CH705562B1

CH705562B1 - A process for the production of metal discs and apparatus for performing the method.

Info

Publication number: CH705562B1
Application number: CH01695/12A
Authority: CH
Inventors: Schmutz Siegfried
Original assignee: Springfix AG
Priority date: 2011-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2016-06-15
Also published as: US20130090042A1; DE102012108831A1; CH705562A2

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von Metallscheiben (7) beschrieben, welche aus einem Metallblech gestanzt sind, in einem Drehantrieb (2) einer Schleifmaschine (1) aufgespannt und anschliessend nachbearbeitet werden. Die Nachbearbeitung erfolgt mittels einer rotierenden zustellbaren Schleifscheibe (10).The invention relates to a method for producing metal disks (7) which are punched from a metal sheet, clamped in a rotary drive (2) of a grinding machine (1) and subsequently reworked. The post-processing takes place by means of a rotating deliverable grinding wheel (10).

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metallscheiben, insbesondere Drosselklappen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Patentanspruch 5. The invention relates to a method for producing metal discs, in particular throttle valves, according to the preamble of patent claim 1 and an apparatus for performing the method according to claim 5.

Stand der TechnikState of the art

[0002] Drosselklappen oder Abgasklappen bestehen aus mehr oder weniger kreisrunden Metallscheiben, welche aus einer Metallplatte mit zwei Löchern und typenweise zwei benachbarten Einprägungen ausgestanzt werden. Anschliessend werden die ausgestanzten Metallscheiben entweder einzeln am Umfang auf einer Fräsmaschine gefräst oder zu einem Stapel aufeinandergelegt, auf einen Aufnahmedorn geschoben und mit einem Drehmeissel auf einer Drehbank spanabhebend auf den richtigen Durchmesser gebracht. Beim Drehen auf einer Drehbank liegt die Genauigkeit der bearbeiteten Oberfläche im Toleranzbereich von 20 bis 50 µm. Die Metallscheiben sind nach der Bearbeitung leicht elliptisch. Da für eine Drosselklappe der Scheibenrand nicht senkrecht, sondern in einem Winkelbereich von 80° bis 100°, vorzugsweise in einem Winkel zur Scheibenfläche stehen sollte, welcher zwischen etwa 83° und 97° verläuft, ist die exakte Positionierung der Metallscheiben auf der Aufnahme besonders wichtig, um die vorgeschriebene Mass- und Positionsgenauigkeit der einzelnen Metallscheiben einzuhalten. Wenn besonders enge Toleranzvorgaben von weniger als 20 µm zu erfüllen sind oder rostfreier Stahl als Werkstoff für die als Drosselklappe vorgesehenen Metallscheiben verwendet werden sollte, kommt nur noch eine Einzelbearbeitung in Frage. Ansonsten können die hohen Anforderungen an Durchmesser- und Rundheitsgenauigkeiten nicht eingehalten werden. Es versteht sich, dass die Einzelbearbeitung solcher Metallscheiben zeitaufwändig und damit kostspielig ist. Throttles or exhaust valves consist of more or less circular metal discs, which are punched out of a metal plate with two holes and type two adjacent indentations. Subsequently, the punched metal discs are either milled individually on the circumference on a milling machine or stacked on a stack, pushed onto a mandrel and machined with a lathe tool on a lathe to the correct diameter. When turning on a lathe, the accuracy of the machined surface is within the tolerance range of 20 to 50 μm. The metal discs are slightly elliptical after processing. Since, for a throttle flap, the edge of the disc should not be perpendicular, but should be in an angular range of 80 ° to 100 °, preferably at an angle to the disc surface, which is between about 83 ° and 97 °, the exact positioning of the metal discs on the receptacle is particularly important to comply with the prescribed dimensional and position accuracy of the individual metal discs. If especially tight tolerances of less than 20 μm are to be met, or if stainless steel is to be used as the material for the metal discs intended for the throttle valve, then only one individual machining is possible. Otherwise, the high demands on diameter and roundness accuracy can not be met. It is understood that the individual processing of such metal discs is time-consuming and therefore expensive.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

[0003] Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Metallscheiben, insbesondere hochgenaue Drosselklappen aus rostfreiem Stahl, anzugeben, welche weniger zeitraubend ist und dennoch die erforderliche hohe Präzision einhalten lässt. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for producing metal discs, in particular highly accurate throttle valves made of stainless steel, indicate which is less time consuming and yet maintain the required high precision.

