DE4124646A1

DE4124646A1 - Werkzeug zur spanabhebenden bearbeitung von aus metall bestehenden werkstuecken

Info

Publication number: DE4124646A1
Application number: DE19914124646
Authority: DE
Inventors: Ingo Werner Scheer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-07-25
Filing date: 1991-07-25
Publication date: 1993-01-28

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung von aus Metall bestehenden Werkstücken mit einem oder mehreren am Umfang des Werkzeuges angeordneten dreh- oder wendbaren Schneideinsätzen.

Mit zunehmender Betriebsdauer tritt an Verbrennungsmotoren eine Minderung der Motorleistung durch schlecht arbeitende Ventile infolge von Oberflächenkorrosion, schädlichen Ablagerungen und Verschleiß an den Ventilen und deren Dichtflächen ein. Bei einer Motorüberholung müssen Ventilsitzflächen mit Verbrennungs- und Verschleißerscheinungen mechanisch bearbeitet werden, denn nur ein Motor mit einwandfrei arbeitenden Ventilen entfaltet seine volle Leistung.

Auch bei der Umrüstung von älteren Motoren, beispielsweise von Oldtimern, auf bleifreien Kraftstoff zur Vermindung des Schadstoffausstoßes und von Umweltbelastungen werden einerseits Ausdrehungen am Zylinderkopf zur Aufnahme neuer Ventilsitzringe notwendig, andererseits müssen verbrauchte Ventilringe entfernt bzw. zerspant werden, um sie durch neue Ringe aus härteren Sonderwerkstoffen, die bei der Verwendung von bleifreiem Kraftstoff in Katalysatormotoren erforderlich werden, zu ersetzen.

Aus der DE-PS 6 72 463 und der DE-OS 39 28 597 sind verstellbare Ventilsitzfräser mit auswechselbaren Fräsmessern bekannt. Damit lassen sich zwar die eigentlichen Ventilsitzflächen bearbeiten, es sind mit diesen Werkzeugen jedoch keine Ausdrehungen in Zylinderköpfen für die Aufnahme neuer Ventilsitzringe durchführbar.

Die DE-OS 16 02 915 befaßt sich mit einer Vorrichtung zum Drehen von Ventilsitzen von Verbrennungskraftmaschinen, wobei ebenfalls auswechselbare Messer vorhanden sind. Bei Verwendung einer solchen Vorrichtung für die Bearbeitung von Ventilsitzen ist für jede Ventilsitzform ein gesondertes auf die Ventilform abgestimmtes Schneidwerkzeug notwendig, da jeweils nur eine Schneide vorliegt. Das erfordert eine umfangreiche und teure Vorratshaltung.

Außerdem sind diese Schneidwerkzeuge relativ schlank ausgebildet, und der Schneidkopf ragt ohne zusätzliche Unterstützung oder Auflage aus dem Werkzeugträger heraus. Aufgrund dieser nicht starren Einspannung des Werkzeuges kann nur mit geringem Zerspanungsdruck und folglich mit geringer Zerspanungsleistung gearbeitet werden, was sich sehr nachteilig auf die Bearbeitungszeit auswirkt. Weiterhin bilden sich bei solch labilen Arbeitsbedingungen leicht sogenannte Rattermarken auf der Arbeitsfläche infolge von Vibrationen. Für die Endbearbeitung von Ventilsitzflächen erweist sich dies als nachteilig, da Ringflächen mit Unebenheiten kein genügendes Abdichten der Ventile zulassen.

Es sind auch auswechselbare Schneidplatten mit einer Schneide und rechteckiger Querschnittsform bekannt, die an der der Schneide gegenüberliegenden Seite mit zwei schrägen Anlageflächen und einer Bohrung für die Befestigung ausgestattet sind. Bei einer Schneidenbelastung der Schneidplatte mit schrägem Verlauf der resultierenden Hauptschnittkraft kann sich die Schneidplatte durch die nur schmalen, prismatischen Auflageflächen leicht verdrehen, und eine genaue Ventilsitzform als Arbeitsergebnis ist nicht gewährleistet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug der eingangs näher bezeichneten Art zu schaffen, das insbesondere für die Bearbeitung von Ventilringsitzflächen und Ventilsitzflächen bei Verbrennungsmotoren geeignet ist und die aufgezeichneten Nachteile, insbesondere die Vorratshaltung einer Vielzahl von Einzelwerkzeugen sowie eine labile Schneidanordnung vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schneideinsatz als vorwiegend länglicher Körper mit etwa dreieckiger Querschnittsform ausgebildet ist, aus einem Grundkörper mit einem länglichen Mittelsteg besteht, und daß zwei Formkörper auf dem Grundkörper befestigt sind, die an der Vorder- und Rückseite als Formschneiden ausgebildet sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Mittelsteg schräg zu den Längsseiten des Schneideinsatzes verläuft.

Nach einer anderen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Mittelsteg parallel zu den Längsseiten des Schneideinsatzes verläuft.

