ES2294157T3 - Util y procedimiento para mecanizado final de asientos y guias de valvula. - Google Patents

Abstract

etil para el mecanizado final de asientos y guías de válvula dentro de un monobloque de una máquina a combustión de un automóvil, con al menos un primer segmento (5) que presenta al menos una primera cuchilla (7) para el mecanizado de asientos y de guías de válvula, con al menos un segundo segmento (9) que presenta al menos una segunda cuchilla (11) para el mecanizado de la guía de válvulas y con un punto de separación (13) entre el primer segmento (5) y el segundo segmento (9), caracterizado por que el punto de separación (13) comprende un cono (15) y una escotadura cónica (17) que lo aloja y por que los segmentos (5, 9) del útil (1) están fabricados de diferentes materiales, empleándose para el primer segmento (5) preferentemente acero y para el segundo segmento (9) preferentemente metal duro.

Description

Útil y procedimiento para mecanizado final de asientos y guías de válvula.

Útil para el mecanizado final de asientos y guías de válvula dentro de un monobloque de una máquina a combustión de un automóvil según el término genérico de la reivindicación 1, además, un procedimiento para el mecanizado final del asiento y de la guía de válvulas dentro de un monobloque de una máquina a combustión de un automóvil según el término genérico de la reivindicación 6. Un útil de este tipo es conocido por la patente EP A 0467 372.

Útiles y procedimientos para el mecanizado final de asientos y guías de válvula son conocidos. En este mecanizado se trata de uno de los mecanizados más sofisticados dentro de un monobloque. Especialmente la co-axialidad entre el asiento de la válvula y el taladro de la válvula es un criterio para la estanqueidad y con ello para el consumo de la máquina a combustión. Para lograr las precisiones exigidas, que fluctúan entre 0,025 mm cómo máximo, existen diferentes métodos conocidos hasta ahora.

Durante el mecanizado de asientos y guías de válvula en un centro de mecanizado se utilizan al menos dos útiles, dependiendo del diámetro de la guía de válvula, en caso de diámetros muy reducidos, incluso tres útiles. Mediante uno de los útiles se realiza un así llamado taladro piloto en el que se introduce el útil de mecanizado final empleado posteriormente durante el proceso de corte. En este caso, el tiempo de mecanizado es relativamente largo, puesto que prime-
ramente se debe practicar el taladro piloto para luego proceder al cambio de útil antes de iniciar el mecanizado final.

Se realiza otro procedimiento sobre líneas de transferencia. Para lograr en este caso la rigidez necesaria del útil empleado para ello para el mecanizado de la guía de válvula, se emplea un así denominado husillo Feed out, que comprende dos útiles. En este caso se puede desplazar una herramienta delgada prevista para la guía de la válvula dentro de otra herramienta. Es conducida a través de un casquillo.

Se ha demostrado que los tiempos de mecanizado en un centro de mecanizado son demasiado largos y que durante el mecanizado dentro de una línea de mecanizado se deben utilizar útiles muy sofisticados para conseguir la precisión requerida en lo posible durante el mecanizado del asiento de válvula y de la guía de válvula.

Por lo tanto, el objetivo de este invento es poner a disposición un útil un procedimiento para el mecanizado final de asientos y guías de válvula dentro de un cabezal de cilindro en una máquina de combustión de automóvil, que no presenten estas desventajas.

Para lograr este objetivo se propone un útil que presenta las características mencionadas en la reivindicación 1. Se caracteriza porque entre un primer segmento del útil que sirve para el mecanizado del asiento de la válvula y un segundo segmento que sirve para el mecanizado de la guía de la válvula, está previsto un punto de separación que comprende un cono y una escotadura que lo aloja. Mediante este punto de separación se incrementa considerablemente la rigidez del útil. Además, el montaje es mucho más sencillo y económico que en los útiles Feed out.

Otras configuraciones se desprenden de las subreivindicaciones.

Para lograr este objetivo se propone también un útil para el mecanizado final de asientos y guías de válvula dentro de un monobloque de una máquina a combustión de un automóvil que comprende las características mencionadas en la reivindicación 6. Se caracteriza porque el mecanizado final se realiza mediante un único útil. Por lo tanto, no es necesario practicar un taladro piloto con un útil de preparación para el mecanizado final. Además, no hace falta ningún casquillo guía para realizar el mecanizado final.

