DE2732002A1 - Grinding machine for spherical valve parts - uses cup grinding wheels intersecting axis of blank for constant setting - Google Patents
Grinding machine for spherical valve parts - uses cup grinding wheels intersecting axis of blank for constant settingInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten Method and device for processing
einer Rohkugel zu einer Rundkugel Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß zunächst auf ein Verfahren zum Bearbeiten einer Rohkugel zu einer Rundkugel, wobei die Rohkugel mit diametraler Einspannachse eingespannt, um die Einspannachse rotierend angetrieben und nacheinander mit verschiedenen Topfwerkzeugen, die um ihre Topfachse rotieren, bearbeitet wird. Die Erfindung bezieht sich fernerhin auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens mit Maschinengestell, Einspann- und Antriebsaggregat für die zu bearbeitende Kugel und Werkzeugaggregat mit rotierenden, in Richtung auf die zu bearbeitende Kugel zustellbaren Topfwerkzeugen. - Rohkugeln bezeichnet im Rahmen der Erfindung Kugeln aus Metall, Oxidkeramik oder ähnlichen spanabhebend und/oder schleifend bearbeitbaren Werkstoffen, vorzugsweise Stahlkugeln, deren Rundheit erhebliche Toleranzen aufweist und deren Oberflächengüte nicht ausreichend ist. Sie mögen durch Gießen unter Verwendung geeigneter Formen, durch Abdrehen eines beliebig hergestellten Rohlings auf einer Drehbank durch Zusammenschweißen aus zwei Halbschalen oder auf andere Weise vorbereitet sein. a raw ball to a round ball The invention relates generically first on a method for processing a raw ball to a round ball, wherein the raw ball clamped with a diametrical clamping axis, rotating around the clamping axis driven and one after the other with different pot tools around their pot axis rotate, is processed. The invention also relates to an apparatus for carrying out such a process with a machine frame, clamping and drive unit for the ball and tool unit to be machined with rotating, in the direction of the ball to be processed pot tools. - raw balls in the context of the invention denotes balls made of metal, oxide ceramic or the like Machinable and / or abrasive materials, preferably steel balls, whose roundness has considerable tolerances and whose surface quality is insufficient is. You may like by casting using suitable molds, by twisting one off Any blank produced on a lathe by welding two together Half-shells or be prepared in some other way.
Topfwerkzeuge bezeichnet Werkzeuge, die grundsätzlich topfförmige Gestalt aufweisen, wobei der Topfrand mit Fräswerkzeugen (z. B. spanabhebend arbeitenden Schneidplatten aus Hartmetall), Schleifwerkzeugen in Form von Grob- oder Feinschleifsteinen besetzt ist und wobei die Rotationsachse mit der Topfachse zusammenfällt. Die Einspannung kann eine Zapfeneinspannung sein, wenn die zu bearbeitende Kugel einen Zapfen aufweist. Die Einspannung kann auch auf einem Dorn erfolgen, wenn es sich um eine Lochkugel handelt. Die Einspannung kann endlich auch zwischen zwei Spitzen oder äquivalenten Bauteilen erfolgen, wenn es sich um die Bearbeitung von zapfenlosen Kugeln handelt. Insbesondere beschäftigt sich die Erfindung mit der Bearbeitung von Ventilkugeln großen Durchmessers, die in Pipelines u. dgl. eingesetzt werden. Hier werden bekanntlich hohe Anforderungen sowohl an die Rundheit als auch an die Oberflächengüte gestellt. Kugeln, die nach Bearbeitung diese Forderungen erfüllen, werden als Rundkugeln bezeichnet.Pot tools refers to tools that are basically pot-shaped Have shape, the pot rim with milling tools (z. B. machining Cutting plates made of hard metal), grinding tools in the form of coarse or fine grinding stones is occupied and the axis of rotation coincides with the top axis. The restraint can be a pin clamping if the ball to be machined has a pin. The clamping can also be done on a mandrel if it is a perforated ball acts. The restraint can also be finite between two peaks or equivalents Components are made when it comes to the machining of trunnion-free balls. In particular, the invention is concerned with the machining of valve balls large diameter used in pipelines and the like. Here are known to be high demands are placed on both roundness and surface quality. Balls that meet these requirements after machining are called round balls.
