DE102006012516A1 - Tight chamfer processing tool for use in automobile industry, has cutting head axially movable relative to housing against spring force of elastic unit that absorbs force developed during processing of tight chamfer in axial direction - Google Patents

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Abstract

The tool (1) has a conical cutting head (3) arranged at a housing (4) and rotatable around a rotating axis. The cutting head is axially movable relative to the housing against a spring force of an elastic unit (5) e.g. spiral spring. The cutting head is supported at the housing in an axially slidingly movable manner. A stop (6) is provided for limiting a moving path (X) of the cutting head against the housing. The elastic unit absorbs the force developed during the processing of the tight chamfer in an axial direction.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Bearbeitung einer Dichtfase mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a tool for machining a sealing chamfer with the features of the preamble of claim 1.

Sie geht von der europäischen Patentschrift 1 190 798 B1 aus. In dieser ist ein Werkzeugkopf für den Einsatz in Werkzeugmaschinen beschrieben. Der Werkzeugkopf besteht im Wesentlichen aus einem Grundkörper, einem axial über dem Grundkörper überstehenden Werkzeugschaft, mit einem relativ zum Grundkörper verschiebbaren Schubglied, zur Verstellung mindestens eines Schneidenträgers und einer mit dem Schubglied kuppelbaren elektrischen Motoranordnung sowie einer Stromversorgungseinrichtung für die Motoranordnung. Dieses Werkzeug eignet sich einerseits zur Bearbeitung von Ventilschaftführungen und gleichzeitig zur Bearbeitung der Ventilsitzringe von Gaswechselventilen in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine. Für die Bearbeitung der Ventilschaftführungen ist eine Honahle und für die Bearbeitung der Ventilsitzringe ist ein Wechselschneidkopf mit einer winkelverstellbaren Schneidplatte vorgesehen.she comes from the European Patent 1,190,798 B1. In this is a tool head for use described in machine tools. The tool head essentially consists from a basic body, an axial over protruding from the main body Tool shank, with a sliding member which can be displaced relative to the main body, for adjusting at least one cutter carrier and one with the thrust member detachable electric motor assembly and a power supply device for the Motor assembly. This tool is suitable for editing of valve stem guides and at the same time for processing the valve seat rings of gas exchange valves in a cylinder head of an internal combustion engine. For editing the valve stem guides is a hone and hell for the processing of the valve seat rings is a replaceable cutting head with a angle-adjustable cutting plate provided.

Aufgrund der immer schärfer werdenden Abgasgesetzgebung sowie der Selbstverpflichtung der Automobilindustrie, den Kraftstoffverbrauch zu sen ken, ist ein besonders gutes Schließverhalten der Ein- und Auslassgaswechselventile notwendig. Um eine größtmögliche Dichtheit der Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine bezüglich des Ventilsitzringes zu gewährleisten, sind Formtoleranzen bis in den Mikrometerbereich einzuhalten. Derartige Formtoleranzen können mit einem gattungsgemäßen Werkzeug in einer Großserienfertigung nur sehr schwer eingehalten werden.by virtue of the ever sharper future exhaust gas legislation and the commitment of the automotive industry, To reduce fuel consumption is a particularly good closing behavior the inlet and outlet gas exchange valves necessary. To the greatest possible tightness the gas exchange valves of an internal combustion engine with respect to To ensure valve seat ring Form tolerances are to be kept to the micrometer range. such Mold tolerances can with a generic tool in a mass production very difficult to comply.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Werkzeug zur Bearbeitung einer Dichtfase eines Ventilsitzringes aufzuzeigen, mit dem auch Formtoleranzen im Mikrometerbereich eingehalten werden können.task The present invention is a tool for machining a sealing chamfer of a valve seat ring show, with the also Form tolerances in the micrometer range can be maintained.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by the features in the characterizing part of the claim 1 solved.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung werden die bei der Bearbeitung der Dichtfase auftretenden Kräfte durch ein elastisches Element, beispielsweise einer Spiralfeder in Axialrichtung aufgefangen, d. h. dass sich das Werkzeug während der Bearbeitung selbständig zentriert. Dadurch wird ein bestehender Formfehler, der bei der vorhergegangenen Bearbeitung des Ventilsitzringes entstanden sein kann, egalisiert und es können Formtoleranzen bis in den Mikrometerbereich eingehalten werden.by virtue of the embodiment of the invention are the forces occurring during the processing of the Dichtfase by an elastic element, for example a spiral spring in the axial direction caught, d. H. that the tool centers itself during machining. This will be an existing form error, the previous one Processing of the valve seat ring may have arisen, equalized and there can be mold tolerances up to the micrometer range.

