DD201265A5

DD201265A5 - Verfahren und fraesmaschine zum herstellen der wangenschraege bei kurbelwellen

Info

Publication number: DD201265A5
Application number: DD23501281A
Authority: DD
Inventors: Gottfried Blaimschein
Original assignee: Gfm Fertigungstechnik
Priority date: 1980-11-26
Filing date: 1981-11-20
Publication date: 1983-07-13
Also published as: GB2087775B; ATA576380A; AT369301B; DE3141846A1; JPS57114308A; FR2494610A1; GB2087775A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Fraesmaschine zum Herstellen der Wangenschraege bei Kurbelwellen. Das Ziel der Erfindung ist ein rationelles Herstellen der Wangenschraegen mit moeglichst geringem maschinellen Mehraufwand. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine zeitsparende und ohne Zusatzgeraete durchfuehrbare spanabhebende Bearbeitung von Wangenschraegen erlaubt, sowie eine zweckmaessige Fraesmaschine zur Durchfuehrung dieses Verfahrens zu schaffen. Zur Loesung dieser Aufgabe wird der abzuschraegende Wangenbereich entlang einer Schnittflaeche bearbeitet, die dadurch entsteht, dass ein in einer Normalebene zur Kurbelwellenachse liegender Kreisbogen entlang einer Bahn bewegt wird, deren Verlauf axiale und radiale Richtungskomponenten aufweist. Eine dazu geeignete Fraesmaschine besitzt eine Steuerungseinrichtung, die sowohl den Werkzeugschlittenantrieb als auch den Laengsschlittenantrieb im Sinne einer sich aus radialen und axialen Bewegungskomponenten zusammensetzenden Vorschubbewegung des Messerkopfes ansteuert. Fig. 3

Description

, ή-

Titel der Erfindung

Verfahren und Fräsmaschine zum Herstellen der Wangenschräge bei Kurbelwellen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen der Wangenschräge bei Kurbelwellen od. dgl. durch spanabhebende Bearbeitung sowie auf eine Fräsmaschine zur Durchführung de ses-Verfahrens.

Charakteristik der bekannten Lösungen

Vor allem bei größeren, schwereren Kurbelwellen werden die Kurbelwangen häufig im Bereich der Kurbelzapfen an den Außenseitenflächen abgeschrägt, um einerseits Material und Gewicht.einzusparen und anderseits Platz im Kurbelgehäuse od. dgl. zu gewinnen. Bisher bilden nun diese Schrägen ebene Flächen oder Kegelflächen und erfordern ein ei beträchtlichen Herstellungsaufwand. Die Kurbelwellen müssen nämlich nach der Bearbeitung ihrer Wellenzapfen mit einer üblichen Kurbelwellenfräsmaschine auf eine speziell dafür eingerichtete Dreh- oder Fräsmaschine umgespannt werden, wo dann erst die Bearbeitung der Wangenschrägen für sich erfolgt. Ein Werkstückumspannen ist nur dann zu vermeiden, wenn wiederum die Kurbelwellenfräsmaschine selbst nach dem Zapfenfräsen durch Austausch des vorhandenen Messerkopfes

durch ein Zusatzaggregat mit eigenem Antrieb umgerüstet wird, "welches Aggregat dann die Schrägenbearbeitung erlaubt. Als Werkzeugs dienen dabei Drehstähle oder entsprechend gewählte Fräser, die radial eingestochen oder mit einem quer zur Kurbelwellenachse verlaufenden Vorschub geführt werden. Die brannten Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung von Wangenschrägen.sind demnach aufgrund der Notwendigkeit eines Umspannens des Werkstückes bzw. eines Umrüstens der Maschine zeitraubend und Verlagen wegen der erforderlichen speziellen Maschinen, Zusatzaggregate, Einrichtungen und Werkzeuge einen hohen maschinellen Mehraufwand.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zum rationellen Herstellen der Wangenschrägen von Kurbelwellen od. dgl. sowie eine Fräsmaschine zur Verwirklichung dieses Verfahrens..

