DE10348661B3

DE10348661B3 - Tool head for machining tool for conical valve seat has clamping device provided by spherical segments supported between 2 rings sliding radially for lateral position compensation in radial direction

Info

Publication number: DE10348661B3
Application number: DE2003148661
Authority: DE
Inventors: Reinhold SCHÄFER; Matthias Teichmann
Original assignee: Maschinenfabrik Gehring GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Gehring GmbH and Co KG
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2023-10-16

Abstract

The tool head has a driven rotary body (3) with a clamping device (5) for a machining tool (2) deflected relative to the axis of rotation (4) and provided with spherical segments (6), supported between 2 rings (7), which slide radially relative to the rotation axis within the rotary body. The facing sides of the rings have parallel surfaces (8) guided between 2 parallel surfaces (9) of the rotary body.

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkzeugkopf insbesondere für Werkzeuge zur Bearbeitung von kegelförmigen Ventilsitzen mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a tool head, in particular for tools for processing conical Valve seats having the features according to the preamble of the claim 1.

Oberflächen mit hohen Anforderungen an deren Oberflächengüte werden zunächst beispielsweise spanabhebend vorgearbeitet. Zur Erzeugung einer gewünschten Oberflächengüte erfolgt anschließend in einem separaten Arbeitsgang eine Feinbearbeitung beispielsweise auf dem Wege des Schleifens, Honens oder Honschleifens. Bei der Feinbearbeitung von Bohrungen und insbesondere von kegelförmigen Ventilsitzen ist eine präzise gegenseitige Ausrichtung des Werkstückes und des Feinbearbeitungswerkzeuges erforderlich.Surfaces with high demands on their surface quality are initially, for example machined. To generate a desired Surface quality occurs subsequently in a separate operation a fine machining example by grinding, honing or honing. In the Fine machining of bores and in particular conical valve seats is a precise one mutual alignment of the workpiece and the finishing tool required.

Bei der Feinbearbeitung von Ventilsitzen erzeugt das Einführen eines konischen Feinbearbeitungswerkzeuges in den entsprechend konisch vorbearbeiteten Sitz einen Selbstzentrierungseffekt. Geringe Lagetoleranzen zwischen Werkzeug und Werkstück können über diesen Selbstzentrierungseffekt ausgeglichen werden, sofern entweder das Werkzeug oder das Werkstück innerhalb gewisser Grenzen auslenkbar eingespannt ist. Bei der Bearbeitung eines Werkstückes mit mehreren Ventilsit zen, beispielsweise in Zusammenhang mit einer Einspritzpumpe für den Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, ist eine feste Einspannung des Werkstückes in Verbindung mit einer begrenzten Auslenkbarkeit des Feinbearbeitungswerkzeuges vorzuziehen. Ein entsprechender Werkzeugkopf mit einem drehend antreibbaren Grundkörper und einer relativ dazu begrenzt auslenkbaren Spanneinrichtung für das Feinbearbeitungswerkzeug ist kritisch hinsichtlich Rundlauf- und Führungsgenauigkeit.at the fine machining of valve seats produces the insertion of a Conical finishing tool in the corresponding conical pre-machined seat a self-centering effect. Low positional tolerances between tool and workpiece can about this Self-centering be compensated, provided that either the Tool or the workpiece within certain limits is deflected deflected. When editing a workpiece with several Valvesit zen, for example in connection with a Injection pump for the internal combustion engine of a motor vehicle, is a fixed clamping of the workpiece in Connection with a limited deflectability of the finishing tool preferable. A corresponding tool head with a rotationally driven body and a relatively limited deflectable clamping device for the finishing tool is critical with regard to concentricity and guidance accuracy.

Aus der US 4,147,462 ist eine Spanneinrichtung mit einem Kugelsegment, das zwischen zwei Kalottenringen gelenkig in einem radial zur Drehachse verschiebbaren Grundkörper gelagert ist, bekannt. Aus der DE 197 35 936 C1 ist ein Universalschleifkopf für stationäre oder mobile Maschinen bekannt geworden, der ein sphärisches Gelenk zur Übertragung des Drehmoments aufweist, das durch einen in einer Kalotte gelegenen Kugelkopf ebenfalls eine gelenkige Lagerung aufweist. Aus der DE 36 27 541 C2 ist eine Einrichtung zum Feinschleifen von Ventilsitz- oder Dichtflächen einer Einspritzdüse bekannt, bei dem das Werkstückauflageteil als Halbkugel ausgebildet und in einem Grundkörper eines Gegenlagers kipp- und drehbar gelagert ist.From the US 4,147,462 is a clamping device with a spherical segment, which is articulated between two Kalottenringen mounted in a radially displaceable to the rotation of the base body known. From the DE 197 35 936 C1 For example, a universal grinding head for stationary or mobile machines has become known, which has a spherical joint for transmitting the torque which also has an articulated bearing through a ball head located in a dome. From the DE 36 27 541 C2 a device for fine grinding of valve seat or sealing surfaces of an injection nozzle is known in which the workpiece support member is formed as a hemisphere and is tiltably and rotatably mounted in a base body of an abutment.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeugkopf mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 derart weiterzubilden, dass ein Ausgleich von Lagertoleranzen bei der Bearbeitung in Verbindung mit einer hohen Bearbeitungsgenauigkeit erreicht wird.Of the Invention is based on the object, a tool head with the Refine features of the preamble of claim 1 such that compensation for bearing tolerances during machining achieved with a high machining accuracy.

Diese Aufgabe wird bei einem Werkzeugkopf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 durch die im Kennzeichen gennanten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.These Task is in a tool head according to the preamble of claim 1 solved by the characteristics mentioned in the plate. advantageous Further developments of the invention are defined in the subclaims.

