DE3202723A1

DE3202723A1 - Werkzeugmaschine fuer die bearbeitung kugelfoermiger werkstuecke grosser abmessungen

Info

Publication number: DE3202723A1
Application number: DE19823202723
Authority: DE
Inventors: Francesco Cotta Milano Ramusino
Original assignee: Innocenti Santeustacchio SpA; Innse Innocenti Santeustacchio SpA
Current assignee: SMS Group SpA
Priority date: 1981-02-04
Filing date: 1982-01-28
Publication date: 1982-09-16
Also published as: IT8119499A0; IT1135289B

Description

Werkzeugmaschine für die Bearbeitung kugelförmiger
Werkstücke großer Abmessungen Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine für die Bearbeitung kugelförmiger Werkstücke großer Abmessungen, insbesondere der Dichtungsstücke von Kugelventilen großer Abmessungen.
In der Industrie und insbesondere bei der Herstellung von Kugelventilen großer Abmessungen, kommt es vor, daß Werkstücke in Kugelform mit großem Durchmesser bearbeitet werden müssen. Ein Beispiel hierfür stellen die Abdichtelemente der Kugelventile dar.
Es ist bekannt, Werkstücke dieser Art auf einem Bohrwerk zu bearbeiten, wobei das Werkstück langsam um eine Achse vor einem umlaufenden und auf einer Spindel montierten Werkzeug rotiert. Anschließend wird eine Topfschleifscheibe auf der Spindel angebracht und das vorbearbeitete Werkstück im Einstich geschliffen.
Während der Bearbeitung eines nachfolgenden Werkstücks mit dem Werkzeug wird die Topfschleifscheibe mit einem geeigneten Gerät abgerichtet, wobei die Bewegung des Abrichtwerkzeugs von einer kreisbogenförmigen Formschiene gesteuert wird.
Ein erster Nachteil dieses Bearbeitungsverfahrens liegt darin, daß das umlaufende Werkzeug erheblichen Belastungen ausgesetzt ist, da es einen unterbrochenen Schnitt ausführt. Das kugelige Werkstück ist nämlich an den Polen abgeflacht und die Bahn des umlaufenden Werkzeugs geht an den Polen ins Leere; daneben ist das Werkzeug während der zwei Hübe, in denen es am Werkstück angestellt ist, nur während eines Hubes aktiv, während es sich beim anderen Hub entlang einer schon bearbeiteten Fläche bewegt.
Ein zweiter Nachteil besteht darin, daß das Abrichten der Schleifscheibe, das für die Einhaltung ihrer sphärischen Form und für ihre Schneidfähigkeit erforderlich ist, ziemlich ungenau und maschinell umständlich erfolgt.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Werkzeugmaschine zu verwirklichen, die den genannten Erfordernissen Rechnung trägt und gleichzeitig die angeführten Nachteile der bekannten Technik überwindet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß von einer Werkzeugmaschine der genannten Art gelöst, die durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist; - ein Werkstückspindelstock zur Mitnahme des rotierenden Werkstücks; - ein auf einem Unterbau beweglich angeordneter Schlitten; - ein auf dem Schlitten montierter Drehstahl und eine auf dem Schlitten montierte Topfschleifscheibe, welche dazu bestimmt sind, das Werkstück nacheinander zu bearbeiten, d.h. abzudrehen und zu schleifen; - ein zum Unterbau fest angeordnetes Abrichtgerät, welches dazu bestimmt ist, die Topfschleifscheibe abzurichten; sowie eine numerische Steuereinrichtung (NC-Einheit) zur Steuerung des Schlittens entlang einer Kreisbogenbahn, wenn das Werkzeug mit dem Werkstück, oder wenn die Topfschleifscheibe mit dem Abrichtgerät im Eingriff ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Werkzeugmaschine entsprechend der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles, das in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt: Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Werkzeugmaschine entsprechend der Erfindung und Fig. 2 eine Seitenansicht der Werkzeugmaschine nach Fig. 1 in Richtung des Pfeiles II.
In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 eine Werkzeugmaschine für die Bearbeitung eines kugeligen Werkstücks bezeichnet, das strichpunktiert dargestellt und mit 2 gekennzeichnet ist. Im abgebildeten Beispiel besteht das Werkstück 2 aus einem Abdichtelement zum Einbau in einem Kugelventil, das drehbar um seine Achse angeordnet ist. Das Abdichtelement ist an den Polen abgeflacht, und an diesen Polen jeweils mit einem Zapfen 3 und 4 versehen.
Die Werkzeugmaschine 1 umfaßt ein erstes Bett 5 in horizontaler Anordnung und###en mit Führungen 6 versehen, sowie ein zweites Bett 7, das parallel zum ersten verläuft und oben mit den Führungen 8 versehen ist. An einem Ende des Bettes 5 ist ein Werkstückspindelstock 9 befestigt, an welchem drehbar ein Futter 10 mit horizontaler Achse X-X angebracht ist, das die Backen 11 aufweist zur Aufnahme des Zapfens 3 am Werkstück 2.
Auf Bett 5 ist entlang den Führungen 6 ein Reitstock 12 verschiebbar montiert, in welchem eine Pinole 13 drehbar untergebracht ist, deren Achse mit der Achse X-X fluchtet und die mit Backen 14 ausgerüstet ist. Der Reitstock 12 wird auf den Führungen 6 so in einer Position festgeklemmt, daß die Backen 14 den Zapfen 4 am Werkstück 2 aufnehmen können.
Der Werkstückspindelstock 9 ist mit Antriebselementen 15 ausgestattet, um das Werkstück 2 in eine Drehbewegung zu versetzen, und zwar mit einer Winkelgeschwindigkeit mit vorgesehenem höheren Wert, der im wesentlichen der Schnittgeschwindigkeit des Werkstücks entspricht, und mit einer Winkelgeschwindigkeit mit vorgesehenem niedrigeren Wert, der im wesentlichen der Umfangsgeschwindigkeit des Werkstücks während der Zustellung entspricht.