Darlegung des Wesens der Erfindung ' .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine zeitsparende, und praktisch ohne Zusatzgeräte u. dgl. durchführbare spanabhebende Bearbeitung von Wangenschrägen erlaubt. Außerdem soll eine zweckmäßige Fräsmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der abzuschrägende Wangenbereich entlang einer Schnittfläche bearbeitet wird, die durch einen in einer Normalebene zur Kurbelwellenachse liegenden Kreisbogen entsteht, dessen, Mittelpunkt auf einer Bahn mit axiale und radiale Richtungskomponenten aufweisendem Verlauf bewegt wird. Dieses beispielsweise bei geradliniger Bahn des Kreisbogenmittelpunktes eine zylinderflächige Schräge mit sich bringende Verfahren erlaubt den Einsatz einfacher außen- oder innenschneidender Scheibenfräser mit einem Messerkreis, dessen Radius dem des Kreisbogens entspreicht, welchem Fräser

lediglich ein der Mittelpunktsbahn des Kreisbogens angepaßter Vorschub erteilt werden muß, um die gewünschte Wangenschräge herzustellen- Ein solcher Innen- oder Außenfräser, kann ohne Schwierigkeiten auf jeder Kurbelwellenfräsmaschine montiert werden, so daß die Wangenschräge einer Kurbelwelle auf einer Kurbelwellenfräsmaschine bei gleicher Einspannung des Werkstückes und ohne Aufbau eines Zusatzaggregates möglich ist. Da es nicht darauf.ankommt, welcher Form die Schräge ist, sondern eben daß Material und Platz gespart wird, ist auch das Fehlen kegelflächiger Schrägen ohne Bedeutung, doch, sollte in speziellen Fällen eine solche kegelflächige Schräge notwendig sein, könnte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren diese Kegelfläche angenähert werden, in dem beispielsweise die Schräge nach zwei Schnittflächen bearbeitet wird, deren Kreisbogenbahnen in zwei zur Axialebene durch den Kurbelradius symmetrisch liegenden Axialebenen verlaufen. Selbstverständlich ist zusammen mit dem Vorschub der Verlauf der Kreisbogenbahn und damit die eigentliche Form der Abschrägungen frei wählbar, z.B. äußer der geradlinigen entweder eine konvexe oder eine konkave Form,.und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich natürlich neben Kurbelwangenschrägen auch beliebige andere Schrägen von auf Fräsmaschinen bearbeitbaren Werkstücken herstellen.

Zur rationellen Durchführung des Verfahrens ist nach einer Weiterbildung der Erfindung bei einer Fräsmaschine mit einem ein vorzugsweise ringförmiges, innenschneidendes Fräswerkzeug aufnehmenden, quer zur Maschinenlängsachse beweg-

und einem den Werkzeugschlitten . " baren Werkzeugschlitten/tragenden Längsschlitten eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, mit der sowohl der Werkzeugschlittenantrieb als auch der Längsschlittenantrieb für eine sich aus radialen und axialen Bewegungskomponenten zusammensetzende Vorschubbewegung des Fräswerkezuges ansteuerbar sind. Allein auf Grund dieser Steuerungseinrichtung kann eine übliche Fräsmaschine ohne weitere Zusatzein-