Die Spanneinrichtung des Werkzeugkopfes weist ein Kugelsegment auf, welches zwischen zwei Kalottenringen gelenkig verschwenkbar gelagert ist, wobei die beiden Kalottenringe radial zur Drehachse des Werkzeugkopfes im Grundkörper verschiebbar zwischen parallelen Flächen des Grundkörpers geführt sind. Bei nahezu spielfreiem Winkelausgleich zwischen Werkzeug und der zu bearbeitenden Oberfläche ist ein lateraler Lageausgleich in radialer Richtung ebenfalls nahezu spielfrei möglich. Winkel- und Lageausgleich können mit geringen zur Überwindung der Reibkräfte erforderlichen Auslenkungskräften erfolgen. Die Anordnung lässt eine präzise Selbstzentrierung des Werkzeuges an der zu bearbeitenden Oberfläche zu. Im Vergleich beispielsweise zu einer kardanischen Aufhängung ist bei verschwenkter Auslenkung des Werkzeuges die Drehmomentübertragung nahezu frei von Drehwinkelfehlern.The Clamping device of the tool head has a spherical segment, which articulated pivoted between two Kalottenringen is, wherein the two Kalottenringe radially to the axis of rotation of the tool head in the main body slidably guided between parallel surfaces of the body. With virtually backlash compensation between the tool and the to be processed surface If a lateral position compensation in the radial direction is also almost possible without play. Angle and position compensation can with little to overcome the frictional forces required deflection forces respectively. The arrangement leaves a precise self-centering of the tool on the surface to be machined. For example, in comparison to a gimbal mounting is at a pivoted deflection of the tool, the torque transmission almost free of rotational angle errors.

Die exakte Parallelführung zwischen den genannten parallelen Paaren von Flächen ergibt eine einfache Konstruktion, bei der eine präzise geführte Auslenkung in beliebiger radialer Richtung ermöglicht ist. Gleichzeitig halten die Führungsflächen die beiden Kalottenringe in einem definierten Abstand. Über den Abstand ist das Einspannspiel bzw. die Einspannkraft des Kugelsegmentes zwischen den beiden Kalottenringen präzise und reproduzierbar einstellbar.The exact parallel guidance between the mentioned parallel pairs of surfaces gives a simple construction, at the one precise guided deflection is possible in any radial direction. Simultaneously hold the guide surfaces the two Calotte rings at a defined distance. About the distance is the clamping game or the clamping force of the ball segment between the two Kalottenringen precise and reproducibly adjustable.

Zur Drehmomentübertragung zwischen dem Grundkörper und der Spanneinrichtung sind zweckmäßig mindestens ein und insbesondere zwei sich gegenüberliegende, radial von der Spanneinrichtung hervorstehende Stifte vorgesehen, die in entsprechende Nuten des Grundkörpers eingreifen. Die achsparallel verlaufenden Nuten erlauben ein Nachführen der Spanneinrichtung sowohl in Achsrichtung als auch in radialer Richtung. Ebenso ist eine Schwenkbewegung der Spanneinrichtung unbehindert möglich, indem die Stifte innerhalb der Nuten eine Schwenkbewegung ausführen. Gleichzeitig ergibt sich eine nahezu spielfreie Drehmomentübertragung über die Seitenflächen der Nuten auf die Stifte. Es ist eine hohe Rundlaufgenauig keit mit geringer Neigung zu Drehschwingungen mit einem entsprechend guten Bearbeitungsergebnis erzielbar.For torque transmission between the base body and the clamping device expedient at least one and in particular two opposing, radially protruding from the clamping device pins are provided, which engage in corresponding grooves of the base body. The axially parallel grooves allow tracking of the clamping device both in the axial direction and in the radial direction. Likewise, a pivoting movement of the clamping device is possible without hindrance by the pins execute a pivoting movement within the grooves. At the same time results in an almost backlash torque transmission through the side surfaces of the grooves on the pins. It is a high concentricity speed with low tendency to torsional vibrations achieved with a correspondingly good machining result.

In vorteilhafter Weiterbildung ist der Grundkörper in ein äußeres Führungsgehäuse und ein inneres Aufnahmegehäuse aufgeteilt, wobei das Aufnahmegehäuse gegenüber dem Führungsgehäuse axial verschieblich geführt und über mindestens eine Paßfeder mit einer entsprechenden Nut drehfest und axial verschieblich mit dem Führungsgehäuse verbunden ist. Das Führungsgehäuse kann beispielsweise über seine zylindrische Außenfläche gleitend in einer entsprechenden zylindrischen Innenfläche des Führungsgehäuses spiel- und kippfrei geführt werden. Nut und Paßfeder erlauben eine freie Längsverschieblichkeit des Aufnahmegehäuses im Führungsgehäuse bei spielfreier Drehmomentübertragung. Die im Aufnahmegehäuse lateral und schwenkend auslenkbar geführte Spanneinrichtung kann gemeinsam mit dem Aufnahmegehäuse in axialer Richtung auf das zu bearbeitende Werkstück zugestellt werden.In Advantageous development of the main body in an outer guide housing and an inner housing split, wherein the receiving housing relative to the guide housing axially displaceably guided and over at least a feather key with a corresponding groove rotationally fixed and axially displaceable with connected to the guide housing is. The guide housing can for example about its cylindrical outer surface sliding in a corresponding cylindrical inner surface of the guide housing play and are guided without tilting. Groove and feather key allow a free longitudinal displacement of the receiving housing in the guide housing backlash-free torque transmission. The in the housing laterally and pivotally deflectable guided clamping device can together with the receiving housing be delivered in the axial direction to the workpiece to be machined.

