DE3438742C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steigerung der Dauerfestigkeit von Großkurbelwellen und ähnlichen, dynamisch beanspruchten großen Bauteilen durch örtlich begrenztes Hämmern in am höchsten beanspruchten Be­ reichen, wie Hohlkehlen, Bohrungsmündungen und Querschnitts­ übergängen.

Die Steigerung der Dauerfestigkeit dynamisch beanspruchter Bauteile durch Kaltverformen, wie Hämmern, ist ein bekann­ tes Verfahren, das unterschiedlich angewendet wird aber hauptsächlich so, daß mittels handelsüblicher Schlagwerk­ zeuge, wie Drucklufthammer oder hydraulischer Druckimpuls­ maschine, in das Bauteil Verformungen eingebracht werden. Der Einsatz eines Drucklufthammers, wie beispielsweise be­ schrieben in DE-AS 10 49 197, erfolgt vorwiegend im Hand­ betrieb und zwar derart, daß in unregelmäßigen Abständen Schläge ausgelöst werden können, die das Bauteil in un­ gleichen Abständen und Schlagrichtungen treffen. Dabei ist ohne weiteres erkennbar, daß mit einem derartigen Verfahren die höchste theoretisch und erfahrungsgemäß erreichbare Dauerfestigkeit, wegen dessen Ungenauigkeit in Bezug auf Höhe und Abstand der Krafteinwirkung und die damit verbun­ dene, zur Vermeidung einer Nacharbeit erforderliche, Ober­ flächengüte nicht erreicht verden kann.

Die Verwendung einer hydraulischen Druckimpulsmaschine wird beschrieben in den Fachzeitschriften "Vestnik Masinostroe­ nÿa", Jg. 49 (1969), H. 8, S. 58-59 und "Traktory i sel′ chozmasiny", Jg. 1969, H. 10, S. 41-42. Die Bearbeitung der Kurbelwellen wird bei kontinuierlichem Vorschub durch Drehen derselben ausgeführt, wodurch den, die Dauerfestigkeit steigernden radialen Druckspannungen schädigende tangentiale Spannungen überlagert werden.

Durch die Kinematik beim Druckrollen sind die tangentialen Spannungen von so großem Einfluß, daß in oberflächennahen Bereichen, insbesondere nach mehreren Überrollungen, der Werkstoff zerquetscht wird und dadurch das Verfahren hin­ sichtlich der erreichbaren Dauerfestigkeitssteigerung vor­ zeitig begrenzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die größtmögliche Steigerung der Dauerfestigkeit zu erreichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Zeitpunkt der Druckimpulswirkung zwischen dem den Impuls ausübenden Körper und der Werkstückoberfläche quer zur Impulsrichtung keine Relativbewegung stattfindet und der Vorschub schrittweise geregelt erfolgt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind:

• 1) Größtmögliche Steigerung der Dauerfestigkeit durch Ab­ stimmung von Schlagkraft und Schlagabstand auf das Bau­ teil.
• 2) Anwendung auch bei großen Bauteilen, da der schrittweise Vorschub vom Werkstück oder vom Werkzeug ausgeführt wer­ den kann.
• 3) Das Hämmern kann örtlich begrenzt erfolgen auf die am höchsten beanspruchten Bereiche, wie Hohlkehlen, Bohrungsmündungen und Querschnittsübergängen.
• 4) Wegen der Gleichmäßigkeit des schrittweisen Vorschubs kann die Nacharbeit der bearbeiteten Bereiche zur Be­ seitigung von Kerbwirkungseinflüssen entfallen.

Im folgenden wird das Verfahren und der Aufbau einer dies­ bezüglichen Vorrichtung beschrieben in Anwendung an einer Großkurbelwelle.

Es zeigen:

Fig. 1 Gesamtansicht der Maschine (Seitenansicht),

Fig. 2 Druckimpulsmaschine (Einzelheit "A" aus Fig. 1),

Fig. 3 Druckimpulsmaschine (Schnitt I-I aus Fig. 2).

