ES2340712T3 - Herramienta de mecanizado para un asiento de valvula y para una guia de valvula. - Google Patents

Abstract

Herramienta de mecanizado para un asiento de válvula y para una guía de válvula, para el mecanizado fino del asiento y de la guía de una válvula en una culata de un motor de combustión interna, teniendo al menos dos herramientas parciales (3, 5) de las cuales una primera, que está asignada al mecanizado del asiento de válvula presenta al menos un filo con una geometría determinada (11) y, una segunda, que está asignada al mecanizado de la guía de válvula, presentando al menos un filo (15) con una geometría determinada y que están conectadas entre sí por una interfaz de precisión (17), con lo cual la interfaz de precisión (17) está configurada como una conexión con un cono truncado y presentando una primera superficie plana (19) en la primera herramienta parcial (3) y una segunda superficie plana (21) en la segunda herramienta parcial (5), dispuestas verticalmente respecto al eje medio (23) de la herramienta (1) y que en estado montado de la herramienta (1) están en contacto entre sí, siendo la primera herramienta parcial (3) de acero, caracterizada porque la segunda herramienta parcial (5) está dividida y presenta dos secciones (39, 41), de las cuales una primera sección (39) es de metal duro y está asignada a la interfaz de precisión (17) y una segunda sección (41) es de un material más elástico que el material de la primera sección (39), y que presenta al menos un filo (13) de la segunda herramienta parcial (5).

Description

Herramienta de mecanizado para un asiento de válvula y para una guía de válvula.

El presente invento se trata de una herramienta de mecanizado para un asiento de válvula y para una guía de válvula, para el mecanizado fino del asiento y de la guía de una válvula en una culata de un motor de combustión interna según el término genérico de la reivindicación 1. De la WO 03/013771 A1 se conoce una herramienta de este tipo y se la considera la técnica previa o anterior más cercana.

Se ha constatado, que durante el mecanizado del asiento y de la guía de una válvula en la culata de un motor de combustión interna, la calidad superficial en el área de la guía de válvula por un lado, y la coaxialidad entre el asiento de válvula y la guía de válvula por el otro, son muy relevantes. Además, la coaxialidad es un criterio básico para la estanqueidad y con ello, para el consumo del motor de combustión interna. La calidad del área de la guía de la superficie de la válvula resulta fundamental para un funcionamiento con poco desgaste del motor de combustión interna. En una herramienta conocida se han previsto dos herramientas parciales, de las cuales una primera se ha asignado al mecanizado del asiento de válvula y una segunda al mecanizado de la guía de válvula. Ambas herramientas parciales están conectadas entre sí por medio de una interfaz de precisión, en donde una herramienta parcial presenta un cono truncado y la otra un alojamiento con forma de cono para el cono truncado. Ambas herramientas parciales presentan superficies planas en el área de la interfaz de precisión, dispuestas verticalmente respecto al eje medio de la herramienta. La interfaz de precisión garantiza una disposición totalmente coaxial de ambas herramientas parciales entre sí. Ésta produce un claro incremento de la rigidez de la herramienta, de modo que se reduce la flexión en el área de la segunda herramienta parcial. La calidad superficial del asiento de válvula y de la guía de válvula se incrementa de este modo aún más, de forma que durante el mecanizado fino de las áreas mencionadas, las oscilaciones que surgen dentro de la herramienta se interrumpen y se amortiguan así de manera significativa gracias a la interfaz de precisión. Debido a la selección de materiales diferentes para ambas herramientas parciales se reducen aún más las oscilaciones. Por su parte, para la primera herramienta parcial utilizada para el mecanizado del asiento de válvula se emplea acero y para la segunda herramienta parcial utilizada para el mecanizado de la guía de válvula, metal duro. Se ha demostrado que en algunos casos la calidad superficial en el área de la guía de válvula no resulta suficiente y se presenta un desgaste relativamente alto de la segunda herramienta parcial.

Por consiguiente, el objetivo del invento es generar una herramienta de mecanizado para un asiento y para una guía de válvula, para el mecanizado fino del asiento y de la guía de válvula en una culata de un motor de combustión interna, que no presente esta desventaja.

Para lograr este objetivo se sugiere consiguientemente una herramienta de mecanizado para el asiento y para la guía de válvula, que presente las características mencionadas en la reivindicación 1. La herramienta comprende por otra parte, dos herramientas parciales, de las cuales una está asignada al mecanizado del asiento de válvula y la otra al mecanizado de la guía de válvula. En este caso la primera herramienta utilizada para el mecanizado del asiento de válvula está fabricada en acero. La herramienta se caracteriza no obstante, porque la segunda herramienta parcial está dividida y presenta dos secciones, de las cuales sólo una es de metal duro, más precisamente la primera sección, asignada a la interfaz de precisión. La segunda sección de la segunda herramienta parcial está constituida por un material, que es más elástico que el de la primera sección. Es entonces posible, que la segunda sección de la segunda herramienta parcial se apoye de manera óptima sobre la superficie de la guía de válvula, con lo cual se evita un desgaste rápido de la segunda herramienta parcial y se mejora significativamente la calidad superficial de la guía del asiento de válvula.

Se prefiere un ejemplo de fabricación de la herramienta, caracterizado porque la segunda sección está constituida por acero o por metal pesado. Estos materiales se caracterizan por presentar una mayor elasticidad que el metal duro, de modo que la segunda herramienta parcial en el área de la segunda sección puede apoyarse mejor sobre la superficie de la guía de válvula. Se origina además la ventaja adicional, de que el material de la segunda sección es más fácil de mecanizar que el de la primera sección.

Otras configuraciones se originan a partir de las subreivindicaciones restantes.