Es ist zweckmäßig eine die winklig und lateral auslenkbare Spanneinrichtung in eine Ausgangsposition rückführende Rückstelleinrichtung vorgesehen. Diese Rückstelleinrichtung ist in einer vorteilhaften Weiterbildung als passive Rückstelleinrichtung mit mindestens einem elastisch federnden Rückstellelement ausgebildet. In einer vorteilhaften alternativen Ausbildung ist die Rückstelleinrichtung als aktive Rückstelleinrichtung mit mindestens einem aktiv betätigbaren Rückstellelement versehen. Nach erfolgter Bearbeitung beispielsweise eines Ventilsitzes ist die Spanneinrichtung durch die selbstzentrierende Wirkung des Bearbeitungsvorganges zu nächst lateral und/oder winklig zu ihrer Ruheposition ausgelenkt. Über die Rückstelleinrichtung kann die Spanneinrichtung anschließend in ihrer Ausgangsposition rückgestellt werden. Die selbsttätige gegenseitige Ausrichtung von Werkzeug und Werkstück zu Beginn des nächsten Bearbeitungsvorganges ist vereinfacht. Der Aufbau einer entsprechenden passiven Rückstelleinrichtung mit einem Federelement ist einfach und erfordert weder einen Betätigungs- noch einen Steuerungsaufwand. Mit einer aktiven Rückstelleinrichtung kann auch bei hohen zu überwindenden Reibkräften in Verbindung mit einer entsprechenden Betätigungs- und Steuerungseinrichtung eine hohe Lagegenauigkeit in der Ausgangsposition erzielt werden.It is appropriate one the angled and laterally deflectable clamping device in an initial position returning restoring device intended. This reset device is in an advantageous development as a passive restoring device formed at least one elastically resilient return element. In an advantageous alternative embodiment, the restoring device as active reset device with at least one actively actuated Return element Mistake. After processing, for example, a valve seat is the clamping device by the self-centering effect of Processing process to next deflected laterally and / or angled to its rest position. About the Reset device can then reset the clamping device in its original position become. The automatic mutual alignment of tool and workpiece at the beginning of the next machining process is simplified. The structure of a corresponding passive reset device with a spring element is simple and requires neither an actuating still a control effort. With an active reset device can also be used at high frictional forces to be overcome Connection with a corresponding actuation and control device a high positional accuracy can be achieved in the starting position.

Es hat sich eine Ausbildung der Rückstelleinrichtung als zweckmäßig herausgestellt, bei der diese als fest mit der Spanneinrichtung verbundener Rückstellzylinder ausgeführt ist. Der Rückstellzylinder weist dabei radial gegen den Grundkörper abstützbare Rückstellelemente auf, die in zwei axial zueinander versetzten Ebenen angeordnet sind. Die starre Anbindung des Rückstellzylinders an die Spanneinrichtung führt dazu, daß der Rückstellzylinder sowohl laterale Verschiebungen als auch Schwenkbewegungen der Spanneinrichtung mit ausführt. Die Anordnung der Rückstellelemente in zwei axial zueinander versetzten Ebenen läßt einerseits sowohl eine entsprechende Auslenkung in den genannten Freiheitsgraden zu und andererseits ist über die genannten Rückstellelemente eine präzise Rückstellung des Rückstellzylinders und damit auch der starr angebundenen Spanneinrichtung in allen genannten Freiheitsgraden präzise ermöglicht.It has a training of the reset device found to be expedient, in the case of these as a fixed to the tensioning device connected return cylinder accomplished is. The return cylinder has radially against the body supportable restoring elements, which in two axially staggered planes are arranged. The rigid one Connection of the return cylinder leads to the clamping device to that the Reset cylinder both lateral displacements and pivotal movements of the clamping device with carries out. The arrangement of the return elements in two axially staggered planes leaves both a corresponding one Deflection in the above degrees of freedom and on the other hand is about the mentioned reset elements a precise one provision of the return cylinder and thus also the rigidly connected clamping device in all Precisely named degrees of freedom allows.

Eine in allen auslenkenden Freiheitsgraden definierte rückstellende Abstützung ergibt sich bei einer Anordnung von mindestens drei gleichmäßig über den Umfang verteilten Rückstellelementen in jeder der beiden zueinander versetzten Ebenen. Die Führungs- und Rückstellgenauigkeit ist weiter verbesserbar durch die Anordnung von jeweils vier gleichmäßig über den Umfang verteilten Rückstellelementen. Eine die Genauigkeit der Führung unterstützende Lagestabilisierung des Rückstellzylinders ist zweckmäßig mittels eines zwischen den Rückstellelement-Ebenen angeordneten elastischen O-Ringes erzielbar, über den der Rückstellzylinder gegen den Grundkörper abgestützt ist. Schwingungen, Verkantungen oder dergleichen werden dadurch vermieden.A in all deflecting degrees of freedom defined resetting support results in an array of at least three evenly over the Scope distributed return elements in each of the two staggered planes. The leadership and resetting accuracy is further improved by the arrangement of four evenly over the Scope distributed return elements. A the accuracy of leadership supportive Position stabilization of the return cylinder is expedient means one between the reset element levels arranged elastic O-ring achievable over the return cylinder against the main body supported is. Vibrations, tilting or the like are characterized avoided.

In einer vorteilhaften Ausführung hat sich eine Anordnung als zweckmäßig herausgestellt, bei der die Rückstellelemente in radialer Richtung angeordnete Druckfedern umfassen. Es ergibt sich ein passives Rückstellsystem, welches mit hoher Führungsgenauigkeit eine Auslenkung der Einrichtung zuläßt und welches ohne weiteres Zutun selbsttätig eine Rückstellung mit hinreichender Präzision herbeiführt.In an advantageous embodiment An arrangement has been found to be useful in the the reset elements comprise in the radial direction arranged compression springs. It results a passive reset system, which with high guidance accuracy allows a deflection of the device and which readily Do it yourself provision with sufficient precision causes.