Um die Relativbewegung des Schneidkopfes relativ zum Gehäuse zu gewährleisten, ist der Schneidkopf gemäß Patentanspruch 2 schiebebeweglich an dem Gehäuse gelagert.Around to ensure the relative movement of the cutting head relative to the housing is the cutting head according to claim 2 sliding on the housing stored.

Damit ein definiertes Zusammenspiel von Schneidkopf, Federkraft des elastischen Elementes und Gehäuse einstellbar ist, ist gemäß Patentanspruch 3 ein Anschlag vorgesehen.In order to a defined interaction of cutting head, spring force of the elastic Element and housing is adjustable, is in accordance with claim 3 a stop provided.

Um auf einfache Art und Weise die Vorspannung bei der Bearbeitung der Dichtfase die variieren, ist der Anschlag gemäß Patentanspruch 4 in seiner axialen Lage veränderbar.Around in a simple way, the bias in the processing of Sealing bevel which vary, the stopper according to claim 4 in its axial Location changeable.

Die einfachste Anordnung des elastischen Elementes, beispielsweise einer Spiralfeder, ist gemäß Patentanspruch 5 zwischen dem Schneidkopf und dem Gehäuse.The the simplest arrangement of the elastic element, such as a Spiral spring is according to claim 5 between the cutting head and the housing.

Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 6 erlaubt eine sehr einfache und kompakte Ausführung des erfindungsgemäßen Werkzeuges.The Embodiment according to claim 6 allows a very simple and compact design of the tool according to the invention.

Mit der Ausgestaltung nach Patentanspruch 7 ist ein problemloses Spannen und Antreiben des erfindungsgemäßen Werkzeuges mit einer Antriebsmaschine, wie z. B. einem Elektromotor möglich.With The embodiment according to claim 7 is a trouble-free clamping and driving the tool according to the invention with a prime mover, such. B. an electric motor possible.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in zwei Figuren näher erläutert.in the The invention is based on a preferred embodiment closer in two figures explained.

1 zeigt die Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Werkzeug; 1 shows the top view of a tool according to the invention;

2 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Werkzeug. 2 shows a section through a tool according to the invention.

1, in der für gleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen gelten wie in 2, zeigt die Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Werkzeug 1. Das Werkzeug 1 ist weitgehend rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse 1' aufgebaut. Das Werkzeug 1 besteht im Wesentlichen aus einem Spanndorn 8, der drehfest mit einem Gehäuse 4 verbunden ist, wobei der Spanndorn 8, wie in 2 erkennbar, axial in das Gehäuse 4 eingeschraubt ist. An das Gehäuse 4 ist diametral zum Spanndorn 8 ein konischer Schneidkopf 3 schiebebeweglich an das Gehäuse 4 angeordnet. Radial zum konischen Schneidkopf 3 ist ein Ventilsitzring 2 dargestellt. Das Gehäuse 4 weist ferner einen Anschlag 6 auf, der unter 2 näher erläutert ist. 1 in which the same reference numbers apply to the same components as in 2 shows the top view of a tool according to the invention 1 , The tool 1 is largely rotationally symmetric to a rotation axis 1' built up. The tool 1 consists essentially of a mandrel 8th , which rotates with a housing 4 is connected, wherein the mandrel 8th , as in 2 recognizable, axially in the housing 4 is screwed. To the case 4 is diametrically opposite the mandrel 8th a conical cutting head 3 sliding on the housing 4 arranged. Radial to the conical cutting head 3 is a valve seat ring 2 shown. The housing 4 also has a stop 6 on, under 2 is explained in more detail.

