can be done in a suitable clamping device.
- the workpiece can be clamped at least in each case at both ends in a clamping device and, for the drilling process, release the clamping device at at least one end and arrange there a chuck for a drilling tool, which then performs the desired frontal bore.
- at least one fine bore or precision bore is introduced into the workpiece on the front side.
- a suitable guide element such as a guide bezel.
- the grinding operation performed on the tool in the chuck preferably comprises at least one CBN grinding by means of a grinding wheel.
- crankshafts are usually produced independently of the power class with a high production cost.
- the ball bearing almost all crankshafts are rotated and rolled by a separate machine or sequence.
- this sequence of operations of turning and deep rolling the ball bearing can be omitted and replaced by grinding the ball bearing.
- This grinding of the pivot bearing can be done for example in the already made operation of the flange-pin grinding. In this way, the manufacturing costs in the production of such rotating parts, in particular crankshafts, can be significantly reduced.
- crankshafts the state of the art usually involves finish machining, regardless of the requirements of the crankshaft.
- main, stroke bearings, flange and pins of the crankshaft are polished.
- This polishing operation can be dispensed with according to an embodiment of the invention and replaced by a suitable grinding operation, in particular by CBN grinding.
- a suitable grinding operation in particular by CBN grinding.
- roughnesses of, for example, on the order of about 2 ⁇ m can be achieved.
- R z even more subtleties can be achieved for R z , for example, when problems occur in the area of an oil passage, a groove in the bearing or the like. If the finish machining of the rotary component, in particular in the case of crankshafts, is eliminated, this likewise leads to a further considerable reduction in the production costs.
- FIG. 1 The diagram shows schematically greatly simplified a machine for machining of rotating parts, in particular crankshafts.
- This machine comprises a first drive unit 17, and a second drive unit 16, so that it is possible to machine the rotary part 10 from both ends.
- a clamping device comprising a first chuck 11 for clamping the rotary member 10 at its one end and a second chuck 12 for clamping the rotary member at its other end, wherein the clamping device is designed so that by means of the drive units 16, 17 Rotation part 10 can be rotated about its axis 18.
- the machine according to the invention has a guide bezel 14, which provides for a guide or support on the circumference of the workpiece.
- Fig. 1 shows the clamped for a grinding operation crankshaft 10, which is clamped at both ends via the chucks 11, 12.
- a grinding wheel 15 can be used for the grinding process, which can be driven rotatably about an axis 19 and which can carry out a feed in the direction of the workpiece 10 by means of a suitable device 20 (see double arrow in FIG Fig. 1 ).
- FIG. 2 shows that the chuck 11 has been withdrawn, wherein the clamping elements 11 a were solved, so that at the left end in the drawing of the crankshaft 10, the original clamping is no longer given. You can see it too by comparison with Fig. 1 in that, due to the retraction of the chuck 11, there is a certain distance between the chuck 11 and the front face 21 of the crankshaft. In the specially trained chuck 11, a tool, such as a fine boring tool 13 can now be clamped, which introduces a front-side precision bore in the flange 22 of the crankshaft 10.
- the guide bezel 14 now serves in this end region for supporting the crankshaft 10.
- the clamping in the second chuck 12 remains as in FIG Fig. 1 also shown when editing with the fine boring tool 13.
- the drilling can be done simply by the feed of the fine boring tool 13.
- the fine boring tool is withdrawn, it is removed from the chuck 11 and if necessary, the crankshaft 10 can be clamped again via the clamping elements 11a for further machining operations, for example Grinding the surface or the like.