In einer zweckmäßigen Alternative umfassen die Rückstellelemente in radialer Richtung aktiv wirkende Piezoelemente. Die Piezoelemente können bei geringem Bauvolumen hohe Stellkräfte erzeugen. Reibkräfte in der auslenkbaren Führung der Spanneinrichtung können mit hoher Positioniergenauigkeit überwunden werden. Es ergibt sich ein insgesamt geringes Bauvolumen der Anordnung, wobei sich mit verhältnismäßig geringem Steuerungsaufwand eine aktive Rückstellung der Spanneinrichtung in ihrer Ausgangsposition mit hoher Stellgenauigkeit erzielen läßt.In an appropriate alternative include the return elements in the radial direction active acting piezo elements. The piezo elements can at low construction volume high actuating forces produce. friction in the deflectable guide the clamping device can be overcome with high positioning accuracy. It results itself a total low volume of the arrangement, where with relatively little Control effort an active provision the clamping device in its initial position with high positioning accuracy achieve.

Piezo-Rückstellelemente lassen sich auch zum zentrischen Ausrichten der beweglichen Werkzeugaufnahme einsetzen. Die mit elektrischen Werten (Spannungen) eingerichtete Position ist speicherbar. Auch eine gezielte exzentrische Position mit definierter Winkelausstellung für Sonderbearbeitungsaufgaben ist mit hoher Genauigkeit reproduzierbar.Piezo restoring elements can also be used for centering the movable tool holder deploy. The furnished with electrical values (voltages) Position is storable. Also a targeted eccentric position with defined angle display for special machining tasks is reproducible with high accuracy.

In einer weiteren zweckmäßigen Variante ist als passive Rückstelleinrichtung eine koaxial zur Drehachse angeordnete, an ihren beiden Enden jeweils winkelfest mit dem Grundkörper bzw. der Spanneinrichtung verbundene Schraubenfeder vorgesehen. Durch die winkelfeste Einspannung der Schraubenfeder an ihren beiden Enden erzeugt die Schraubenfeder geeignete Rückstellkräfte sowohl bei winkliger als auch bei lateraler Auslenkung eines ihrer beiden Enden. Es ist ein insgesamt einfacher Aufbau mit einer geringen Anzahl von Bauteilen bei guter Rückstellgenauigkeit gegeben. In Verbindung mit einer zentrischen Anordnung der Schraubenfeder ist eine vergleichsweise schlanke Bauform ermöglicht.In another expedient variant is as a passive reset device a coaxial with the axis of rotation, at its two ends respectively angle-locked with the main body or the tensioning device connected coil spring provided. By the angle-proof clamping of the coil spring at both of them Ends, the coil spring generates suitable restoring forces both at an angle even with lateral deflection of one of its two ends. It is a overall simple structure with a small number of components with good resetting accuracy given. In conjunction with a centric arrangement of the coil spring is a comparatively slim design allows.

In zweckmäßiger Weiterbildung weist der Grundkörper einen Kanal für Kühlschmierstoff oder dgl. auf, wobei der Kanal mittels eines elastischen Schlauches mit der Spanneinrichtung strömungsleitend verbunden ist. Der Schlauch kann beispielsweise mittig koaxial zum Grundkörper bzw. zur Spanneinrichtung angeordnet sein. Es kann ein Kühlschmierstoff bei geringem konstruktivem Aufwand dem Werkzeug zugeführt werden, ohne daß eine winklige oder laterale Lageanpassung des Werkzeuges bzw. der Spanneinrichtung beeinträchtigt ist.In appropriate training indicates the basic body a channel for coolant or the like., The channel by means of an elastic tube with the tensioning device flow-conducting connected is. The tube, for example, centrally coaxial with body or arranged to the clamping device. It can be a cooling lubricant be supplied to the tool with little design effort, without an angled or lateral positional adjustment of the tool or the clamping device impaired is.

Zur Vermeidung übermäßiger Auslenkungen der Spanneinrichtung bzw. zur Vereinfachung einer Rückführung in die Ausgangsposition nach einem Bearbeitungsvorgang hat sich eine Begrenzung der Auslenkung in lateraler bzw. radialer Richtung auf etwa +/–0,5 mm und in winklig schwenkender Richtung auf etwa +/–5° als zweckmäßig herausgestellt.to Avoiding excessive deflections of the Clamping device or to simplify a return to the starting position After a machining operation has a limitation of the deflection in the lateral or radial direction to about +/- 0.5 mm and at an angle pivoting Direction to about +/- 5 ° found to be expedient.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:embodiments The invention are described in more detail below with reference to the drawing. Show it:

1 in einer Längsschnittdarstellung einen Werkzeugkopf mit einer schwenkbar und lateral verschieblich geführten Werkzeugaufnahme und mit einer als Rückstellzylinder ausgeführten Rückstelleinrichtung, 1 in a longitudinal sectional view of a tool head with a pivotally and laterally displaceably guided tool holder and with a return cylinder designed as a return,

2 in einer vergrößerten Ausschnittdarstellung Einzelheiten der Anordnung nach 1 der auslenkbaren Führung der Spanneinrichtung, 2 in an enlarged cutout details of the arrangement according to 1 the deflectable guide of the clamping device,

3 eine Variante der Anordnung nach 1 mit einem als Schraubenfeder ausgeführten Rückstellelement. 3 a variant of the arrangement according to 1 with a return element designed as a helical spring.

