[发明专利]强化曲轴的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在根据权利要求1和8的轴颈的过渡圆角处滚压强化曲轴的方法和装置。该方法和装置区别于EP-B-213 256。

背景技术

滚压强化是一种用于通过机械方式使表面层硬化的方法。滚压强化的效应特别是基于被引入到所述加工件中的内部压缩张力、基于通过形成得以实现的强度增加以及基于提供光顺所述表面并去除微槽。特别地，结合所述三个物理效应使滚压强化更有效。

在滚压强化过程中，如果可应用的话，形成的且可变的滚压强化力经由用于滚压强化到要被加工的工件中的滚压元件而得以引入，用于滚压强化的所述滚压元件形成滚压强化装置的一部分。为了将所述力引入到所述工件，用于滚压强化的滚压元件在所述旋转工件上滚压。

优选地，滚压强化在杨氏曲线的弹性范围内得以实施。特别地优选，滚压强化是通过重复实施单个滚压强化动作得以实施的。滚压强化已被证明在例如通过热处理或激光处理的表面处理中是有利的。因此，滚压强化与传统的表面处理相比会导致所述加工件的疲劳强度更高并且另外改进了不能或仅能通过传统表面处理不足以实现的扭曲强度。

通过滚压强化，能避免由周期增加或改变机械应力引起的材料的疲劳、在横截面的变化处和陡边过渡区以及工作槽处的冲槽效应、由于来自所述制造过程的内部张力的冲槽效应以及由于引入外部力的张力突增。这些问题发生于在多个技术装置，例如在一般工程、发动机、传动装置、机械装置以及公路车辆、水上飞机和飞机等的装置中。滚压强化特别适用于硬化曲轴的临界区域的表面层，例如用在自动化领域。

因此，滚压强化为改进高应力的曲轴的运转强度提供了制造技术。在此，其特别适于改进曲轴的稳定性，该稳定性例如可用于提升发动机的功率。改进操作性的曲轴还允许构建具有更高性能密度的、更紧凑的发动机。通过滚压强化，特别地，内部压缩张力被引入到曲轴的倒角中，所述内部压缩张力优选导致曲轴的疲劳极限增加因此使用周期显著增加。

各种方法以及用于实施这些方法的装置在现有技术中是已知的。

因此，DE-C-30 37 688涉及一种用于在轴颈的过渡圆角处滚压强化曲轴的方法，其中滚压强化是在工件360度的旋转角范围内且用不同的滚压力得以进行的。为此，用于滚压强化的滚压元件得以使用，一方面其支靠所述曲柄轴颈的倒角，另一方面，每个都在一个座圈的运行槽中，其经由滚压轴承得以支承。

EP-B-0 215 179涉及用于在偏心布置于所述工件的至少表面处滚压的滚压强化装置或光顺滚压装置。所述装置包括辊形的支承元件以及滚压元件，其在所述工件上滚压以便施加这些力。

EP-B-0 213 526涉及一种设备，该设备用于具有至少一个可动滚压装置的曲轴的滚压强化或光滑滚压，其中所述可动滚压装置的每个都包括具有至少一个滚压元件的工具架、具有至少一个支承元件的工具架，以及至少一个另一滚压装置，其中所述滚压装置是通过可布置在滑道上的支架承载。根据EP-B-0 213 256的滚压元件和支承元件是辊形的。

根据本领域内已知的方法，滚压强化单元是通过两个辊形的带有一个支承辊的滚压元件得以形成。这表示在所述工件上滚压并将这些力引入到所述工件中的两个滚压元件通常是通过一个支承辊得以支承，其中所述力经由所述支承辊被引入到所述滚压元件。在该连接中，证明其特别有利，例如仅仅一个滚压元件的磨损导致所述支承辊的各个磨损以使需要替换整个单元。

另外，工件中的不准确性导致所述滚压强化单元内的力不平衡，因为所述滚压力动量通过两个滚压元件被引入到所述支承辊。例如，该不准确性导致通过一个强化滚压辊被引入到所述支承辊的力较大，同时第二强化滚压辊仅在不同位置处将较小的力引入到所述支承辊。所述支承辊的不同载荷需要较高的平衡力：所述平衡力反过来增加了磨损并减小了所述滚压强化单元的使用寿命。

特别地，存在一个强化滚压辊损坏会导致滚压强化单元的停止或阻塞的危险。另外，存在由于所述强化滚压辊的旋转对称结构所以所述辊的损坏部分反复接触要工作的曲轴的危险。这导致连续、反复的损坏区域施加在所述曲轴上。由于所述强化滚压辊的这些损坏，存在没有压缩张力被引入到上述曲轴的危险，或者存在移除已经引入的内部张力的危险。另外，存在损坏所述工件的可能。

而且，当强化滚压辊的磨损超过临界水平时的瞬间，在操作所述单元的过程中不能被足以检测到。