- the advantage of the method according to the invention is therefore that operations on the surface such as grinding and drilling operations in the frontal area in the same machine can be done in principle in the same clamping.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Rotationsteilen umfassend mindestens einen Arbeitsschritt, in dem ein Schleifen mindestens einer Fläche des in einer Vorrichtung eingespannten Werkstücks erfolgt. Ein derartiges Verfahren ist zum Beispiel aus der Druckschrift
DE-A1-43 29 610 bekannt. - Die Bearbeitung von Rotationsteilen, beispielsweise Kurbelwellen oder dergleichen in der Automobilindustrie ist mit hohem Fertigungsaufwand verbunden. In der Regel werden alle relevanten Flächen eines solchen Rotationsteils mindestens einem Schleifarbeitsgang unterzogen. Andere Arbeitsgänge an dem Werkstück, wie beispielsweise das Einbringen einer stirnseitigen Bohrung erfordern bei Rotationsteilen der genannten Art, beispielsweise Kurbelwellen eine hohe Präzision. Das Einbringen einer solchen Bohrung erfolgte daher bislang in einer separaten Sondermaschine. Nach dem Stand der Technik ist somit für einen solchen Arbeitsgang eine Sondermaschine, eine eigene Arbeitsfolge und damit verbunden das erneute Einspannen des Werkstücks notwendig. Dies führt zu hohen Investitions- und Fertigungskosten.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Bearbeitung von Rotationsteilen der vorgenannten Gattung zu vereinfachen, zur Senkung der Fertigungskosten bei Erzielung einer hohen Prozesssicherheit unter Erhalt von Werkstücken mit hohem Qualitätsstandard.
- Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bearbeitung von Rotationsteilen der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in das für den Schleifvorgang eingespannte Werkstück in der gleichen Einspannvorrichtung mittels eines Bohrwerkzeugs mindestens eine stirnseitige Bohrung eingebracht wird. Erfindungsgemäß ist somit ein erneutes Einspannen des Werkstücks in einer dazu vorgesehenen Sondermaschine mit eigener Arbeitsfolge nicht mehr notwendig. Das Bohren, zum Beispiel das Einbringen einer stirnseitigen Passbohrung in ein Rotationsteil, beispielsweise in einen Kurbelwellenflansch erfolgt in der gleichen Einspannvorrichtung, in der auch der Schleifvorgang erfolgt. Dies kann in einer dazu geeigneten Einspannvorrichtung erfolgen. Beispielsweise kann man während eines Schleifvorgangs das Werkstück mindestens jeweils an beiden Enden in einer Einspannvorrichtung einspannen und für den Bohrvorgang die Einspannvorrichtung an mindestens einem Ende lösen und dort ein Spannfutter für ein Bohrwerkzeug anordnen, welches dann die gewünschte stirnseitige Bohrung ausführt. Vorzugsweise wird in das Werkstück stirnseitig mindestens eine Feinbohrung beziehungsweise Präzisionsbohrung eingebracht.
- Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann man vorsehen, dass nach Lösen einer Spannvorrichtung mindestens an einem Ende der Einspannung eine zusätzliche Führung des Werkstücks am Umfang geschaffen wird durch ein dazu geeignetes Führungselement, beispielsweise eine Führungslünette. Der in der Einspannvorrichtung an dem Werkzeug vorgenommene Schleifvorgang umfasst vorzugsweise mindestens ein CBN-Schleifen mittels einer Schleifscheibe.
- Bislang werden Kurbelwellen in der Regel unabhängig von der Leistungsklasse mit einem hohen Fertigungsaufwand produziert. Beispielsweise werden unter anderem die Passlager nahezu aller Kurbelwellen gedreht und festgewalzt mittels einer separaten Maschine beziehungsweise Arbeitsfolge. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann diese Arbeitsfolge des Drehens und Festwalzens der Passlager entfallen und durch Schleifen der Passlager ersetzt werden. Dieses Schleifen der Passlager kann beispielsweise in der ohnehin vorgenommenen Operation des Flansch-Zapfen-Schleifens erfolgen. Auf diese Weise lassen sich die Fertigungskosten bei der Herstellung derartiger Rotationsteile, insbesondere Kurbelwellen, erheblich senken.