Die Werkzeugmaschine 1 umfaßt ferner einen auf den Führungen 17 beweglich montierten Support 16, der in einer Richtung Y-Y quer zur Achse X-X oberhalb eines Schlittens 18 angeordnet ist, wobei letzterer auf den Führungen 8 des Bettes 7 verschiebbar ist.
Auf dem Schlitten 16 ist drehbar um eine senkrechte Achse Z-Z ein Werkzeughalter 19 montiert, an welchem ein Drehstahl 20 starr befestigt und eine Topfscheifscheibe 21 größerer Abmessungen drehbar montiert ist, wobei letztere aus Schleifsegmenten gebildet wird, die sämtlich mit 21a bezeichnet sind. Die Topfschleifscheibe 21 ist drehbar um eine Achse Y-Y und wird von einem Motor 22 angetrieben.
Der Werkzeughalter 19 wird durch einen nicht dargestellten, da konventionellen Antriebsmotor geschwenkt, und zwar zwischen einer ersten Stellung, bei der der Drehstahl 20 dem Werkstück 2 zugekehrt ist, und einer um 1800 gedrehten Stellung, bei der die Topfschleifscheibe 21 dem Werkstück 2 zugekehrt ist. Der Schlitten 16 und der Support 18 sind jeweils mit Antriebsmotoren 23 und 24 ausgestattet, um sie in ihren jeweiligen Richtungen Y-Y und X-X entsprechend den Steuersignalen bewegen zu können.
Die Werkzeugmaschine 1 umfaßt weiterhin eine. numerische Steuereinrichtung (NC-Einheit) 25, die über die Anschlüsse 26 Steuersignale an die Antriebsmotoren 23 und 24 übermittelt. Insbesondere ist die NC-Einheit 25 von der Art, daß gleichzeitig der Schlitten 16 und der Support 18 so gesteuert werden können, daß sich eine resultierende Bewegung des Schlittens 16 in bezug auf das Bett 7 in einer zuvor programmierten Bahn, insbesondere einer Kreisbogenbahn, ergibt. Die Maschine 1 umfaßt außerdem ein Abrichtgerät 27, das relativ zum Bett 7 fest und mittels eines Ständers 28 an diesem auf der dem Bett 5 zugekehrten Seite 29 starr befestigt ist.
In der Richtung X-X ist das Abrichtgerät 27 dem Werkstückspindelstock 9 gegenüber angeordnet, während es in der Richtung Y-Y sich zwischen dem Bett 5 und dem Bett 7 befindet. Die aktive Spitze des Abrichtgeräts 27 liegt im wesentlichen in der Richtung Y-Y und ist dem Bett 7 zugekehrt. In einer Vertiefung 31a in der Fläche 31 zwischen den Betten 5 und 7 ist eine Fördereinrichtung 30 für die Aufnahme und Beseitigung der Späne vorgesehen. Geeignete Rutschbleche 32 und 33 sorgen dafür, daß die Späne auf die Fördereinrichtung 30 fallen.
Die Funktion der Werkzeugmaschine entsprechend der Erfindung wird nachstehend in bezug auf den in Fig. 1 gezeigten Ausgangszustand beschrieben.
Während das Werkstück 2 mit Schnittgeschwindigkeit umläuft, beginnt das Werkzeug 20 mit dem numerisch gesteuerten Abdrehen des Werkstücks 2, wobei es entsprechend dem kugeligen Profil des Werkstücks eine Kreisbogenbahn durchläuft.
Sobald das Abdrehen beendet ist, wird der Werkzeughalter 19 aus seiner ersten Stellung in seine zweite Stellung gedreht, bei der die Topfschleifscheibe 21 dem Werkstück 2 gegenüberliegt. Während das Werkstück 2 in Drehung versetzt wird mit einer Geschwindigkeit, die der Zustellgeschwindigkeit entspricht, wird die Topfschleifscheibe 21 im Einstich auf das Werkstück 2 zugestellt, um es so zu schleifen. Nach Beendigung des Schleifvorgangs wird die Topfschleifscheibe 21 vom Werkstück 2 abgesetzt und in Richtung X-X verschoben, bis sie sich vor dem Abrichtgerät 27 befindet; anschließend wird sie in Richtung des Abrichtgeräts 27 zugestellt, bis sie sich mit diesem im Eingriff befindet. Diese Position der Topfschleifscheibe 21 ist in der Fig. 1 strichpunktiert und mit 21a gekennzeichnet dargestellt.
An dieser Stelle wird die Topfschleifscheibe 21 veranlaßt, numerisch gesteuert dieselbe vorgenannte Kreisbogenbahn entsprechend dem gewünschten kugeligen Profil des Werkstücks, jedoch in umgekehrter Konkavität, zu durchlaufen. Auf diese Weise wird durch das Abrichten der Schleifscheibe ihr Kreisbogenprofil wieder hergestellt. Nach Beendigung des Abrichtvorgangs wird die Topfschleifscheibe 21 vom Abrichtgerät 27 zurückgezogen, der Werkzeughalter 19 wird in seine Ausgangsstellung zurückgefahren, wobei das Werkzeug 20 dem Werkstück 2 zugekehrt ist, so daß das Werkzeug 20 sich somit in seiner in Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellung befindet.
Die Werkzeugmaschine 1 ist damit in ihre Ausgangsstellung zurückgekehrt, bereit für den Ablauf des nächsten Arbeitsganges, der insgesamt identisch ist mit dem zuvor beschriebenen.
Natürlich kann ein Techniker aus dem einschlägigen Bereich der zuvor beschriebenen Werkzeugmaschine weitere Varianten hinzufügen, die jedoch alle im Bereich dieser Erfindung liegen. So kann zum Beispiel das Abrichtwerkzeug in bezug auf das Bett auch in einer anderen, als der bevorzugten und dargestellten Stellung angeordnet werden. Das Abrichtwerkzeug könnte auch auf der dem Bett 7 gegenüberliegenden Seite, also entgegen dem, wie oben beschrieben, positioniert werden.
In diesem Fall hat die von der Topfschleifscheibe zu durchlaufende Kreisbogenbahn nicht eine umgekehrte Konkavität in bezug auf die Bahn, die vom Werkzeug zu durchlaufen ist.
Allerdings stellt dies einen insgesamt zu vernachlässigenden Vorteil der angesichts der Nachteile, die sich aus der Vergrößerung des Platzbedarfs der Maschine ergeben.
Die Werkzeugmaschine entsprechend dieser Erfindung erreicht eine höhere Produktivität infolge der sich ergebenden optimalen Arbeitsbedingungen für das Werkzeug während der Vorbearbeitung und durch den Wegfall komplizierter und rudimentärer Formabrichtgeräte für die Schleifscheibe.