Im Rahmen der bekannten Maßnahmen der beschriebenen Gattung (Machinery, 1956, S. 1237 bis 1245) wird mit Topfwerkzeugen gearbeitet, deren Topfachse die Einspannachse im Kugelmittelpunkt schneidet. Das hat sich an sich bewährt und führt aus geametrischen Gründen zu optimaler Kugelform im Bearbeitungsbereich, der ohne weiteres allerdings nur einen Kugelausschnitt darstellt. Wenn es sich jedoch um die Bearbeitung von Rohkugeln handelt, bei denen die Kugelform erhebliche Toleranzen und die Oberfläche nur geringe Güte aufweist, so läßt sich oft nicht verhindern, daß bei der ersten Bearbeitungsstufe die Oberfläche erhebliche Markierungen in Form von sog. Rattermarken erfährt. Das gilt insbes., wenn in der ersten Bearbeitungsstufe mit Fräswerkzeugen spanabhebend gearbeitet wird. Das beruht auf Schwingungserscheinungen, die im ganzen stören, während darüber hinaus die Rattermarken aufwendig in weiteren Bearbeitungsstufen wieder abqearbeitet werden müssen. Auch führen die Schwingungserscheinungen zu vorzeitiger Werkzeugzerstörung.As part of the known measures of the type described (Machinery, 1956, p. 1237 to 1245), pot tools are used, the top axis of which is the The clamping axis intersects at the center of the sphere. That has proven itself and leads for geometrical reasons to an optimal spherical shape in the machining area, the without further, however, only represents a segment of a sphere. However, if it is The processing of raw spheres is a matter of which the spherical shape has considerable tolerances and the surface is of poor quality, it is often impossible to prevent that in the first processing stage, the surface has significant markings in the form learns of so-called chatter marks. This is especially true if in the first processing stage machining is carried out with milling tools. This is based on vibration phenomena which interfere on the whole, while in addition the chatter marks costly in further Processing stages have to be processed again. Also lead the vibration phenomena premature tool destruction.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie beim Bearbeiten einer Rohkugel zu einer Rundkugel vorgegangen werden muß, damit beim Bearbeiten Rattermarken und ähnliche Störungen nicht auftreten, und zwar auch dann nicht, wenn es sich um Rohkugeln handelt, die erhebliche Toleranzen in bezug auf die Rundheit und Oberflächen geringer Oberflächengüte aufweisen.The invention is based on the object of specifying how to edit a raw ball must be proceeded to a round ball so that when processing Chatter marks and similar disorders do not occur, even if it is raw balls that have considerable tolerances with regard to the roundness and surfaces with poor surface quality.
Ausgehend von dem gattungsgemäßen Verfahren besteht die Lösung der angegebenen Aufgabe verfahrensmäßig darin, daß die Rohkugel in einer ersten Bearbeitungsstufe lediglich von einem Randsektor eines Topfwerkzeuges geschält und danach von dem vollen kreisförmigen Rand eines anderen Topfwerkzeuges rundbearbeitet wird. Dabei hat das Topfwerkzeug der ersten Bearbeitungsstufe im allgemeinen Fräswerkzeuge für spanabhebende Bearbeitung oder auch Werkzeuge für das sog. Grobschleifen. Dabei hat das Topfwerkzeug für die zweite Bearbeitungsstufe Werkzeuge für das sog. Feinschleifen. Die erste Bearbeitungsstufe kann also Fräsen oder Grobschleifen sein. Diese allgemeine Anweisung ist, exakt formuliert, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohkugel in einer ersten Bearbeitungsstufe mit einem Topfwerkzeug geschält wird, dessen Topfachse in einer Projektion orthogonal zur Einspannachse die Einspannachse im wesentlichen rechtwinklig schneidet, in einer Projektion in Richtung der Einspannachse jedoch in bezug auf die Einspannachse und damit in bezug auf den Mittelpunkt der Rohkugel versetzt ist, und daß die geschälte Rohkugel danach in einer zweiten oder in mehreren zweiten Bearbeitungsstufen, jedoch in der gleichen Einspannung, mit einem weiteren Topfwerkzeug rundgearbeitet wird, dessen Topfachse in einer Projektion orthogonal zur Einspannachse die Einspannachse rechtwinklig schneidet, aber auch in einer Projektion in Richtung der Einspannachse die Einspannachse schneidet.Based on the generic method, there is the solution specified task procedurally is that the raw ball in a first processing stage only peeled from an edge sector of a pot tool and then from the round the full circular edge of another pot tool. Included the pot tool of the first processing stage generally has milling tools for machining or tools for so-called rough grinding. Included the pot tool for the second processing stage has tools for so-called fine grinding. The first processing stage can therefore be milling or rough grinding. This general Instructions, precisely formulated, are characterized by that the Raw ball is peeled in a first processing stage with a pot tool, whose top axis is the clamping axis in a projection orthogonal to the clamping axis cuts substantially at right angles, in a projection in the direction of the clamping axis but with respect to the clamping axis and thus with respect to the center of the Raw ball is offset, and that the peeled raw ball is then in a second or in several second processing stages, but in the same clamping with Another pot tool is rounded, the top axis of which is projected orthogonally to the clamping axis intersects the clamping axis at right angles, but also intersects the clamping axis in a projection in the direction of the clamping axis.