- Bei Kurbelwellen erfolgt nach dem Stand der Technik in der Regel eine Finish-Bearbeitung, unabhängig von den Anforderungen an die Kurbelwelle. Dabei werden beispielsweise Haupt-, Hublager, Flansch und Zapfen der Kurbelwelle poliert. Dieser Arbeitsgang des Polierens kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung entfallen und durch einen geeigneten Schleifvorgang ersetzt werden, insbesondere durch CBN-Schleifen. In diesem Fall können Rauheiten von zum Beispiel in der Größenordnung von etwa 2 µm erzielt werden. Bei Optimierung können noch weitere Feinheiten für Rz erreicht werden, beispielsweise wenn Probleme auftreten im Bereich einer Ölkanalbohrung, einer Rille im Lager oder dergleichen. Wenn die Finish-Bearbeitung des Rotationsbauteils, insbesondere bei Kurbelwellen entfällt, führt dies ebenfalls zu einer weiteren erheblichen Reduzierung der Herstellkosten.
- Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Rotationsbauteil, insbesondere eine Kurbelwelle, welches nach einem Verfahren der vorgenannten Art hergestellt wurde. Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen
- Fig. 1
- eine schematisch vereinfachte Ansicht einer für verschiedene Arbeitsgänge eingespannten Kurbelwelle;
- Fig. 2
- eine vergrößerte Detailansicht eines Ausschnitts II von
Fig. 1 . - Zunächst wird auf
Fig. 1 Bezug genommen. Die Darstellung zeigt schematisch stark vereinfacht eine Maschine zur Bearbeitung von Rotationsteilen, insbesondere Kurbelwellen. Diese Maschine umfasst eine erste Antriebseinheit 17, sowie eine zweite Antriebseinheit 16, so dass man das Rotationsteil 10 von beiden Enden her bearbeiten kann. Es ist weiterhin eine Einspannvorrichtung vorgesehen, umfassend ein erstes Spannfutter 11 zur Einspannung des Rotationsteils 10 an seinem einen Ende und ein zweites Spannfutter 12 zur Einspannung des Rotationsteils an seinem anderen Ende, wobei die Einspannvorrichtung so ausgebildet ist, dass mittels der Antriebseinheiten 16, 17 das Rotationsteil 10 um seine Achse 18 gedreht werden kann. Es kann sinnvoll sein, wenn zusätzliche Führungselemente vorgesehen sind zur Führung des Werkstücks beispielsweise am Umfang, insbesondere dann, wenn ein einseitiges Lösen einer der Spannvorrichtungen vorgesehen ist, um einen Bohrvorgang im stirnseitigen Bereich auszuführen. Dazu hat die erfindungsgemäße Maschine eine Führungslünette 14, die für eine Führung beziehungsweise Abstützung am Umfang des Werkstücks sorgt. -
Fig. 1 zeigt die für einen Schleifvorgang eingespannte Kurbelwelle 10, die an beiden Enden über die Spannfutter 11, 12 eingespannt ist. Für den Schleifvorgang kann beispielsweise eine Schleifscheibe 15 verwendet werden, die um eine Achse 19 rotierbar antreibbar ist und die mittels einer geeigneten Vorrichtung 20 einen Vorschub in Richtung auf das Werkstück 10 vollziehen kann (siehe Doppelpfeil inFig. 1 ). - Nachfolgend wird auf
Fig. 2 Bezug genommen und die Bearbeitung des Werkstücks 10 von der Stirnseite her näher erläutert.Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Detailausschnitt im linken Endbereich der Kurbelwelle 10. Man erkennt, dass das Spannfutter 11 zurückgezogen wurde, wobei die Spannelemente 11 a gelöst wurden, so dass an dem in der Zeichnung linken Ende der Kurbelwelle 10 die ursprüngliche Einspannung nicht mehr gegeben ist. Man sieht auch durch Vergleich mitFig. 1 , dass durch das Zurückfahren des Spannfutters 11 eine gewisse Distanz zwischen dem Spannfutter 11 und der stirnseitigen Fläche 21 der Kurbelwelle gegeben ist. In das speziell dafür ausgebildete Spannfutter 11 kann nun ein Werkzeug, beispielsweise ein Feinbohrwerkzeug 13 eingespannt werden, welches eine stirnseitige Präzisionsbohrung in den Flansch 22 der Kurbelwelle 10 einbringt. Da die Einspannung gelöst wurde, dient die Führungslünette 14 nun in diesem Endbereich zur Abstützung der Kurbelwelle 10. In dem anderen Endbereich der Kurbelwelle 10 bleibt die Einspannung in dem zweiten Spannfutter 12 wie inFig. 