richtungen zum Bearbeiten von Wangenschrägen eingesetzt werden, da der entsprechende Vorschub für das Werkezug durch die Kobination der Schlittenbewegungen von Werkzeugschlitten und Längs schlitten gegeben ist. Dabei kann der Werkzeugschlitten sowohl ein Kreuzschlitten als auch ein , Quer schlitten sein, nur muß beim Querschlitten für ein entsprechendes Winkelteilen der Kurbelwelle gesorgt sein, damit eine Bewegung des QuerSchlittens auch in der richtigen Relativlage zum jeweiligen Kurbelradius erfolgt und die gewünschte Radialkomponente des Vorschubs verursacht. Ein solches Teilender Kurbelwelle ist bei einem Kreuzschlitten nicht notwendig, da mit diesem Kreuzschlitten das Werkzeug ohnehin in jeder beliebigen Radialrichtung bewegt werden kann.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn erfindungsgemäß als Fräswerkzeug ein zum Bearbeiten der Wellenzapfen und/oder der Kurbelwangenaußenkonturen einsetzbarer Messerkopf dient. Ein solcher Messerkopf erlaubt demnach das Fräsen der Wellenzapfen und/oder Wangenaußenkonturen sowie die Bearbeitung der Wangenschrägen einer Kurbelwelle während einer einzigen Aufspannung und mit ein und demselben Fräswerkzeug, Es ist kein Umspannen, kein Umrüsten oder Umbau erforderlich und das einmal aufgespannte Werkstück kann an allen gewünschten Stellen in einem Arbeitsdurchgang bearbeitet- werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. T und 2 die schematische Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an Hand einer Kurbelwange in Seiten- und Stirnansicht und

Fig. 3 eine Fräsmaschine zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens in Seitenansicht.

Um bei einer Kurbelwelle 1 für die Kurbelwangen 1a auf einer üblichen Kurbelwellenfräsmaschine mit einem scheibenförmigen Messerkopf M eine Wangenschräge 2 herstellen zu können, wird diese Schräge im wesentlichen zylinderflächig abgearbeitet, wozu dem Messerkopf M, im dargestellten Beispiel ein innenschneidender, ringförmiger Messerkopf, ein Vorschub V erteilt wird, dessen Hauptrichtung sich aus einer Radialkomponente V_R und einer Axialkomponente V. zusammensetzt. Auf Grund dieses Vor-Schubes V entsteht beim Fräsen mit dem Messerkopf M eine Wangenschräge 2,,die sich als Schnittfläche zwischen der Wange 1a und der Hüllfläche des dem Vorschub des Messerkopfes M entsprechend bewegten Messerkreises K ergibt. Die Wahl des Vorschubes V bzw. die Bahn des Messerkopfmittelpunktes beim Fräsen kann an und für sich.frei gewählt werden, wenn ihr Verlauf nur neben einer radialen auch eine axiale Richtungskomponente aufweist, wobei die Bahn natürlich auch einen sich in der Richtung ändernden Verlauf und Abschnitte mit ausschließlich radialer oder vertikaler Richtungskomponente besitzen kann. Da eine solche Bahn beim Werkzeugvorschub nachzuvollziehen ist, muß logischerweise bei der Wahl dieser Bahn bzw. des Vorschubweges auf die·praktische Durchführbarkeit und Zweckmäßigkeit geachtet werden.

In Fig. 3 ist eine Kurbelwellenfräsmaschine dargestellt, die mit ein und demselben Messerkopf M bei einer Kurbelwelle 1 während ein und derselben Aufspannung die Bearbeitung nicht nur der Lagerzapfen 1b, der Kurbelzapfen 1c und der Außenkontur 1a' der Kurbelwangen 1a, sondern zusätzlich auch die Herstellung der Wangenschrägen 2 erlaubt. Dazu ist der ringförmige, innenschneidende Messerkopf M über eine Werkzeugtrommel 3 in einem als Kreuzschlitten ausgebildeten Werkzeugschlitten 4 gelagert, der aus einem Horizontalschlitten 4a und einem'Vertikalschlitten 4b besteht und ein beliebiges Verfahren des Messerkopfes M in einer Normalebene zur Maschinenlängsachse ermöglicht. Der

Werkzeugschlitten 4 sitzt seinerseits auf einem Längsschlitten 5, der entlang des Maschinenfettes 6 längsverschiebbar ist und für die Bewegung dee Messerkopfes M in Achsrichtung sorgt. Als Antrieb von Horizontal- und Vertikalschlitten 4a, 4b sind Motoren 7 vorgesehen, die über entsprechende Getriebe und Gewindespindeln 8, 9 die Schlitten 4a, 4b bewegen. Ein Motor 10 mit Gewindespindel 11 ergibt den Antrieb für den Längsschlitten 5.