Um den Schälvorgang in einer verhältnismäßig kurzen Bearbeitungszeit durchzuführen, wird nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung in der ersten Bearbeitungsstufe die Topfachse des Topfwerkzeuges so versetzt, daß sie unter der Einspannachse verläuft und nur der der Rotationsrichtung entgegengesetzte Rand mit der Rohkugel inKontakt gebracht wird, während der übrige Rand dieses Topfwerkzeuges frei ist und keinen Bearbeitungskontakt erfährt. Diese Versetzung läßt sich grundsätzlich auf verschiedene Weise erreichen. So kann in der ersten Bearbeitungsstufe die Topfachse des entsprechenden Topfwerkzeuges durch Schwenken versetzt werden. Sie kann aber auch durch Parallelverschiebung versetzt werden. Jedenfalls ist bei normalem Bearbeitungsablauf die Erfindung zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Bearbeitungsstufe mit einem Topfwerkzeug gearbeitet wird, dessen Rand mit Fräswerkzeugen oder Grobschleifwerkzeugen besetzt ist, und in der zweiten Bearbeitungsstufe mit einem Topfwerkzeug gearbeitet wird, dessen Rand mit Schleifwerkzeugen, insbes. Feinschleifwerkzeugen, besetzt ist.To complete the peeling process in a relatively short processing time perform, according to a preferred embodiment of the invention in the first Processing stage the top axis of the pot tool offset so that it is under the The clamping axis runs along with only the edge opposite to the direction of rotation the raw ball is brought into contact, while the rest of the edge of this pot tool is free and has no processing contact. This shift can be basically achieve in different ways. In the first processing stage, the top axis of the corresponding pot tool can be moved by swiveling. But she can can also be offset by parallel shifting. In any case, it is in the normal course of processing the invention additionally characterized in that in the first processing stage a pot tool is used, the edge of which is used with milling tools or coarse grinding tools is occupied, and in the second processing stage with a pot tool the edge is worked with grinding tools, especially fine grinding tools, is busy.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens müssen die Werkzeuge selbstverständlich auch zugestellt werden. Das geschieht mit einer bestimmten Zustellkraft, mit der die Topfwerkzeuge gegen die zu bearbeitende Kugel gefahren werden. Dabei wird die Maschine insgesamt und wird insbes. die Einspannung unvermeidbar und gewollt ein wenig elastisch verformt. Regelmäßig wird man nach Zustellung mit bestimmter Zustellkraft die Zustellung blockieren, so daß lediglich die Reaktionskraft aus der elastischen Verformung den Kontaktdruck zwischen zu bearbeitender Kugel und Topfwerkzeug bei der Bearbeitung bestimmt. Bei dieser Arbeitsweise wird nach einer bestimmten Bearbeitungszeit die Zustellung wiederholt, erneut blockiert uswf (vgl. DT-AS 17 52 874). Wenn mit Schleifwerkzeugen auch in der ersten Bearbeitungsstufe gearbeitet wird, so liegt es jedoch im Rahmen der Erfindung, sowohl in der ersten Bearbeitungsstufe als auch in der zweiten Bearbeitungsstufe die Topfwerkzeuge mit konstanter Zustellkraft und ohne Blockierung gegen die zu bearbeitende Kugel zu fahren. Selbstverständlich wird man in beiden Fällen die Auslegung der Maschine so treffen, daß durch die Zustellkräfte störende elastische Verformungen der Maschine nicht auftreten.In the context of the method according to the invention, the tools must of course can also be delivered. This happens with a certain delivery force, with the the potting tools are moved against the ball to be machined. The Machine as a whole and especially the clamping is unavoidable and wanted little elastic deformation. After delivery, you will be regularly with a certain delivery force block the infeed, so that only the reaction force from the elastic Deformation contributes to the contact pressure between the ball to be machined and the pot tool the processing determined. In this way of working, after a certain processing time the delivery repeated, blocked again, etc. (cf. DT-AS 17 52 874). If with Grinding tools is also worked in the first processing stage, so lies However, it is within the scope of the invention, both in the first processing stage as well in the second processing stage the pot tools with constant feed force and to drive against the ball to be machined without blocking. Of course it will In both cases, the machine is designed so that the feed forces troublesome elastic deformations of the machine do not occur.
Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne störende Rattermarken oder sonstige Schwingungserscheinungen die Bearbeitung einer Rohkugel zu einer Rundkugel mit hoher Oberflächengüte durchgeführt werden kann.The advantages achieved are to be seen in the fact that according to the invention Process without disturbing chatter marks or other vibration phenomena Machining of a raw ball into a round ball with high surface quality is carried out can be.
Vorzeitige Werkzeugzerstörungen treten nicht mehr auf. Dabei wird in der ersten Bearbeitungsstufe in Kauf genommen, daß durch den Kontakt der Rohkugel mit dem versetzten Topfwerkzeug eine exakte Kugelfläche nicht entsteht. In der zweiten Bearbeitungsstufe schleift sich diese Ungenauigkeit jedoch ohne Schwierigkeiten und in kurzen Bearbeitungszeiten ab, so daß gleichzeitig mit dem Feinschleifen zur Erreichung der Oberflächengüte auch optimale Kugelform erreicht wird. Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß das erfindungsgemäße Verfahren mit einer einfachen Maschine durchgeführt werden kann, die im folgenden anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert wird. Es zeigen in schematischer Darstellung Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung, Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1, Fig. 3 in gegenüber der Fig. 2 vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus dem Gegenstand der Fig. 2, Fig. 4 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der Fig. 3.Premature tool destruction no longer occurs. It will in the first processing stage accepted that through the contact of the raw ball with the staggered pot tool one exact spherical surface does not arise. In the second processing stage, however, this inaccuracy is smoothed out without difficulty and in short processing times, so that at the same time with the fine grinding for Achieving the surface quality also optimal spherical shape is achieved. Of special The advantage is the fact that the inventive method with a simple Machine can be carried out in the following with reference to only one embodiment illustrative drawing is explained in more detail. It show in schematic Representation FIG. 1 is a plan view of a device according to the invention, FIG. 2 a section in the direction A-A through the object of Fig. 1, Fig. 3 in opposite FIG. 2 shows, on an enlarged scale, a detail from the object of FIG. 2, FIG. 4 shows another embodiment of the object of FIG. 3.
Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung dient zum Bearbeiten einer Rohkugel 1 zu einer Rundkugel. Es mag sich im Ausführungabeispiel um die Bearbeitung einer Ventilkugel großen Durchmessers aus Stahl handeln.The device shown in the figures is used for processing a Raw ball 1 to a round ball. The execution example may be about editing a large diameter valve ball made of steel.
Zur Vorrichtung gehört zunächst ein Maschinengestell 2 mit Einspann- und Antriebsaggregat 3 für die zu bearbeitende Kugel 1 und ein Werkzeugaggregat 4 mit rotierenden, in Richtung auf die zu bearbeitende Kugel 1 zustellbaren Topfwerkzeugen 5,6. Dabei ist einerseits ein Topfwerkzeug 5 für eine schälende Bearbeitung und andererseits ein Topfwerkzeug 6 für eine feinschleifende Bearbeitung vorgesehen. Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 2 entnimmt man, daß das Topfwerkzeug 5 für die schälende Bearbeitung im Werkzeugaggregat 4 eine in einer Projektion orthogonal zur Einspannachse 7 senkrecht zur Einspannachse 7 verlaufende Topf- und damit Rotationsachse 8 aufweist, aber, in Richtung der Einspannachse 7 betrachtet, in bezug auf die Einspannachse 7 in Rotationsrichtung versetzt ist. Das Topfwerkzeug 6 für die feinschleifende Bearbeitung besitzt zunächst ebenfalls eine in einer Projektion orthogonal zur Einspannachse 7 senkrecht zur Einspannachse verlaufende Topf- und damit Rotationsachse 9, schneidet aber die Einspannachse auch in einer Projektion in Richtung der Einspannachse 7. Um die Versetzung des Topfwerkzeuges 5 für die schälende Bearbeitung zu erreichen und wählbar zu machen, ist das Topfwerkzeug 5 für die schälende Bearbeitung in einem Werkzeugschlitten lo für die Zustellbewegung angeordnet, der entweder zusätzlich auf und nieder verstellbar ist (Fig. 3) oder aber exzentrisch zur Einspannachse 7 schwenkbar ist (Fig. 4). Lediglich zur besseren Verdeutlichung sind diese Verstellungen star übertrieben dargestellt. Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind das Topfwerkzeug 5 für die schälende Bearbeitung einerseits, das Topfwerkzeug 6 für die feinschleifende Bearbeitung andererseits einander mehr oder weniger diametral gegenüberliegend angeordnet. Entsprechend sind also auch die Werkzeugschlitten lo, 11 angeordnet. - Die Einspann- und Antriebsvorrichtung ist grundsätzlich beliebig. Sie besitzt im Ausführungsbeispiel ein Lagerbett 12 mit einem Spindelschlitten 13 mit Rotationsantrieb 14 sowie einen Reitstockschlitten 15 mit Reitstock 16.The device initially includes a machine frame 2 with clamping and drive unit 3 for the ball 1 to be machined and a tool unit 4 with rotating, towards the Ball to be processed 1 deliverable pot tools 5.6. On the one hand there is a pot tool 5 for a peeling processing and on the other hand a pot tool 6 for a fine grinding Processing provided. From a comparative consideration of FIGS. 1 and 2, it can be seen that the pot tool 5 for the peeling machining in the tool assembly 4 one in a projection orthogonal to the clamping axis 7 perpendicular to the clamping axis 7 running pot and thus axis of rotation 8, but in the direction of the clamping axis 7 viewed, is offset with respect to the clamping axis 7 in the direction of rotation. The pot tool 6 for fine grinding also initially has one in a projection orthogonal to the clamping axis 7 perpendicular to the clamping axis running pot axis and thus axis of rotation 9, but also intersects the clamping axis in a projection in the direction of the clamping axis 7. To the displacement of the pot tool 5 for peeling processing and making it selectable is the pot tool 5 for the peeling processing in a tool slide lo for the feed movement arranged, which is either additionally adjustable up and down (Fig. 3) or but can be pivoted eccentrically to the clamping axis 7 (Fig. 4). Only for the better To clarify, these adjustments are shown star exaggerated. In the exemplary embodiment and according to a preferred embodiment of the invention, the pot tool 5 for peeling processing on the one hand, the pot tool 6 for fine grinding processing on the other hand arranged more or less diametrically opposite one another. Corresponding the tool carriages lo, 11 are also arranged. - The clamping and driving device is basically arbitrary. In the exemplary embodiment, it has a bed 12 with a spindle slide 13 with rotary drive 14 and a tailstock slide 15 with tailstock 16.
Die Fig. 3 und 4 zeigen die Verhältnisse in der ersten Bearbeitungsstufe, in der die Rohkugel 1 mit dem ersten Topfwerkzeug 5 geschält wird. Man erkennt, daß die Rohkugel 1 in dieser ersten Bearbeitungsstufe lediglich von einem Randsektor 17 der Topfscheibe 5 für die schälende Bearbeitung bearbeitet wird. In der zweiten Bearbeitungsstufe hat sie dann vollen und geometrisch exakt eine Kugelform definierenden Kontakt mit dem kreisförmigen Rand 18 der Topf scheibe 6 für die feinschleifende Bearbeitung.3 and 4 show the relationships in the first processing stage, in which the raw ball 1 is peeled with the first pot tool 5. One recognises, that the raw ball 1 in this first processing stage only from an edge sector 17 of the cup wheel 5 is processed for peeling processing. In the second The processing stage then has it full and geometrically precisely defining a spherical shape Contact with the circular edge 18 of the pot washer 6 for the fine grinding Editing.
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DE19772732002 DE2732002A1 (en) | 1977-07-15 | 1977-07-15 | Grinding machine for spherical valve parts - uses cup grinding wheels intersecting axis of blank for constant setting |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN103213047A (en) * | 2013-04-18 | 2013-07-24 | 上海交通大学 | Integrated precision grinding system and method for extra-large spherical surface |
CN106078339A (en) * | 2016-08-03 | 2016-11-09 | 苏州市吴中区木渎晓云模具加工厂 | First brass powder collection device of valve upper cover processing line |
CN118417994A (en) * | 2023-11-22 | 2024-08-02 | 温州弘球机械有限公司 | Rapid mating and grinding equipment and process for valve body and sealing seat of hard sealing ball valve |
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1977
- 1977-07-15 DE DE19772732002 patent/DE2732002A1/en active Pending
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