Claims

Patentansprüche Werkzeugmaschine für die Bearbeitung kugelförmiger Werkstücke großer Abmessungen, insbesondere von Abdichtelementen für Kugelventile großer Abmessungen, dadurch gekennzeichnet durch folgende Merkmale; - ein Werkstückspindelstock (9), um das Werkstück (2) in Drehbewegung zu versetzen; - ein auf einem Bett (7) beweglichen Schlitten (16); - ein auf dem Schlitten (16) befestigter Drehstahl (20) und eine auf dem Schlitten drehbar befestigte Topfschleifscheibe (21), dazu bestimmt, um an dem Werkstück nacheinander in Eingriff gebracht zu werden, und zwar um dieses abzudrehen und zu schleifen; - ein Abrichtgerät (27), das relativ zum Bett (7) fest angeordnet und dazu bestimmt ist, an der Topfschleifscheibe (21) angesetzt zu werden um diese abzurichten; - eine numerische Steuereinrichtung (NC-Einheit 25) zur Steuerung des Schlittens (16) entlang einer Kreisbogenbahn, wenn das Werkzeug (20) sich in Eingriff mit dem Werkstück (2), und wenn die Topfschleifscheibe (21) sich in Eingriff mit dem Abrichtgerät (27) befindet.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehstahl (20) und die Topfschleifscheibe (21) an einem Werkzeughalter (19) angeordnet sind, der drehbar auf dem Schlitten (16) befestigt ist.
3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehstahl (20) und die Topfschleifscheibe (21) auf diametral gegenüberliegenden Seiten des um 1800 schwenkbaren Werkzeughalters (19) angeordnet sind.
4. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (16) mit dem Werkzeughalter (19) auf einen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schlittens (16) bewegbaren Support (18) angeordnet ist und daß die Bewegungen (Y-Y; X-X) des Schlittens (16) und des Supports (18) über Antriebsmotoren (23 und 24) von der NC-Einheit (25) aus steuerbar sind.