1 dargestellt auch bei dem Bearbeiten mit dem Feinbohrwerkzeug 13 erhalten. In der inFig. 2 dargestellten Einspannposition der Kurbelwelle 10 kann das Bohren einfach durch den Vorschub des Feinbohrwerkzeugs 13 erfolgen. Nach dem Einbringen der Bohrung in die stirnseitige Fläche 21 des Flansches 22 der Kurbelwelle 10 wird das Feinbohrwerkzeug zurückgezogen, es wird aus dem Spannfutter 11 entfernt und falls dies erforderlich ist kann die Kurbelwelle 10 über die Spannelemente 11a erneut eingespannt werden für weitere Bearbeitungsvorgänge, zum Beispiel Schleifen der Oberfläche oder dergleichen. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht somit darin, dass Arbeitsgänge an der Oberfläche wie Schleifen und Bohrvorgänge im stirnseitigen Bereich in der gleichen Maschine im Prinzip in der gleichen Einspannung erfolgen können. -
- 10
- Werkstück
- 11
- Einspannvorrichtung
- 11 a
- Spannelemente
- 12
- Einspannvorrichtung
- 13
- Bohrwerkzeug
- 14
- Führungselement
- 15
- Schleifscheibe
- 16
- Antriebseinheit
- 17
- Antriebseinheit
- 18
- Achse
- 19
- Achse
- 20
- Vorrichtung
- 21
- stirnseitige Fläche
- 22
- Flansch
Claims (12)
- Verfahren zur Bearbeitung von Rotationsteilen, umfassend mindestens einen Arbeitsschritt, in dem ein Schleifen mindestens einer Fläche des an beiden Enden in je einem Spannfutter (11, 12) eingespannten Werkstücks (10) erfolgt, und umfassend mindestens einen weiteren Arbeitsschritt, in dem die Einspannung an dem einen Endbereich des Werkstücks (10) gelöst ist und dort mittels eines Bohrwerkzeugs (13) eine Bohrung eingebracht wird, während die Einspannung an dem anderen Endbereich des Werkstücks erhalten bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass die stirnseitige Bohrung durch ein in dem gelösten Spannfutter (11) angeordnetes Bohrwerkzeug (13) ausgeführt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mindestens einen Schleifvorgang durch CBN-Schleifen mittels einer Schleifscheibe (15) umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass stirnseitig in das Werkstück mindestens eine Feinbohrung beziehungsweise Präzisionsbohrung eingebracht wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens nach Lösen einer Spannvorrichtung eine zusätzliche Führung des Werkstücks am Umfang durch ein Führungselement (14), vorzugsweise eine Führungslünette vorgesehen ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das bearbeitete Rotationsteil eine Kurbelwelle ist.
- Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Feinbohrschritt eine stirnseitige Passbohrung in den Kurbelwellenflansch (22) eingebracht wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung der Oberfläche des Werkstücks durch Schleifen, vorzugsweise CBN-Schleifen unter Belassung eines gewissen Rauheitsgrads ohne nachfolgende Finishbearbeitung erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fertigschleifen des Werkstücks in der Vorrichtung erfolgt und ein nachfolgendes Polieren des Werkstücks nicht vorgesehen ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung der Passlager der Kurbelwelle durch Schleifen in der gleichen Vorrichtung erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifen der Passlager im gleichen Arbeitsgang erfolgt wie das Schleifen von Flanschen (22) und/oder Zapfen der Kurbelwelle.
- Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifen der Passlager ohne vorheriges Festwalzen erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeiten aller relevanten Flächen einer Kurbelwelle in der gleichen Vorrichtung, vorzugsweise in einer Einspannung erfolgt.
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