Un modelo de fabricación preferente del procedimiento se caracteriza porque el mecanizado se realiza en una única fase de mecanizado. Es decir, no se requiere ningún mecanizado previo ni final para ejecutar un asiento y una guía de válvula en el monobloque.

A continuación se explicará detalladamente el invento en base al plano. La única figura muestra un útil 1 en vista lateral, concretamente como una representación de despiece. El útil 1 comprende una ranura 3 que tiene un contorno levemente cónico y que sirve para el acoplamiento a una máquina herramienta.

El útil 1 comprende un primer segmento 5 con al menos una primera placa de cuchilla 7 que presenta una cuchilla para el mecanizado del asiento de la válvula.

El útil 1 comprende además, un segundo segmento 9 con una segunda placa de cuchilla 11 que presenta una cuchilla para el mecanizado de la guía de la válvula. Ambos segmentos 5 y 9 del útil están interconectados mediante un punto de separación 13. Este comprende un cono 15 asignado al segundo segmento 9, que se puede introducir dentro de una escotadura cónica 17 dispuesta en el primer segmento 5 del útil 1. Al cono 15 está asignada una primera superficie plana 19 y a la escotadura cónica 17, una segunda superficie plana 21. Los segmentos 5 y 9 del útil 1 están dispuestos fijamente uno a lado del otro en la zona del punto de separación 13 en estado montado, de modo que se produce una alineación definida del segundo segmento 9 respecto al primer segmento 5. A través del cono 15 y de la escotadura cónica 19 se asegura que ambos segmentos 5 y 9 están dispuestos coaxialmente uno frente a otro.

Las superficies planas 19 y 21 están conformadas preferentemente como superficies anulares para garantizar una superficie de soporte envolvente para ambos segmentos 5 y 9 del útil 1 en la zona del punto de separación 13.

La figura muestra que el segundo segmento 9, partiendo de la primera superficie plana 19, presenta una zona ensanchada 22 que se encuentra entre la primera superficie plana 19 con una mayor diámetro externo y el propio útil 22' del segundo segmento 9, presentando aquí por ejemplo, un segmento cilíndrico que se convierte progresivamente en un segmento más fino cónicamente en dirección a la placa de cuchilla 11 y que limitando directamente con la primera superficie plana 19. Se puede unir otro segmento con superficie externa cilíndrica, cuyo diámetro externo es mayor que el del propio útil 22' que sirve para mecanizar la guía de la válvula.

La zona ensanchada 22 llamada también interconexión está fabricada del mismo material que el propio útil 22' para conseguir una rigidez óptima del útil y simultáneamente un comportamiento de oscilación reducido.

El punto de separación 13 comprende un tornillo de apriete 23 con dos segmentos roscados 25 y 27 que comprenden contratuercas. El tornillo de aprieta 23 sirve para apretar fijamente entre sí, los dos elementos del punto de unión 13, es decir, los dos segmentos 5 y 9 del útil 1. Al aflojar el tornillo de apriete 23 se separan los segmentos 5 y 9 del útil 1, liberando de este modo, fuerzas de apriete entre el cono 15 y la escotadura cónica 17.

Para el mecanizado final de asientos y guías de válvula dentro de un monobloque de una máquina a combustión se aprietan fijamente entre sí, los dos segmentos 5 y 9 del útil 1 en la zona del punto de separación 13, de modo que el cono 15 quede alojado en la escotadura cónica 17 y las superficies planas 19 y 21 queden fijamente sobrepuestas. De este modo, se consigue una mayor rigidez del útil 1 y un posicionamiento longitudinal preciso de lo segmentos 5 y 9 uno respecto al otro.

El segundo segmento 9 del útil 1 está conformado como escariador que sirve para el mecanizado de la guía de la válvula. Generalmente, aparte de las dos placas de cuchillas, está prevista también, en la zona del segundo segmento 9, al menos una regleta guía, de la que, en este caso, se reconoce una regleta guía 29 orientada hacia el observador.