Gegenstand der ErfindungSubject of the invention

[0004] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Metallscheiben mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung zur Herstellung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. This object is achieved by a method for producing metal discs with the features of claim 1 and by a device for manufacturing with the features of claim 5.

[0005] Beim erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung von rotationssymmetrischen metallischen Teilen, respektive Metallscheiben, welche aus einem Metallblech gestanzt sind, werden diese in einem Drehantrieb einer Schleifmaschine aufgespannt und anschliessend nachbearbeitet. Dazu werden mehrere Metallscheiben nebeneinander zwischen zwei Aufspannvorrichtungen des Drehantriebs aufgespannt, wobei die Aufspannvorrichtungen je eine etwa kreisförmige Auflagefläche haben, und die Nachbearbeitung mittels einer zustellbaren Schleifscheibe erfolgt. In the inventive method for producing rotationally symmetrical metallic parts, respectively metal discs, which are stamped from a metal sheet, these are clamped in a rotary drive a grinding machine and then reworked. For this purpose, a plurality of metal discs are clamped side by side between two jigs of the rotary drive, wherein the jigs each have an approximately circular bearing surface, and the post-processing is effected by means of a deliverable grinding wheel.

[0006] Das erfindungsgemässe Verfahren hat den grossen Vorteil, dass die Umfangsflächen einer grossen Anzahl von Metallscheiben gleichzeitig bearbeitet werden können und die geschliffenen Umfangsflächen eine sehr hohe Massgenauigkeit sowie eine hohe gleichmässige Oberflächengüte aufweisen. The inventive method has the great advantage that the peripheral surfaces of a large number of metal discs can be processed simultaneously and the ground peripheral surfaces have a very high dimensional accuracy and a high uniform surface quality.

[0007] In vorteilhafter Weise weist die etwa kreisförmige Auflagefläche der Aufspannvorrichtungen gemäss Anspruch 2 einen Durchmesser auf, welche grösser als der halbe Durchmesser der Metallscheiben ist. Advantageously, the approximately circular bearing surface of the jigs according to claim 2 has a diameter which is greater than half the diameter of the metal discs.

[0008] Gemäss Anspruch 3 wird ferner eine Schleifscheibe mit einem Durchmesser eingesetzt, welcher mindestens das Vierfache des Durchmessers der zu bearbeitenden Metallscheiben ist, so dass eine optimale Bearbeitung der Ränder der Metallscheiben erfolgt. According to claim 3, a grinding wheel is also used with a diameter which is at least four times the diameter of the metal discs to be machined, so that there is an optimal processing of the edges of the metal discs.

[0009] Nach Anspruch 4 werden die Metallscheiben in bevorzugter Weise mit einem Winkel von 0 bis 20°, insbesondere 5° bis 10°, zwischen den Aufspannvorrichtungen aufgespannt. According to claim 4, the metal discs are clamped in a preferred manner at an angle of 0 to 20 °, in particular 5 ° to 10 °, between the jigs.

[0010] Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch 5 weist eine Schleifmaschine mit einem Drehantrieb auf, welcher zwei zueinander positionierbare Aufspannvorrichtungen mit jeweils einer etwa kreisförmigen Auflagefläche aufweist, um die Metallscheiben einzuklemmen. Ferner weist sie eine auf den Bereich zwischen den Aufspannvorrichtungen zustellbare, drehbare Schleifscheibe auf. The device according to the invention for carrying out the method according to claim 5 has a grinding machine with a rotary drive, which has two mutually positionable Aufspannvorrichtungen each having an approximately circular support surface to pinch the metal discs. It also has a rotatable grinding wheel which can be delivered to the area between the jigs.