Wie Fig. 1 zeigt, besteht eine Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 aus einem Unterteil 2, einem Getriebekasten 3, einer Abstützung 4 und mehreren Druck­ impulsmaschinen 9. Die Abstützung 4 und die Druckimpulsma­ schinen 9 sind längsverschiebbar, um eine Anpassung an das jeweilige Werkstück 1 zu ermöglichen. Die Einzelheiten die­ ser Eigenschaft können als bekannt angesehen werden und sind deshalb nicht weiter beschrieben. Der Getriebekasten 3 be­ inhaltet Einrichtungen, die von einem Antrieb 6 ein regel­ bares schrittweises Weiterdrehen der Spannscheibe 7 be­ wirken und nach Beendigung des Weiterdrehens mittels einer Einrichtung 8 einen in seiner Stärke regelbaren Druckimpuls auslösen. Diese Einrichtungen sind in anderer Verwendung ebenfalls bekannt und teils im Handel erhältlich, so daß eine genauere Beschreibung entfallen kann. Die im folgenden geschilderte Druckimpulsmaschine 9 besteht aus einem Grund­ körper 10, der entsprechend dem Radius des zu bearbeitenden Werkstücks mit einer prismatischen Anlage 11 versehen ist und in sich Führungen 12 aufweist, die zwei Döpper 13 in deren Abstützebene führen, und ihnen im Abstützwinkel um den Bolzen 15 Freiheit geben, die zur Anpassung an die maßlichen Verhältnisse des Werkstücks 1 als erforderlich angesehen wird. Das Zwischenteil 16 stellt die Verbindung her zwischen dem Schlagkolben 17 und dem Bolzen 15, der die Schlagenergie weitergibt an die Döpper 13. Zur Stei­ gerung der Wirksamkeit des Schlages ist auf der Gegenseite des Grundkörpers 10 ein Spannprisma 18 über Federn 19 mit einstellbaren Spannbolzen 20, 21 befestigt. Die Druck­ impulsmaschine 9 ist zur Bestimmung ihrer Lage zum Werk­ stück 1 in einer Spanneinrichtung 22 justierbar gehalten. Durch Anordnung mehrerer Druckimpulsmaschinen 9 ist es mög­ lich, alle zentrisch laufenden Bereiche gleichzeitig zu bearbeiten. Wie die Praxis zeigte, ist es nicht erforderlich zur Durchführung des Vorschubs des Werkstücks 1 die Klem­ mung der prismatischen Aufnahme der Teile 10 und 18 zu lösen. Eine einmalige Schmierung mit den handelsüblichen Fetten gestattet die erforderliche Beweglichkeit. Die Be­ schreibung stellt eine Anwendung des im Anspruch 1 genann­ ten Verfahrens dar, und zwar die Bearbeitung von zwei Be­ reichen gleichzeitig, was für den Anwendungsfall als beson­ ders wirtschaftlich anzusehen ist.

Als vorstellbar und für den Fachmann mit ähnlichen Mitteln vollziehbar kann die Bearbeitung mit nur einem Döpper 13 angesehen werden, wozu eine Schrägstellung der Druckimpuls­ maschine 9 in Schlagrichtung erforderlich wäre. Die An­ bringung eines Anlageringes für den zweiten Döpper 13 zum Auffangen der sonst nicht ausgeglichenen Gegenkräfte ist ebenfalls denkbar.

In ähnlicher Weise sind Abwandlungen der Maschine denkbar, die eine geradlinige Bearbeitung an Werkstücken nach dem angegebenen Verfahren ermöglichen.

Claims (2)

1. Verfahren zur Steigerung der Dauerfestigkeit von Groß­ kurbelwellen und ähnlichen, dynamisch beanspruchten großen Bauteilen durch örtlich begrenztes Hämmern in am höchsten beanspruchten Bereichen, wie Hohlkehlen, Bohrungsmündungen und Querschnittsübergängen, mittels regelbarer Druckimpulsmaschinen oder Schlagvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zeitpunkt der Druckimpulswirkung zwischen dem den lmpuls ausübenden Körper und der Werkstückoberflä­ che quer zur Impulsrichtung keine Relativbewegung statt­ findet.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung (8), die in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen Werkstück­ oberfläche (1) und Druckimpulsmaschine (9) die Auslösung des Einzelimpulses bewirkt, und einen Antrieb (6), der einen regelbaren schrittweisen Vorschub zwischen Werk­ stück (1) und Druckimpulsmaschine (9) ermöglicht.