1 zeigt in einer Längsschnittdarstellung einen Werkzeugkopf 1 zur Aufnahme eines Werkzeuges 2. Das schematisch angedeutete Werkzeug 2 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als kegelförmiges Honschleif-Werkzeug zur Bearbeitung eines ke gelförmigen Ventilsitzes ausgebildet. Es kann auch eine zylindrische Honahle oder dgl. vorgesehen sein. 1 shows in a longitudinal sectional view of a tool head 1 for receiving a tool 2 , The schematically indicated tool 2 is formed in the embodiment shown as a conical honing tool for machining a ke gel-shaped valve seat. It may also be provided a cylindrical Honahle or the like.

Der Werkzeugkopf 1 umfaßt einen Grundkörper 3 und eine Spanneinrichtung 5. Der Werkzeugkopf 1 mit dem Grundkörper 3 und der Spanneinrichtung 5 ist um eine Drehachse 4 gemeinsam mit dem Werkzeug 2 drehend antreibbar.The tool head 1 comprises a basic body 3 and a tensioning device 5 , The tool head 1 with the main body 3 and the clamping device 5 is about a rotation axis 4 together with the tool 2 rotatable drivable.

Die Spanneinrichtung 5 umfaßt im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Spannzangenaufnahme 33, in die eine angedeutete Spannzange 34 zur Aufnahme des Werkzeuges 2 einführbar ist. Es kann auch ein Dreibackenfutter oder eine andere geeignete Spanneinrichtung 5 vorgesehen sein.The clamping device 5 includes in the illustrated embodiment, a collet receiving 33 , in which an indicated collet 34 for receiving the tool 2 is insertable. It can also be a three-jaw chuck or other suitable clamping device 5 be provided.

Die Spanneinrichtung 5 ist außenseitig mit einem Kugelsegment 6 versehen, welches zwischen zwei Kalottenringen 7 gelenkig verschwenkbar gelagert ist. Die Spanneinrichtung 5 ist gemeinsam mit den beiden Kalottenringen 7 radial zur Drehachse 4 verschieblich im Grundkörper 3 geführt. Einzelheiten zur Verschwenkbarkeit und zur radialen Verschieblichkeit der Spanneinrichtung 5 relativ zum Grundkörper 3 sind im Zusammenhang mit 2 näher erläutert.The clamping device 5 is outside with a spherical segment 6 provided, which between two Kalottenringen 7 articulated pivotally mounted. The clamping device 5 is in common with the two Kalottenringen 7 radial to the axis of rotation 4 displaceable in the body 3 guided. Details of the pivotability and the radial displaceability of the clamping device 5 relative to the main body 3 are related to 2 explained in more detail.

Der Grundkörper 3 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel in ein äußeres Führungsgehäuse 12 und ein inneres Aufnahmegehäuse 13 aufgeteilt. Das innere Aufnahmegehäuse 13 weist eine außenseitige zylindrische Oberfläche auf, mittels derer das Aufnahmegehäuse 13 zumindest näherungsweise spielfrei in einer inneren Zylinderfläche des Führungsgehäuses 12 axial verschieblich ist. Eine die axiale Verschieblichkeit zulassende Drehmomentübertragung ist gewährleistet durch zwei diametral sich gegenüberliegende Paßfedern 14, die radial außenseitig fest am Aufnahmegehäuse 13 angeordnet sind, und die in entsprechende achsparallele Längsnuten 15 auf der Innenseite des Führungsgehäuses 12 eingreifen. Der besseren Übersichtlichkeit halber ist nur eine der beiden Paßfeder 14 gezeigt. Das über das Führungsgehäuse 12 in das Aufnahmegehäuse 13 mittels der Paßfedern 14 und Nuten 15 einleitbare Drehmoment ist weiter auf die Spanneinrichtung 5 einleitbar, in dem das Aufnahmegehäuse 13 des Grundkörpers 3 innenseitig zwei diametral sich gegenüberliegende, parallel zur Drehachse 4 verlaufende Längsnuten 11 aufweist, und in die radial von der Spanneinrichtung 5 nach außen hervorstehende Paßstifte eingreifen. Dabei ist ein radiales Spiel zwischen den Paßstiften 10 und den entsprechenden Nuten 11 derart gegeben, daß eine laterale, also in bezogen auf die Drehachse 4 radialer Richtung verlaufende und/oder winklige Auslenkung der Spanneinrichtung 5 relativ zum Aufnahmegehäuse 13 und damit zum Grundkörper 3 nicht behindert ist.The main body 3 is in the embodiment shown in an outer guide housing 12 and an inner housing 13 divided up. The inner housing 13 has an outside cylindrical surface, by means of which the receiving housing 13 at least approximately free of play in an inner cylindrical surface of the guide housing 12 is axially displaceable. An axial displacement permitting torque transmission is ensured by two diametrically opposite feather keys 14 , the radially outside firmly fixed to the receiving housing 13 are arranged, and in corresponding axially parallel longitudinal grooves 15 on the inside of the guide housing 12 intervention. For better clarity, only one of the two feather key 14 shown. That over the guide housing 12 in the receiving housing 13 by means of the feather keys 14 and grooves 15 Introducing torque is further on the clamping device 5 einleitbar, in which the receiving housing 13 of the basic body 3 inside two diametrically opposite, parallel to the axis of rotation 4 extending longitudinal grooves 11 and in the radial direction of the tensioning device 5 engage outward protruding dowel pins. There is a radial play between the dowels 10 and the corresponding grooves 11 such given that a lateral, ie in relation to the axis of rotation 4 radial direction and / or angular deflection of the clamping device 5 relative to the housing 13 and thus to the basic body 3 is not handicapped.

Auf ihrer dem Werkzeug 2 abgewandten Seite weist die Spanneinrichtung 5 eine passive Rückstelleinrichtung 16 auf, mittels derer die in radialer oder in Winkelrichtung ausgelenkte Spanneinrichtung 5 in die gezeigte mittige und achsparallele Ausgangsposition rückführbar ist.On her the tool 2 turned away Sei te has the tensioning device 5 a passive reset device 16 on, by means of which the deflected in the radial or angular direction clamping device 5 is traceable to the shown central and axially parallel starting position.