[0011] Nach Anspruch 6 weisen die etwa kreisförmigen Auflageflächen der Aufspannvorrichtungen mit Vorteil einen Durchmesser auf, der grösser als die Hälfte des Durchmessers der zu bearbeitenden Metallscheiben ist. According to claim 6, the approximately circular bearing surfaces of the jigs advantageously with a diameter which is greater than half the diameter of the metal discs to be processed.

[0012] Dabei weist gemäss Anspruch 7 die Schleifscheibe eine kreiszylindrische Mantelfläche auf. In this case, according to claim 7, the grinding wheel on a circular cylindrical surface.

[0013] In einer besonders bevorzugten Ausführung der Vorrichtung gemäss Anspruch 8 weist die kreiszylindrische Mantelfläche eine Breite auf, welche mindestens der Breite der aufgespannten Metallscheiben entspricht. In a particularly preferred embodiment of the device according to claim 8, the circular cylindrical surface has a width which corresponds at least to the width of the metal plates clamped.

Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der ErfindungDescription of an embodiment of the invention

[0014] Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in welcher die Erfindung anhand eines in den schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert wird. Es zeigt: <tb>Fig. 1<SEP>eine Schleifmaschine mit Aufspannvorrichtungen und auf einer Aufspannvorrichtung aufgespannten Metallscheren, <tb>Fig. 2<SEP>dieselbe Schleifmaschine mit Aufspannvorrichtungen aus einem anderen Blickwinkel, <tb>Fig. 3<SEP>die Schleifmaschine mit zwischen den Aufspannvorrichtungen eingespannten Metallscheiben, <tb>Fig. 4<SEP>einen Stapel Metallscheiben in perspektivischer Darstellung, <tb>Fig. 5<SEP>denselben Stapel wie in Fig. 4 aus einem anderen Blickwinkel, und <tb>Fig. 6<SEP>eine einzelne Metallscheibe.Further advantages of the invention will become apparent from the dependent claims and from the following description in which the invention with reference to an exemplary embodiment illustrated in the schematic drawings is explained in more detail. It shows: <Tb> FIG. 1 <SEP> a grinding machine with clamping devices and metal scissors clamped on a clamping device, <Tb> FIG. 2 <SEP> the same grinder with jigs from a different angle, <Tb> FIG. 3 <SEP> the grinding machine with metal discs clamped between the jigs, <Tb> FIG. 4 <SEP> a stack of metal discs in perspective view, <Tb> FIG. 5 <SEP> the same stack as in Fig. 4 from a different angle, and <Tb> FIG. 6 <SEP> a single metal disk.