In 2 ist ein Schnitt entlang einer Ebene A-A, entsprechend der Rotationsachse 1', durch das Werkzeug 1 dargestellt. Wie zu 1 bereits ausgeführt, besteht das Werkzeug 1 im Wesentlichen aus dem axial in das Gehäuse 4 eingeschraubten Spanndorn 8. Der Spanndorn 8 und das Gehäuse 4 weisen jeweils eine axiale Bohrung auf, in der ein Dorn 7 schiebebeweglich angeordnet ist. Der Dorn 7 weist ferner auf der dem Spanndorn 8 gegenüberliegenden Seite eine axiale Gewindebohrung und einen konisches Ende auf. An das konische Ende ist der Schneidkopf 3 anordenbar und mit einem Befestigungselement, im vorliegenden Ausführungsbeispiel einer Schraube, auf dem Dorn 7 befestigbar. Koaxial zum Schneidkopf 3 ist wiederum der zu bearbeitende Ventilsitzring 2 ebenfalls geschnitten dargestellt. Der Schneidkopf 3 liegt auf einer Dichtfase 2' des Ventilsitzringes 2 auf. Der Schneidkopf 3 ist von einem elastischen Element 5, im vorliegenden Ausführungsbeispiel einer Spiralfeder die sich koaxial zum Dorn 7 erstreckt, gegen das Gehäuse 4 abgestützt, wobei sich eine Gehäusewandung des Gehäuses 4 wiederum koaxial um das elastische Element 5 erstreckt. Um eine axiale Bewegung des Schneidkopfes 3 zu ermöglichen, ist dieser schiebebeweglich in dem Gehäuse 4, bzw. der Gehäusewandung, gelagert.In 2 is a section along a plane AA, corresponding to the axis of rotation 1' , through the tool 1 shown. How to 1 already executed, the tool exists 1 essentially from the axially into the housing 4 screwed clamping mandrel 8th , The mandrel 8th and the case 4 each have an axial bore in which a mandrel 7 is movably arranged. The thorn 7 also points to the mandrel 8th opposite side on an axial threaded bore and a conical end. At the conical end is the cutting head 3 can be arranged and with a fastener, in the present embodiment, a screw on the mandrel 7 fixable. Coaxial to the cutting head 3 is in turn the valve seat ring to be machined 2 also shown cut. The cutting head 3 lies on a sealing chamfer 2 ' of the valve seat ring 2 on. The cutting head 3 is of an elastic element 5 , In the present embodiment, a coil spring which is coaxial with the mandrel 7 extends, against the housing 4 supported, wherein a housing wall of the housing 4 again coaxially around the elastic element 5 extends. To an axial movement of the cutting head 3 to allow this slide is movable in the housing 4 , or the housing wall, stored.

Wird die Dichtfase 2' eines Ventilsitzrings 2 bearbeitet, so wird das Werkzeug 1 über den Spanndorn 8 rotatorisch von einer nicht dargestellten Antriebsmaschine, wie beispielsweise einem Elektromotor, angetrieben und axial in den Ventilsitzring 2 auf der Seite der Dichtfase 2' eingeschoben. Aufgrund des elastischen Elementes 5 wird bei der ersten Berührung des Schneidkopfes 3 mit der Dichtfase 2' sanft Druck aufgebracht. Durch diesen sanften Druck wird der Schneidkopf 3 sehr präzise auf der Dichtfase 2' zentriert. Bei weiterem Aufbringen von Druck gegen die Dichtfase 2' wird der Schneidkopf 3 entgegen der Federkraft des elastischen Elementes 5 weiter in das Gehäu se 4 eingedrückt. Somit wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Bearbeitungsdruck langsam gesteigert. Um einen definierten, maximalen Vorspanndruck zu erzeugen, ist in dem Dorn 7 senkrecht zur Rotationsachse 1' ein Querdorn 7' eingebracht. Dieser Querdorn 7' ist in einem Langloch 10 im Spanndorn 8 geführt. Der Querdorn 7' und das Langloch 10 bilden einen gemeinsamen Anschlag 6. Somit definiert der Anschlag 6 einen maximalen Verschiebeweg des Schneidkopfes 3 bezüglich des Gehäuses 4.Will the caulking 2 ' a valve seat ring 2 edited, so will the tool 1 over the mandrel 8th rotationally driven by an unillustrated prime mover, such as an electric motor, and axially into the valve seat ring 2 on the side of the caulk 2 ' inserted. Due to the elastic element 5 will be at the first touch of the cutting head 3 with the caulking 2 ' gently applied pressure. This gentle pressure turns the cutting head 3 very precise on the caulk 2 ' centered. Upon further application of pressure against the caulk 2 ' becomes the cutting head 3 against the spring force of the elastic element 5 further into the hous se 4 pressed. Thus, the machining pressure is slowly increased by the inventive design. To create a defined, maximum biasing pressure is in the mandrel 7 perpendicular to the axis of rotation 1' a cross thorn 7 ' brought in. This cross thorn 7 ' is in a slot 10 in the mandrel 8th guided. The Querdorn 7 ' and the slot 10 form a common stop 6 , Thus, the stop defines 6 a maximum displacement of the cutting head 3 with respect to the housing 4 ,