Die Rückstelleinrichtung 16 umfaßt dabei einen Rückstellzylinder 19, an dem in zwei axial zueinander versetzten Ebenen 20, 21 eine Anzahl von elastisch federnden Rückstellelementen 17 angeordnet ist. Die Rückstellelemente 17 umfassen im ge zeigten Ausführungsbeispiel jeweils eine in radialer Richtung angeordnete und vorgespannte Druckfeder 23, über die die Rückstellelemente 17 radial nach außen gegen eine zylindrische Innenwand des Aufnahmegehäuses 13 gedrückt sind. In jeder Ebene 20, 21 sind insgesamt vier gleichmäßig um den Umfang verteilte Rückstellelemente 17 vorgesehen. Etwa mittig zwischen den beiden Ebenen 20, 21 ist der Rückstellzylinder 19 mittels eines elastischen O-Ringes 22 gegen die zylindrische Innenfläche des Grundkörpers 3 bzw. des Aufnahmegehäuses 13 abgestützt.The reset device 16 includes a return cylinder 19 , in which in two axially staggered planes 20 . 21 a number of elastically resilient return elements 17 is arranged. The reset elements 17 include in GE showed embodiment, each one arranged in the radial direction and preloaded compression spring 23 about which the reset elements 17 radially outwardly against a cylindrical inner wall of the receiving housing 13 are pressed. In every level 20 . 21 are a total of four evenly distributed around the circumference reset elements 17 intended. Approximately in the middle between the two levels 20 . 21 is the return cylinder 19 by means of an elastic O-ring 22 against the cylindrical inner surface of the body 3 or the receiving housing 13 supported.

Die Spanneinrichtung 5 weist im Bereich des Rückstellzylinders 19 einen zylindrischen Paßsitz 38 auf, auf den der als Rohr ausgeführte Rückstellzylinder 19 spielfrei und fest verbunden aufgesetzt ist. Die Spanneinrichtung 5 und der Rückstellzylinder 19 bilden damit eine kinematische Einheit, die gemeinsam die lateralen und/oder winkligen Ausgleichsbewegungen des Werkzeuges 2 relativ zum Grundkörper 3 bzw. relativ zum Aufnahmegehäuse 13 ausführen. Bei äußerlich unbelastetem Werkzeug 2 führen die Rückstellelemente 17 den Rückstellzylinder 19 in eine radial mittige und zur Drehachse 4 achsparallele Position zurück, in dessen Folge auch die Spanneinrichtung 5 und das eingespannte Werkzeug 2 in die entsprechende Ausgangslage zurückgeführt sind.The clamping device 5 points in the area of the return cylinder 19 a cylindrical fit 38 on, on the executed as a pipe return cylinder 19 free of play and firmly connected. The clamping device 5 and the return cylinder 19 thus form a kinematic unit, which together the lateral and / or angular compensatory movements of the tool 2 relative to the main body 3 or relative to the receiving housing 13 To run. For externally unloaded tools 2 lead the return elements 17 the return cylinder 19 in a radially central and to the axis of rotation 4 axis-parallel position back, as a result, the clamping device 5 and the clamped tool 2 are returned to the corresponding starting position.

Der Grundkörper 3 ist in seinem der Spanneinrichtung 5 abgewandten Endbereich in einem Flansch 31 drehbar geführt. Der Flansch 31 weist einen Anschluß 32 und eine strömungsleitend damit verbundene, innenseitig umlaufende Ringnut 29 auf. Der Grundkörper 3 ist in Höhe der Ringnut 29 in radialer Richtung mit einer Bohrung 30 durchstoßen, die in eine weitere, achsparallel Bohrung 30 mündet. Die Bohrungen 30 bilden einen Kanal 27 für die Zufuhr von Kühlschmierstoff vom Anschluß 32 zum Werkzeug 2. Der Kanal 27 ist mittels eines elastischen Schlauches 28 mit der Spanneinrichtung 3 strömungsleitend verbunden. Der Schlauch 28 ist dabei etwa koaxial zur Drehachse 4 angeordnet. Er verläuft mittig durch den Rückstellzylinder 19 und den Paßsitz 38 und mündet zentrisch in der Spannzangenaufnahme 33. Von dort aus ist eine der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte Weiterführung des Kühlschmierstoffes zum Werkzeug 2 vorgesehen.The main body 3 is in his the tensioning device 5 remote end region in a flange 31 rotatably guided. The flange 31 has a connection 32 and a flow-conducting associated, inside circumferential annular groove 29 on. The main body 3 is equal to the ring groove 29 in the radial direction with a bore 30 pierced, in another, axially parallel hole 30 empties. The holes 30 form a channel 27 for the supply of cooling lubricant from the connection 32 to the tool 2 , The channel 27 is by means of an elastic hose 28 with the clamping device 3 fluidically connected. The hose 28 is approximately coaxial with the axis of rotation 4 arranged. He runs centrally through the return cylinder 19 and the fit 38 and opens centrally in the collet holder 33 , From there, one of the better clarity, not shown continuation of the coolant to the tool 2 intended.