Vorteilhaft ist es auch, daß die Formschneiden unterschiedlich ausgebildet sind.

Nach der Erfindung ist es auch möglich, daß die Formschneiden gleich ausgebildet sind.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, daß der Schneideinsatz mit einer Bohrung zum Befestigen mit einer Spannschraube ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Formkörper aus einem Hartstoff bestehen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß ein verhältnismäßig einfaches Werkzeug für die verschiedensten Aufgaben zur Verfügung steht, insbesondere aber für die Bearbeitung von Ventilringsitzflächen und Ventilsitzflächen von Verbrennungsmotoren, das vielseitig anwendbar und kostengünstig herstellbar ist. Das Werkzeug ist einfach zu handhaben und auch für den robusten Werkstattbetrieb geeignet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 die Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schneideinsatz mit zwei unterschiedlichen Schneidenformen,

Fig. 2 die Ansicht A des Schneideinsatzes aus Fig. 1,

Fig. 3 den Schnitt C-D durch den Schneideinsatz aus Fig. 1,

Fig. 4 ein Werkzeug mit einem erfindungsgemäßen Schneideinsatz in einem Motorblock,

Fig. 5 den Schnitt K-L durch das Werkzeug aus Fig. 4,

Fig. 6 ein Werkzeug mit zwei am Umfang angeordneten Schneideinsätzen gemäß der Erfindung,

Fig. 7 die Anwendung des erfindungsgemäßen Schneideinsatzes beim Zerspanen eines verbrauchten Ventilsitzringes,

Fig. 8 die Anwendung des erfindungsgemäßen Schneideinsatzes beim Planen eines neu eingesetzten Ventilsitzringes,

Fig. 9 die Anwendung des erfindungsgemäßen Schneideinsatzes beim Bearbeiten von Kegelsitzflächen,

Fig. 10 die Anwendung des erfindungsgemäßen Schneideinsatzes beim Drehen einer gerundeten Kontur eines Ventilsitzes und

Fig. 11 die Anwendung des erfindungsgemäßen Schneideinsatzes beim Nachdrehen und Egalisieren einer anderen Kontur unterhalb der Ventilsitzflächen.

Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schneideinsatz 3, Fig. 2 die Ansicht A aus Fig. 1 und Fig. 3 den Schnitt C-D aus Fig. 1 durch den Schneideinsatz 3. Der Schneideinsatz 3 ist als vorwiegend länglicher Körper ausgebildet und weist eine etwa dreieckige Querschnittsform auf. Nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Länge der Längsseiten 8, 9 mindestens die zweifache Breite des Schneideinsatzes 3 ausmacht.

In dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der Schneideinsatz 3 aus einem Grundkörper 12 mit einem schräg zu den Längsseiten 8, 9 des Schneideinsatzes 3 verlaufenden Mittelsteg 19; entlang den Längsseiten 17, 18 des Mittelsteges 19 sind zwei gesonderte Formkörper 10, 11 aus einem Hartstoff, wie z. B. Hartmetall, Schneidkeramik, polykristallinem Bornitrid oder polykristallinem Diamant durch Löten oder Kleben auf dem Grundkörper 12 befestigt.

Durch den Mittelsteg 19 ergibt sich eine Verstärkungsrippe, die dem Schneideinsatz 3 eine höhere Zähigkeit verleiht und das Bruchrisiko mindert. Es ist natürlich denkbar, unter Umständen auch ohne Grundkörper 12 auszukommen, wenn der Schneideinsatz 3 ausschließlich aus dem Hartstoff besteht. Die Formkörper 10, 11 sind an der Vorder- und Rückseite 13, 14 zu Formschneiden 15, 16 ausgebildet, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel unterschiedliche Formen aufweisen; die Schneidkante der Formschneide 15 an der Vorderseite 13 ist gerade, die Schneidkante der Formschneide 16 an der Rückseite 14 ist konkav verlaufend, aus drei aneinanderstoßenden Einzelschneiden bestehend, ausgebildet. Diese Ausbildung der Formschneiden 15, 16 hat insbesondere für die Ventilringsitz- und Ventilsitzbearbeitung große Vorteile, da auf einfache Weise eine Anpassung des Werkzeuges an die verschiedenen Formen der zu bearbeitenden Flächen vorgenommen werden kann. Für bestimmte Zwecke kann es aber auch angebracht sein, die Formschneiden 15, 16 gleich auszubilden (nicht dargestellt).

Als Folge des schräg zu den Längsseiten 8, 9 des Schneideinsatzes 3 verlaufenden Mittelsteges 19 sind die Formkörper 10, 11 ebenfalls schräg auf dem Grundkörper 12 angeordnet, wodurch eine größere Nutzungsbreite des Hartstoffes an den Formschneiden 15, 16 erreicht wird. Ein parallel zu den Längsseiten 8, 9 des Schneideinsatzes 3 verlaufender Mittelsteg 19 mit entsprechend verlaufenden Formkörpern 10, 11 ist ebenfalls möglich.