Auf dem Maschinenbett 6 der Fräsmaschine sind weiters zwei Aufnahmestocke 12 angeordnet, die die zu bearbeitende Kurbelwelle 1 während der ganzen Bearbeitungszeit stillstehend spannen. Zur Unterstützung der Kurbelwelle 1 bei der Bearbeitung durch den Messerkopf M ist außerdem eine Lünette 14 vorgesehen, die ebenfalls verschiebbar auf dem Maschinenbett 6 lagert und gegebenenfalls mit dem Längsschlitten kuppelbar ist. ' ' Zur Kontrolle der Schlittenbewegungen bzw, zur Steuerung der' Schlittenantriebe ist eine Steuerungseinrichtung 13 vorgesehen, über die die Schlittenantriebe so ansteuerbar sind, daß der Messerkopf M entsprechend den Bearbeitungsstellen längspositioniert wird und die für die gewünschte Bearbeitung erforderliche Vorschubbewegung ausführt. Diese Vorschubbewegung liegt bei der Bearbeitung der Lagerzapfen Td und der Kurbelzapfen 1c sowie der Außenkonturen 1a' der Kurbelwangen 1a in einer Normalebene zur Maschinenlängsachse und erfolgt daher allein durch den Werkzeugschlitten 4. Werden hingegen die Wangenschrägen 2 bearbeitet, muß der Vorschub' eine radiale und axiale Bewegungskomponente aufweisen, so daß nun der Antrieb für den Längsschlitten 5 nicht nur zur Langspositionierung des Messerkopfes M sondern zusätzlich auch für den Vorschub des Messerkopfes angesteuert werden muß. Der Vorschub V für den Messerkopf M zur Bearbeitung der Wangenschrägen 2 ergibt sich somit aus der Kombination .der in entsprechender Richtung in einer Normalebene verlaufenden Werkzeugschlittenbewegung für die

Komponete V_n und der in Axialrichtung verlaufenden Längs- · Schlittenbewegung für die Komponente V., Die jeweils den Vorschub bestimmenden Größen der Komponenten und ihr Zusammenwirken sind über die Steuerungseinrichtung wählbar und werden durch sie auch überwacht. So können mit einer einzigen Fräsmaschine und mit einem einzigen Werkzeug Lagerzapfen, Kurbelzapfen, Wangenaußenkonturen und Wangenschrägen, auf rationellstem Wege bearbeitet werden.

Claims

Erfindung, sans ρ r u c h :

1. Verfahren zum Herstellen der Wangenschräge bei Kurbelwellen od. dgl. durch spanabhebende Bearbeitung, gekennzeichnet dadurch, daß der abzuschrägende Wangenbereich entlang einer Schnittfläche bearbeitet wird, die durch einen in einer Normalebene zur Kurbelv/ellenachse liegenden Kreisbogen entsteht, dessen Mittelpunkt auf einer Bahn mit axiale und radiale Richtungskomponenten aufweisendem Verlauf bewegt wird. ;
2. Fräsmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, mit einem ein vorzugsweise ringförmiges, innenschneidendes Fräswerkzeug aufnehmenden, quer zur Maschinenlängsachse bewegbaren Werkzeugschlitten und einem den Werkzeugschlitten tragenden Längsschlitten, gekennzeichnet dadurch, daß eine Steuerungseinrichtung (13) vorgesehen ist, mit der sowohl derWerkzeugschlittenantrieb (7, 8, 9) als auch der Längsschlittenantrieb (10, 11) für eine sich aus radialen und axialen Bewegungskomponenten (V_R, V,) zusammensetzende Vorschubbewegung (V) des Fräswerkzeuges (M) ansteuerbar sind.
3. Fräsmaschine nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß als Fräswerkzeug ein zum Bearbeiten der Wellenzapfen (1b, 1c) und/oder der Kurbelwangenaußenkonturen (1a' ) einsetzbarer Messerkopf (M) dient.

Hierzu & Seifen Zeichnung*