In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Schneidkopf 3 auch radial außen an dem Gehäuse 4 schiebebeweglich gelagert sein. Ferner ist es möglich, das elastische Element 5 ebenfalls radial außen um das Gehäuse 4 anzuordnen. Als elastisches Element 5 können neben Spiralfedern auch andere elastische Bauteile, wie z. B. Elastomere oder Schaumstoffe oder auch Luftfedern zum Einsatz kommen. Auch hydraulische Systeme sind möglich.In a further embodiment, the cutting head 3 also radially on the outside of the housing 4 be stored move. Furthermore, it is possible to use the elastic element 5 also radially outside of the housing 4 to arrange. As an elastic element 5 In addition to coil springs, other elastic components such. As elastomers or foams or air springs are used. Also hydraulic systems are possible.

Ferner ist es möglich den Anschlag 6 in seiner axialen Lage veränderbar, d. h. einstellbar zu machen, womit in einfacher Weise die maximale Vorspannung des Schneidkopfes 3 eingestellt werden kann.Furthermore, it is possible the stop 6 In its axial position changeable, ie to make adjustable, which in a simple way, the maximum bias of the cutting head 3 can be adjusted.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Werkzeuges 1 ist die Einhaltung von extrem genauen Rundheitstoleranzen (Formtoleranzen) mit Formabweichungen im Mikrometerbereich, bis zu minimal 10 μm, der Dichtfase 2' des Ventilsitzringes 2 möglich und dies trotz der extrem hohen Werkstoffhärte von Ventilsitzringen 2, insbesondere der Auslassventilsitzringe, die eine Härte von 350 bis 450 HB (Brinellhärte) aufweisen. Somit ist eine prozesssichere Fertigung in einem Bearbeitungszentrum möglich. Die Vorbearbeitung der Dichtfase 2' erfolgt weiterhin wie bekannt durch Stechen, das Finishen erfolgt jedoch vorzugsweise mit einem erfindungsgemäßen Werkzeug 1 mit einem diamantbeschichteten Schneidkopf 3. Durch die Verschiebbarkeit des Schneidkopfes 3 bezüglich des Gehäuses 4 wird ein durch die Vorbearbeitung eventuell bestehender Formfehler egalisiert.Due to the inventive design of the tool 1 is the observance of extremely precise roundness tolerances (shape tolerances) with deviations in the micrometer range, up to a minimum of 10 μm, the sealing chamfer 2 ' of the valve seat ring 2 possible and this despite the extremely high material hardness of valve seat rings 2 , in particular the exhaust valve seat rings, which have a hardness of 350 to 450 HB (Brinell hardness). Thus, a process-safe production in a machining center is possible. The pre-processing of the sealing chamfer 2 ' is carried out as known by stinging, but the finishing is preferably done with a tool according to the invention 1 with a diamond-coated cutting head 3 , Due to the displaceability of the cutting head 3 with respect to the housing 4 a leveling error that may have occurred due to the pre-processing is equalized.