2 zeigt in einer vergrößerten Ausschnittdarstellung die Anordnung nach 1 im Bereich des Kugelsegmentes 6. Das Kugelsegment 6 ist als Hülse ausgebildet, die eine kugelförmige Außenfläche aufweist, und die in axialer Richtung auf die Spanneinrichtung 5 über die Spannzangenaufnahme 33 aufgeschoben ist. Die beiden Kalottenringe 7 weisen innenseitig eine Anlagefläche in Form eines Hohlkugelabschnittes auf, mittels dessen sie flächig an der Außenseite des Kugelsegmentes 6 anliegen. Über die kugeligen Flächen ist das Kugelsegment 6 und damit die Spanneinrichtung 5 zusammen mit dem Werkzeug 2 (1) innerhalb vorgegebener Grenzen relativ zum Grundkörper 3 bzw. zum Aufnahmegehäuse 13 (1) verschwenkbar. Die winklig schwenkende Auslenkung ist dabei über die Rückstelleinrichtung 16 auf etwa +/–5° relativ zur Drehachse 4 begrenzt. 2 shows in an enlarged sectional view of the arrangement 1 in the area of the spherical segment 6 , The sphere segment 6 is formed as a sleeve having a spherical outer surface, and in the axial direction of the clamping device 5 over the collet holder 33 is deferred. The two dome rings 7 have inside a contact surface in the form of a hollow sphere section, by means of which they are flat on the outside of the spherical segment 6 issue. About the spherical surfaces is the spherical segment 6 and thus the clamping device 5 together with the tool 2 ( 1 ) within predetermined limits relative to the main body 3 or to the receiving housing 13 ( 1 ) pivotable. The angularly pivoting deflection is via the return device 16 at about +/- 5 ° relative to the axis of rotation 4 limited.

Die beiden Kalottenringe 7 sind als ebene Kreischeiben ausgebildet, die parallel und beabstandet zueinander angeordnet sind. Dabei weisen die beiden Kalottenringe 7 auf ihren einander abgewandten Seiten zueinander parallele Flächen 8 auf, die zwischen zwei parallelen Flächen 9 des Grundkörpers 3 (1) in radialer Richtung bzw. quer zur Achsrichtung geführt sind. Eine der beiden Flächen 9 ist am unteren Ende der Nuten 11 des Aufnahmegehäuses 13 angeordnet. Das offene Ende des Aufnahmegehäuses 13 ist mittels eines Deckels 35 verschlossen, der die weitere Anlagefläche 9 aufweist. Der Deckel 35 ist mittels Schrauben 36 mit dem Aufnahmegehäuse 13 verschraubt. Der axiale Abstand zwischen den beiden Kalottenringen 7 und damit das Spiel bzw. die Vorspannkraft zwischen den Kalottenringen 7 und dem Kugelsegment 6 wird durch Schleifen oder Läppen angepaßt.The two dome rings 7 are formed as a flat Kreischeiben, which are arranged parallel and spaced from each other. In this case, the two Kalottenringe 7 on their sides facing away from each other parallel surfaces 8th on that between two parallel surfaces 9 of the basic body 3 ( 1 ) are guided in the radial direction or transversely to the axial direction. One of the two surfaces 9 is at the bottom of the grooves 11 of the receiving housing 13 arranged. The open end of the receptacle housing 13 is by means of a lid 35 closed, the other contact surface 9 having. The lid 35 is by means of screws 36 with the receiving housing 13 screwed. The axial distance between the two calotte rings 7 and thus the play or the prestressing force between the Kalottenringen 7 and the ball segment 6 is adapted by grinding or lapping.

Die beiden Kalottenringe 7 weisen zur zylindrischen Innenfläche des Aufnahmegehäuses 13 einen radialen Abstand A auf. Der radiale Abstand A ist so bemessen, daß die laterale Verschieblichkeit in radialer Richtung bezogen auf die Drehachse 4 auf etwa +/–0,5 mm begrenzt ist. Bei einer lateralen Auslenkung sind die Kalottenringe 7 über die Flächen 8, 9 gleitend in radialer Richtung geführt, woraus sich eine gleichartige laterale Ausgleichsbewegung des Kugelsegmentes 6, der Spanneinrichtung 5 mit der Spannzangenaufnahme 33 und damit auch des Werkzeuges 2 (1) ergibt.The two dome rings 7 point to the cylindrical inner surface of the receiving housing 13 a radial distance A on. The radial distance A is dimensioned such that the lateral displaceability in the radial direction relative to the axis of rotation 4 is limited to about +/- 0.5 mm. In a lateral deflection are the Kalottenringe 7 over the surfaces 8th . 9 slidably guided in the radial direction, resulting in a similar lateral compensating movement of the spherical segment 6 , the tensioning device 5 with the collet holder 33 and thus also the tool 2 ( 1 ).

Die Rückstelleinrichtung 16 nach 2 ist im wesentlichen entsprechend der Rückstelleinrichtung 16 nach 1 aufgebaut. Abweichend davon sind die Rückstellelemente 17 als aktive Piezoelemente 18 ausgebildet, woraus sich eine aktive Betätigbarkeit der Rückstelleinrichtung 16 zur Rückführung der ausgelenkten Spanneinrichtung in die gezeigte Ausgangsposition ergibt. In den übrigen Merkmalen und Bezugszeichen stimmt die Anordnung nach 2 mit der nach 1 überein.The reset device 16 to 2 is essentially according to the return device 16 to 1 built up. Deviating from this are the return elements 17 as active piezo elements 18 formed, resulting in an active operability of the restoring device 16 for returning the deflected clamping device in the starting position shown. In the other features and reference numbers, the arrangement is correct 2 with the after 1 match.