Das gesonderte Befestigen der Formkörper 10, 11 rechts und links entlang des Mittelsteges 19 auf dem Grundkörper 12 verhindert in vorteilhafter Weise, daß beide Formschneiden 15, 16 gleichzeitig brechen. Falls eine Formschneide 15 oder 16 stark belastet wird, kann diese zwar an der gefährdeten Stelle reißen, bleibt aber auf dem Grundkörper 12 haften. Trotz eines gerissenen oder beschädigten Formkörpers 10 oder 11 kann mit dem gegenüberliegenden Formkörper weitergearbeitet werden.

Fig. 4 zeigt ein Werkzeug zum Bearbeiten von Ventilsitz- und Ventilsitzringflächen bei Verbrennungsmotoren. Ein erfindungsgemäßer Schneideinsatz 3 ist bei diesem Ausführungsbeispiel an dem Werkzeug 1 über eine Spannpratze 4 befestigt und wird durch den Mitnehmer 2 angetrieben. Der Schneideinsatz 3 kann auch auf andere Weise an dem Werkzeug 1 befestigt werden, beispielsweise durch Kleben, Löten oder mit einer Spannschraube 23, wie in Fig. 6 gezeigt wird.

Der Schnitt K-L aus Fig. 4 in Fig. 5 zeigt die Arbeitsstellung des erfindungsgemäßen Schneideinsatzes 3. Der Schneideinsatz 3 ist mit der Spannpratze 4 und einer Doppelgewindeschraube 22 mit Innensechskant befestigt, indem der Schneideinsatz 3 auf die Auflageflächen 20, 21 gedrückt wird.

In Fig. 6 ist eine Schnittdarstellung durch ein Werkzeug 1 gezeigt an dessen Umfang zwei erfindungsgemäße Schneideinsätze 3 angeordnet sind. Die Schneideinsätze 3 sind in diesem Ausführungsbeispiel mit je einer Spannschraube 23 an dem Umfang des Werkzeugs 1 befestigt. Diese Ausführungsform findet bei größeren Arbeitsdurchmessern Anwendung; das Werkzeug 1 ist als Hohlkörper ausgebildet.

In den Fig. 7 bis 11 sind verschiedene Arbeitsstellungen des erfindungsgemäßen Schneideinsatzes 3 mit häufig vorkommenden Schneidformen bei einer kompletten Ventilringsitz- und Ventilsitzbearbeitung dargestellt.

Fig. 7 zeigt das Zerspanen eines verbrauchten Ventilsitzringes 24 mit einem erfindungsgemäßen Schneideinsatz 3 in Vorschubrichtung M als Vorbereitung für die Montage eines neuen Ventilringes. Mit gleicher Werkzeugeinstellung lassen sich auch Sitzflächen für die Aufnahme eines neuen Ringes herstellen.

Fig. 8 zeigt das Planen und Egalisieren eines neu eingesetzten Ventilringes 25 mit einem Schneideinsatz 3 nach der Erfindung in Vorschubrichtung M.

Fig. 9 zeigt das Bearbeiten eines Ventilsitzes mit einem erfindungsgemäßen Schneideinsatz 3 in Vorschubrichtung M. Aufgrund der besonderen Ausbildung der Formschneide 16 können die zu bearbeitenden Kegelsitzflächen 5, 6 und 7 gleichzeitig in einem Arbeitsgang bearbeitet werden.

In Fig. 10 ist das Drehen einer gerundeten Kontur 26 eines Ventilsitzes mit einem erfindungsgemäßen Schneideinsatz 3 dargestellt.

Fig. 11 zeigt das Nachdrehen und Egalisieren einer anderen Kontur 27 unterhalb der Ventilsitzfläche mit einem erfindungsgemäßen Schneideinsatz 3 mit konvex gestalteter Form 28.

Claims

1. Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung von aus Metall bestehenden Werkstücken mit einem oder mehreren am Umfang des Werkzeuges angeordneten dreh- und wendbaren Schneideinsätzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneideinsatz (3) als vorwiegend länglicher Körper mit etwa dreieckiger Querschnittsform ausgebildet ist, aus einem Grundkörper (12) mit einem länglichen Mittelsteg (19) besteht, und daß zwei Formkörper (10, 11) auf dem Grundkörper (12) befestigt sind, die an der Vorder- und Rückseite (13, 14) als Formschneiden (15, 16) ausgebildet sind.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelsteg (19) schräg zu den Längsseiten (8, 9) des Schneideinsatzes (3) verläuft.

3. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelsteg (19) parallel zu den Längsseiten (8, 9) des Schneideinsatzes (3) verläuft.

4. Werkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formschneiden (15, 16) unterschiedlich ausgebildet sind.

5. Werkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formschneiden (15, 16) gleich ausgebildet sind.

6. Werkzeug nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneideinsatz (3) mit einer Bohrung zum Befestigen mit einer Spannschraube ausgebildet ist.

7. Werkzeug nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper (10, 11) aus einem Hartstoff bestehen.