Somit ergeben sich aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung folgende Vorteile:

  • 1. Reduzierung der Bearbeitungszeit bei der Bearbeitung der Dichtfase eines Ventilsitzringes 2 (explizit bei der Vorbearbeitung);
  • 2. Die Nacharbeit und der Ausschuss werden reduziert;
  • 3. Es ergibt sich eine größere Dichtheit der Gaswechselventile beim Betrieb der Brennkraftmaschine und somit eine Reduzierung des Schadstoffausstoßes;
  • 4. Es resultiert eine größere Unabhängigkeit bei der Auswahl von schwer zerspanbaren Werkstoffen im Ventilsitzring.
Thus, the following advantages result due to the inventive design:
  • 1. Reduction of machining time when machining the sealing nose of a valve seat ring 2 (explicitly during preprocessing);
  • 2. The rework and the committee are reduced;
  • 3. It results in a greater tightness of the gas exchange valves during operation of the internal combustion engine and thus a reduction of pollutant emissions;
  • 4. It results in a greater independence in the selection of difficult-to-machine materials in the valve seat ring.

11
WerkzeugTool
1'1'
Rotationsachseaxis of rotation
22
VentilsitzringValve seat ring
2'2 '
Dichtfasesealing chamfer
33
Schneidkopfcutting head
44
Gehäusecasing
55
elastisches Elementelastic element
66
Anschlagattack
77
Dornmandrel
7'7 '
Querdorncross thorn
88th
Spanndornmandrel
99
Schraubescrew
1010
LanglochLong hole

Claims (7)

Werkzeug (1) zur Bearbeitung einer Dichtfase (2'), insbesondere eines Ventilsitzringes (2) eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine, mit einem konischen Schneidkopf (3), der an ein Gehäuse (4) anordenbar und um eine Rotationsachse (1') drehbar ist, wobei der Schneidkopf (3) und das Gehäuse (4) axial verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet dass, der Schneidkopf (3) gegen eine Federkraft eines elastischen Elementes (5) axial relativ zum Gehäuse (4) verschiebbar ist.Tool ( 1 ) for processing a sealing chamfer ( 2 ' ), in particular a valve seat ring ( 2 ) of a gas exchange valve of an internal combustion engine, with a conical cutting head ( 3 ), which is attached to a housing ( 4 ) and about an axis of rotation ( 1' ) is rotatable, wherein the cutting head ( 3 ) and the housing ( 4 ) Are axially displaceable, characterized in that the cutting head ( 3 ) against a spring force of an elastic element ( 5 ) axially relative to the housing ( 4 ) is displaceable. Werkzeug nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkopf (3) am Gehäuse (4) axial schiebebeweglich gelagert ist.Tool according to claim 1, characterized in that the cutting head ( 3 ) on the housing ( 4 ) Is mounted axially movable sliding. Werkzeug nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlag (6) vorgesehen ist zur Begrenzung eines Verschiebewegs (X) des Schneidkopfes (3) gegenüber dem Gehäuse (4).Tool according to claim 1 or 2, characterized in that a stop ( 6 ) is provided for limiting a displacement path (X) of the cutting head ( 3 ) opposite the housing ( 4 ). Werkzeug nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (6) in seiner axialen Lage veränderbar ist.Tool according to claim 3, characterized in that the stop ( 6 ) Is changeable in its axial position. Werkzeug nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (5) einerseits gegen den Schneidkopf (3) und andererseits gegen das Gehäuse (4) abgestützt ist.Tool according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the elastic element ( 5 ) on the one hand against the cutting head ( 3 ) and on the other hand against the housing ( 4 ) is supported. Werkzeug nach einem der Patentansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkopf (3) lösbar auf einem im Gehäuse (4) schiebebeweglich angeordneten Dorn (7) anordenbar ist, wobei der Anschlag (6) von dem Dorn (7) und dem Gehäuse (4) gebildet ist.Tool according to one of the claims 3 to 5, characterized in that the cutting head ( 3 ) detachable on a in the housing ( 4 ) sliding movably arranged mandrel ( 7 ), whereby the stop ( 6 ) of the thorn ( 7 ) and the housing ( 4 ) is formed. Werkzeug nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (1) koaxial zur Rotationsachse (1'), diametral zum Schneidkopf (3) einen Spanndorn (8) aufweist.Tool according to one of the claims 1 to 6, characterized in that the tool ( 1 ) coaxial with the axis of rotation ( 1' ), diametrically to the cutting head ( 3 ) a mandrel ( 8th ) having.
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R003 Refusal decision now final