Es fundamental para el útil descrito en este caso, que el primer segmento 5 y el segundo segmento 9 estén fabricados de diferentes materiales, utilizándose preferentemente acero para el primer segmento 5 que sirve para el mecanizado de asientos de válvula y para el segundo segmento 9, que sirve para el mecanizado de guías de válvula, un metal duro.

El metal duro respecto al acero tiene un mayor módulo de elasticidad. Preferentemente se emplean metales duros que presentan un módulo de elasticidad dos o tres veces mayor que el acero. Por consiguiente, el primer segmento 5 compuesto por acero se extiende o se deforma con la misma geometría del componente y la misma carga, dos o tres vecen más que el segundo segmento 9 compuesto por un metal duro.

Puesto que el segundo segmento 9 largo y delgado del útil 1 está compuesto por un metal duro se logra una elevada rigidez. La rigidez del útil 1 completo se incrementa aún más mediante la combinación de los materiales aquí descritos.

Puesto que entre el primer segmento 5 y el segundo segmento 9 del útil 1 está previsto un punto de separación 13, lo cual conduce a una interrupción del recorrido de la fibra dentro del útil 1, se amortiguan muy bien las vibraciones que se producen por el torneado de una pieza de trabajo en el útil 1.

Debido a la elevada rigidez del útil 1 que se basa en la combinación especial de materiales y en la zona ensanchada 22 del segundo segmento 9 y a través de la interrupción del recorrido de la fibra mediante el punto de separación 13, se producen calidades de mecanizado especialmente buenas durante el proceso de mecanizado de los asientos de válvula y de guías de válvula mediante el útil 1 descrito en este caso. La elevada rigidez del útil 1 se incrementa aún más mediante el corto cono 15 y las dos superficies planas 19 y 21, además, mediante la utilización del material duro en la zona del segundo segmento 9.

A continuación se tratará más en profundidad la función del útil 1 y el procedimiento para el mecanizado final de asientos de válvula y de guías de válvula dentro de un monobloque de una máquina a combustión:

Para el mecanizado final de los dos segmentos de un monobloque mencionados se pone en rotación el útil 1 compuesto, ejecutando además un movimiento relativo respecto al monobloque: se desplaza en sentido de su eje de rotación 31, de modo que el segundo segmento 9 con la segunda placa de cuchillas 11 es introducido en el taladro que sirve a la guía de válvula. En este caso, la superficie del taladro es sometida a un mecanizado final. Finalmente, el útil 1 ha penetrado en el monobloque hasta que la primera placa de cuchillas 7 del primer segmento 5 contacta con el monobloque, sometiendo al asiento de la válvula a un mecanizado final.

Para el mecanizado final de asientos de válvula y de guías de válvula en un monobloque de una máquina a combustión es necesario únicamente un solo útil según el ensamblaje descrito en este caso. No es necesario en ningún caso, practicar un taladro piloto en el monobloque para realizar el mecanizado final. Además, no es necesario emplear un casquillo guía para garantizar el guiado durante la introducción del útil 1 en el taladro que sirve a la guía de válvula. El útil 1 debido a su construcción, concretamente debido al punto de separación 13 entre el primer segmento 5 y el segundo segmento 9, es tan rígido, que la guía de la válvula está dispuesta coaxialmente respecto al asiento de la válvula. Una flexión del útil 1 en la zona del segundo segmento 9 se ha reducido considerablemente respecto a útiles de una sola pieza, puesto que se incrementa considerablemente precisamente la rigidez del útil 1 mediante el punto de separación 13 y mediante la utilización de metal duro para el segundo segmento 9.

Durante el mecanizado final de asientos para válvula y guías de válvula se logra una concentricidad exacta del útil 1, por que el cono 15 y la escotadura cónica 17, así como las superficies planas 19 y 21 pueden ser generadas con mínimas tolerancias. Debido a la exactitud de la concentricidad que es de < 3 \mum, ya no se producen problemas de alineación y de desequilibrio.

Las calidades de superficie de los asientos y guías de válvula se aumentan aún más, por que las vibraciones que se presentan dentro del útil a través de los puntos de separación durante el mecanizado final, concretamente en el punto de transferencia entre el segundo segmento y el primer segmento, son interrumpidas y por consiguiente bien amortiguadas. Debido al uso de diferentes materiales en la fabricación de los dos segmentos 5 y 9 del útil 1, se pueden reducir aún más las vibraciones.