[0015] In den Fig. 1 und 2 ist in perspektivischer Darstellung ein Teil einer Schleifmaschine 1 mit einem Drehantrieb 2 dargestellt, der zwei Aufspannvorrichtungen 3 und 4 aufweist, wobei die in den Figuren linke Aufspannvorrichtung 3 zwei in Achsrichtung vorstehende Stifte 5 aufweist und die rechte Aufspannvorrichtung 4 mit Bohrungen 6 versehen ist. Die Stifte 5 können ohne Spiel in die Bohrungen 6 hineingeschoben werden. Wie ersichtlich ist ein Paket Metallscheiben 7 in Reihe auf die Stifte 5 geschoben. In Fig. 3 sind nun die linke Aufspannvorrichtung 3 und die rechte Aufspannvorrichtung 4 gegeneinandergeschoben, so dass die Metallscheiben 7 zwischen diesen beiden eingeklemmt sind. Dazu haben die Aufspannvorrichtungen 3 und 4 eine kreisförmige Auflagefläche 8, welche einen Durchmesser hat, welcher mindestens dem halben Durchmesser der eingespannten Metallscheiben 7 entspricht. Ferner sind eine Schleifscheibe 10 und eine Kühl- und Reinigungseinrichtung 11 mit mehreren Düsen 12 vorgesehen, welche die Schleifscheibe 10 und die Metallscheiben 6 kühlt und gleichzeitig die Schleifscheibe 10 von Schleifrückständen reinigt. Die Schleifscheibe 10 besteht aus einem feinkörnigen Schleifmaterial und hat einen Durchmesser, der normalerweise mindestens das Vierfache des Durchmessers der zu bearbeitenden Metallscheiben 7 ist. In Figs. 1 and 2, a part of a grinding machine 1 is shown with a rotary drive 2, which has two jigs 3 and 4, wherein the left in the figures jig 3 has two projecting pins 5 in the axial direction and the right chuck 4 is provided with holes 6. The pins 5 can be pushed without play into the holes 6. As can be seen, a package of metal discs 7 is pushed in series on the pins 5. In Fig. 3, the left jig 3 and the right jig 4 are now pushed against each other, so that the metal discs 7 are clamped between these two. For this purpose, the jigs 3 and 4 have a circular bearing surface 8, which has a diameter which corresponds to at least half the diameter of the clamped metal discs 7. Furthermore, a grinding wheel 10 and a cooling and cleaning device 11 are provided with a plurality of nozzles 12, which cools the grinding wheel 10 and the metal discs 6 and at the same time cleans the grinding wheel 10 of grinding residues. The grinding wheel 10 consists of a fine-grained grinding material and has a diameter which is normally at least four times the diameter of the metal disks 7 to be machined.

[0016] In den Fig. 4 und 5 ist ein Paket von Metallscheiben 7 in perspektivischer Darstellung gezeigt, welche zwei ausgestanzte Bohrungen 13 aufweisen, welche auf einem Strahl durch den Kreismittelpunkt liegen. Damit sind die Metallscheiben 7 mit diesem Winkel von 0 bis 20°, insbesondere 5° bis 10°, auf den Stiften 5 der Aufspannvorrichtung 3 aufgespannt (siehe Fig. 1 und 2 ). Im vorliegenden Fall beträgt der Winkel etwa 7°. Ferner haben die Metallscheiben 7 in der Nähe der beiden Bohrungen 13 auf der einen Seite vorstehende Prägungen 14 (Fig. 5 ) und auf der anderen Seite vertiefte Prägungen 15 (Fig. 4 ), so dass die Metallscheiben 7 im Stapel ausgerichtet werden können. In Fig. 6 ist eine einzelne Metallscheibe 7 gezeigt, wobei die vorstehende Prägung 14 deutlich ersichtlich ist. Die in den Fig. 4 bis 6 gezeigten Metallscheiben 7 sind schon in der Schleifmaschine 1 geschliffen worden, welche eine elliptische Form haben, so dass die Umfangsflächen 16 der Metallscheiben 7 eine glatte Oberfläche aufweisen, welche in einem stetig variierenden Winkel – hier zwischen etwa 83° und 97° – bezüglich der Seitenflächen der Metallscheiben 7 ausgerichtet sind. 4 and 5, a package of metal discs 7 is shown in a perspective view, which have two punched holes 13 which lie on a beam through the center of the circle. Thus, the metal discs 7 are clamped at this angle of 0 to 20 °, in particular 5 ° to 10 °, on the pins 5 of the jig 3 (see FIGS. 1 and 2). In the present case, the angle is about 7 °. Further, the metal discs 7 have embossments 14 (FIG. 5) projecting in the vicinity of the two bores 13 on one side and recessed embossments 15 (FIG. 4) on the other side, so that the metal discs 7 can be aligned in the stack. In Fig. 6, a single metal disk 7 is shown, wherein the projecting embossment 14 is clearly visible. The metal disks 7 shown in FIGS. 4 to 6 have already been ground in the grinding machine 1, which have an elliptical shape, so that the peripheral surfaces 16 of the metal disks 7 have a smooth surface which is at a constantly varying angle - in this case between about 83 ° and 97 ° - with respect to the side surfaces of the metal discs 7 are aligned.