3 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispieles nach 1, bei der das Aufnahmegehäuse 13 auf seiner der Spanneinrichtung 5 abgewandten Stirnseite mit einem Deckelteil 39 verschlossen ist. Das Deckelteil 39 ist zentrisch mit einem in Richtung der Spanneinrichtung 5 weisenden zylindrischen Paßsitz 37 versehen, durch den mittig der Kanal 27 verläuft. Die Rückstelleinrichtung 16 ist hier als passive Rückstelleinrichtung in Form einer Schraubenfeder 26 ausgebildet, die an ihren beiden Enden 24, 25 spielfrei und klemmend auf die jeweiligen Paßsitze 37, 38 aufgeschoben ist. Die Schraubenfeder 26 ist damit an ihren beiden Enden 24, 25 jeweils winkelfest mit der Spanneinrichtung 5 bzw. mit dem Deckelteil 39 und damit mit dem Grundkörper 3 (1) verbunden. Bei einer lateralen und/oder winkligen Auslenkung der Spanneinrichtung 5 aus der gezeigten Ausgangslage erfährt die Schraubenfeder 26 eine seitliche bzw. winklige Auslenkung. Über die dadurch entstehenden elastisch federnden Auslenkungskräfte in Verbindung mit der winkelfesten Einspannung der Federenden 24, 25 wird die Spanneinrichtung 5 beim Fehlen einer Auslenkungskraft in die gezeigte Ausgangsposition zurückgeführt. In den übrigen Merkmalen und Bezugszeichen stimmt das gezeigte Ausführungsbeispiel mit dem nach 1 überein. 3 shows a variant of the embodiment according to 1 in which the receiving housing 13 on his the tensioning device 5 opposite end face with a lid part 39 is closed. The lid part 39 is centric with one in the direction of the clamping device 5 facing cylindrical snug fit 37 provided by the center of the channel 27 runs. The reset device 16 is here as a passive restoring device in the form of a coil spring 26 formed at both ends 24 . 25 play-free and clamping on the respective passport seats 37 . 38 is deferred. The coil spring 26 is with it at both ends 24 . 25 each angle with the clamping device 5 or with the lid part 39 and thus with the basic body 3 ( 1 ) connected. In a lateral and / or angular deflection of the clamping device 5 from the initial position shown, the coil spring experiences 26 a lateral or angular deflection. About the resulting elastically resilient deflection forces in conjunction with the angle-resistant clamping of the spring ends 24 . 25 the tensioning device 5 is returned to the initial position shown in the absence of a deflection force. In the remaining features and reference numerals, the embodiment shown matches with the 1 match.

Claims

Tool head especially for tools ( 2 ) for machining conical valve seats, with a rotationally drivable base body ( 3 ) and one with the main body ( 3 ) and with respect to a rotation axis ( 4 ) of the basic body ( 3 ) deflectable tensioning device ( 5 ), which is a spherical segment ( 6 ), which between two Kalottenringen ( 7 ) is articulated pivotally mounted and radially to the axis of rotation ( 4 ) displaceable in the main body ( 3 ) are guided, characterized in that the two Kalottenringe ( 7 ) on their mutually remote sides mutually parallel surfaces ( 8th ) between two parallel surfaces ( 9 ) of the basic body ( 3 ) are guided.

Tool head according to claim 1, characterized in that for torque transmission between the main body ( 3 ) and the tensioning device ( 5 ) at least one and in particular two opposite, radially from the clamping device ( 5 ) protruding pins ( 10 ) provided in corresponding grooves ( 11 ) of the basic body ( 3 ) intervene.

Tool head according to claim 1 or 2, characterized in that the basic body ( 3 ) in an outer guide housing ( 12 ) and an inner housing ( 13 ), wherein the receiving housing ( 13 ) relative to the guide housing ( 12 ) guided axially displaceably and at least one feather key ( 14 ) with a corresponding groove ( 15 ) rotatably and axially displaceable with the guide housing ( 12 ) connected is.

Tool head according to one of claims 1 to 3, characterized in that a the angularly and laterally deflectable clamping device ( 5 ) returning to a starting position return device ( 16 ) is provided.

Tool head according to claim 4, characterized in that the restoring device ( 16 ) as a passive restoring device with at least one elastically resilient return element ( 17 ) is trained.

Tool head according to claim 4, characterized in that the restoring device ( 16 ) as active restoring device with at least one actively actuable restoring element ( 17 ) is trained.

Tool head according to claim 5 or 6, characterized in that the return device ( 16 ) as fixed to the clamping device ( 5 ) associated return cylinder ( 19 ) with two axially offset planes ( 20 . 21 ) arranged radially against the base body ( 3 ) supportable restoring elements ( 17 ) is executed.

Tool head according to claim 7, characterized in that in each of the two offset planes ( 20 . 21 ) at least three and in particular four uniformly distributed over the circumference reset elements ( 17 ) are arranged.

Tool head according to claim 8, characterized in that between the two offset planes ( 20 . 21 ) the return cylinder ( 19 ) by means of an elastic O-ring (22) against the main body ( 3 ) is supported.

Tool head according to claim 5 and one of claims 7 to 9, characterized in that the return elements ( 17 ) arranged in the radial direction of compression springs ( 23 ).

Tool head according to claim 6 and one of claims 7 to 9, characterized in that the return elements ( 17 ) in the radial direction actively acting piezo elements ( 18 ).

Tool head according to claim 5, characterized in that as restoring means a coaxial with the axis of rotation ( 4 ), at both ends ( 24 . 25 ) each with a fixed angle to the main body ( 3 ) or the tensioning device ( 5 ) connected coil spring ( 26 ) is provided.

Tool head according to one of claims 1 to 12, characterized in that the basic body ( 3 ) a channel ( 27 ) for cooling lubricant or the like and that the channel ( 27 ) by means of an elastic tube ( 28 ) with the tensioning device ( 3 ) is conductively connected.

Tool head according to one of claims 1 to 13, characterized in that the lateral deflection of the clamping device ( 5 ) relative to the main body ( 3 ) is limited to about +/- 0.5 mm.

Tool head according to one of claims 1 to 14, characterized in that the angularly pivoting deflection of the clamping device ( 5 ) relative to the main body ( 3 ) is limited to about +/- 5 °.