El segundo segmento del útil 1 se puede fabricar por separado. De este modo, la calidad del útil 1, es considerablemente mayor que en el caso de útiles convencionales de una sola pieza, especialmente cuando se trata de diámetros de mecanizado reducidos.

Por las aclaraciones sobre el útil 1 y sobre su modo de funcionamiento se ve claramente que el útil está contraído de manera sencilla y económica. La construcción sencilla consiste entre otros en que no son necesarios dos útiles parciales que se mueven uno contra el otro como es el caso de útiles Feed out. El útil se caracteriza porque el mecanizado de asientos y guías para válvula dentro del monobloque de una máquina a combustión es posible de una manera sencilla: el mecanizado se puede realizar mediante un único útil. Por lo tanto, no es necesario el uso de útiles complicados compuestos por dos partes, los así llamados útiles Feed out, cuyos útiles parciales desplazables uno contra otro durante el mecanizado de asientos y guías de válvula, tienen que ser pilotados individualmente. Además, es posible el mecanizado final de asientos y guías de válvula en un monobloque de una máquina a combustión en una única fase de mecanizado. Es decir, tampoco es necesario practicar previamente un taladro piloto que posibilita luego el siguiente mecanizado final.

La sencilla construcción del útil 1 posibilita además, dentro de una línea de transferencia, mecanizar diferentes monobloques. Esto es posible por que el útil descrito aquí puede ser sustituido automáticamente de manera sencilla.

Finalmente es también posible una aplicación universal del útil 1, por un lado por que materiales para la fabricación del primer segmento 5 y del segundo segmento 9 se pueden adaptar de manera óptima a diferentes casos de aplicación. Es posible por lo tanto, a través de la selección de útiles amortiguantes, reducir las vibraciones dentro del útil 1 que ya han sido considerablemente reducidos mediante uso del punto de separación 13.

Además, se pueden emplear útiles con diferentes segmentos 5 y 9. Por lo tanto, es posible fácilmente someter a un mecanizado final a asientos y guías de válvula con diferentes diámetros, por que se pueden combinar entre sí, primeros segmentos 5 y segundos segmentos 9 con diferentes diámetros de mecanizado. Debido a las reducidas tolerancias en el cono 15 y en las superficies planas 19 y 21, se produce una alta repetibilidad en el ensamblaje de diferentes segmentos de un útil. Además, permanecen intactas en cualquier caso, la elevada rigidez y las buenas características de amortiguación del útil.

Claims (6)

1. Útil para el mecanizado final de asientos y guías de válvula dentro de un monobloque de una máquina a combustión de un automóvil, con al menos un primer segmento (5) que presenta al menos una primera cuchilla (7) para el mecanizado de asientos y de guías de válvula, con al menos un segundo segmento (9) que presenta al menos una segunda cuchilla (11) para el mecanizado de la guía de válvulas y con un punto de separación (13) entre el primer segmento (5) y el segundo segmento (9), caracterizado porque el punto de separación (13) comprende un cono (15) y una escotadura cónica (17) que lo aloja y por que los segmentos (5, 9) del útil (1) están fabricados de diferentes materiales, empleándose para el primer segmento (5) preferentemente acero y para el segundo segmento (9) preferentemente metal duro.

2. Útil según la reivindicación 1, caracterizado porque el punto de separación (13) comprende dos superficies planas (19, 21) de las cuales una primera (19) está asignada al primer segmento (5) y una segunda (21) al segundo segmento (9).

3. Útil según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la primera superficies plana (19) y/o la segunda superficie plana (21) está/están conformada (as) como superficies anulares.

4. Útil según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el segundo segmento (9) presenta una zona ensanchada (22) que limita preferentemente con el punto de separación (13).

5. Procedimiento para el mecanizado final de asientos y de guías de válvula dentro de un monobloque de una máquina a combustión de un automóvil mediante al menos un primer segmento, que presenta al menos una primera cuchilla y mediante al menos un segundo segmento, que presenta al menos una segunda cuchilla, mediante un útil según una de las reivindicaciones precedentes 1 a 4, caracterizado porque el mecanizado final se realiza mediante un único útil.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque el mecanizado final se realiza mediante una única fase de mecanizado.