[0017] Die Bearbeitung der Metallscheiben 7 erfolgt nun folgendermassen: Die ausgestanzten Metallscheiben 7 werden auf der linken Aufspannvorrichtung 3 mit den Stiften 5 aufgereiht und zwischen den Aufspannvorrichtungen 3 und 4 eingeklemmt. Die typenweise vorhandenen Prägungen 14 und 15 gewährleisten dabei eine perfekte Ausrichtung der Metallscheiben 7 ineinander. Sodann werden die Metallscheiben 7 vom Drehantrieb 2 mit einer hohen Drehgeschwindigkeit radial bewegt und wird die rotierende Schleifscheibe 10 gegen die aneinandergereihten drehenden Metallscheiben 7 gedrückt. Dadurch werden die Umfangsflächen 16 sehr genau mit einer hohen Präzision und Oberflächengüte geschliffen. Dieses Verfahren hat sich auch besonders bewährt für die Herstellung von Drosselklappen aus einem rostfreien Stahl. The processing of the metal discs 7 is now as follows: The punched metal discs 7 are lined up on the left jig 3 with the pins 5 and clamped between the jigs 3 and 4. The type-wise existing embossments 14 and 15 ensure a perfect alignment of the metal discs 7 into each other. Then, the metal discs 7 are radially moved by the rotary actuator 2 at a high rotational speed and the rotating grinding wheel 10 is pressed against the juxtaposed rotating metal discs 7. As a result, the peripheral surfaces 16 are ground very precisely with a high precision and surface quality. This method has also proven particularly useful for the manufacture of stainless steel butterfly valves.

[0018] Die Metallscheiben 7 haben vor der Bearbeitung normalerweise einen Durchmesser von 15 bis 90 mm und können aus Messing, Aluminium-Legierungen oder aus rostfreiem Stahl bestehen. Die Durchmessergenauigkeit liegt bei dem hier beschriebenen Verfahren unter 20 µm. Das hier beschriebene Verfahren eignet sich für alle etwa rotationssymmetrischen metallischen Teile, welche somit in kürzerer Zeit bearbeitet werden können. The metal discs 7 have a diameter of 15 to 90 mm before machining normally and may be made of brass, aluminum alloys or stainless steel. The diameter accuracy is less than 20 μm in the method described here. The method described here is suitable for all approximately rotationally symmetrical metallic parts, which can thus be processed in a shorter time.

Claims

1. A process for the production of metal discs (7), in particular throttle valves, which are stamped from a metal sheet, in a rotary drive (2) of a grinding machine (1) clamped and then reworked, characterized in that a plurality of metal discs (7) side by side between two Clamping devices (3, 4) of the rotary drive (2) are clamped, wherein the jigs (3, 4) each have an approximately circular support surface (8), and the post-processing by means of an undeliverable grinding wheel (10).

2. The method according to claim 1, characterized in that the approximately circular bearing surface of the clamping devices (3, 4) has a diameter which is greater than half the diameter of the metal discs (7).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a grinding wheel (10) is used with a diameter which is at least four times the diameter of the metal discs (7) to be machined.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the metal discs (7) at an angle of 0 to 20 °, in particular 5 ° to 10 °, are clamped between the jigs (3, 4).

5. A device for carrying out the method according to one of claims 1 to 4, characterized in that a grinding machine (1) with a rotary drive (2) is provided, which has two mutually positionable Aufspannvorrichtungen (3, 4) each having an approximately circular support surface for clamping the metal discs (7) and providing a rotatable grinding wheel (10) which can be fed to the area between the jigs (3, 4).

6. The device according to claim 5, characterized in that the approximately circular bearing surfaces of the clamping devices (3, 4) have a diameter which is greater than half the diameter of the metal discs to be machined (7).

7. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the grinding wheel (10) has a circular cylindrical lateral surface.

8. The device according to claim 7, characterized in that the circular cylindrical lateral surface has a width which corresponds at least to the width of the clamped metal discs (7).