En lo que sigue se explica más detalladamente el invento mediante los dibujos. Se muestran en:

la figura 1, un diagrama elemental de una herramienta de mecanizado del asiento y de la guía de una válvula en vista lateral, como despiece;

la figura 2, una vista lateral de una herramienta parcial de la herramienta representada en la figura 1 y

la figura 3, una vista frontal ampliada de la herramienta parcial según la figura 2.

La figura 1 muestra una herramienta de mecanizado para un asiento de válvula y para una guía de válvula, identificada en lo que sigue con el número 1, que presenta dos herramientas parciales, es decir, una primera herramienta parcial 3, utilizada para el mecanizado del asiento de válvula y una segunda herramienta parcial 5, utilizada para el mecanizado de la guía de válvula. La primera herramienta parcial 3 presenta aquí un eje 7, que sirve para conectar la herramienta 1 con una máquina herramienta. Está desarrollado de manera adecuada y está provisto aquí por ejemplo, de una superficie externa cónica. Comprende además una placa de corte 9 con un filo 11, que sirve para el mecanizado de un asiento de válvula.

La segunda herramienta parcial 5 presenta igualmente una placa de corte 13, que contiene un filo con una geometría determinada 15.

La conexión de ambas herramientas parciales 3 y 5 se produce por medio de una interfaz de precisión 17, ejecutada como conexión en forma de cono truncado que presenta una primera superficie plana 19 en la primera herramienta parcial 3 y una segunda superficie plana 21 en la segunda herramienta parcial 5. Las superficies planas están dispuestas de manera vertical respecto al eje de giro y al eje medio 23 de la herramienta 1. La interfaz de precisión 17 comprende por un lado un cono y por el otro una cavidad metida en el cono. Sin embargo está previsto aquí, que estén presentes el cono 25 en la segunda herramienta parcial 5 y la cavidad 27 con forma de cono en la primera herramienta parcial 3.

En el despiece se reproduce un tornillo tensor 29, que posee una primera sección roscada 31, que se introduce en la primera herramienta parcial 3 y una segunda sección roscada 33, que se introduce en la segunda herramienta parcial 5. Las secciones roscadas 31, 33 comprenden roscas en direcciones opuestas. Si se gira el tornillo tensor 29 en una primera dirección, ambas herramientas parciales 3 y 5 se tensan entre sí en el área de la interfaz de precisión 17, con lo cual el cono 25 es arrastrado dentro de la cavidad 27 y las superficies planas 19 y 21, ejecutadas aquí como superficies anulares, se mantienen fuertemente unidas entre sí.

Durante un giro del tornillo tensor 29 en la dirección contraria, ambas herramientas parciales 3 y 5 se separan la una de la otra, de modo que se liberan las fuerzas de apriete entre el cono 25 y la cavidad 27.

Durante el mecanizado fino del asiento de válvula y de la guía de válvula en el bloque del cilindro de un motor de combustión interna, ambas herramientas parciales 3 y 5 se tensan firmemente entre sí mediante la interfaz de precisión 17, por lo cual se produce una alta rigidez de la herramienta 1, además de un posicionamiento completamente exacto de las herramientas parciales 3 y 5 entre sí.

La segunda herramienta parcial 5 está ejecutada como escariador y se utiliza para el mecanizado de la guía de válvula. La primera herramienta parcial 3 se utiliza para el mecanizado del asiento de válvula. Por consiguiente, el filo 11 de la placa de corte 9 de la primera herramienta parcial está inclinado angularmente hacia el eje medio 23. Desciende además en la dirección de avance de la herramienta, indicada por la flecha 35.

En el área de la segunda herramienta parcial 5 se ha previsto al menos una barra guía 37, por medio de la cual se apoya la segunda herramienta parcial 5 en la superficie de la guía de un asiento de válvula, mientras que ésta se mecaniza mediante el filo 15 de la placa de corte 3.

Debería tenerse en cuenta aquí, que los filos 11 y 15 de las placas de corte 9 y 13 pueden estar incluidos en el cuerpo principal de la herramienta parcial 3 y 5. Para poder garantizar una ajustabilidad de los filos, los mismos son, conforme a lo aquí representado, preferentemente parte de una placa de corte, que actúa conjuntamente con un dispositivo de ajuste adecuado.

En la figura 1 se indica, que la segunda herramienta parcial 5 presenta una primera sección 39 y una segunda sección 41, que están ejecutadas y unidas entre sí como elementos separados. Aquí puede observarse simplemente una línea de separación 43, que permite reconocer el área de contacto entre ambas secciones 39 y 41.

El diagrama elemental según la figura 1 muestra también, que la primera herramienta parcial 3 presenta un diámetro exterior más grande que la segunda herramienta parcial 5. Por consiguiente, la misma pasa de un área cilíndrica con un diámetro pequeño a un área cónica 45 en la que esta dispuesta la segunda superficie plana 21. En el área de la superficie plana 21, el diámetro exterior de la segunda herramienta parcial 5 es básicamente más grande que por ejemplo, en el área de la línea de separación 43. La longitud del área cilíndrica a la izquierda y a la derecha de esta línea de separación 43 se selecciona en relación con la longitud del área de guía de la guía de válvula.

En la figura 2 puede observarse la segunda herramienta parcial 5 de la herramienta 1 en vista lateral. Se reproduce aquí un corte parcial. Las mismas piezas poseen los mismos números de referencia, de modo que siempre y cuando se haga referencia a la descripción de la figura 1.

La herramienta parcial 2 se reproduce de manera ampliada, de modo que los detalles pueden reconocerse más fácilmente que en la figura 1. Puede reconocerse claramente aquí, que la segunda herramienta parcial 5 presenta dos secciones 39 y 41, que están conectadas entre sí de manera adecuada, en este caso, soldadas entre sí.

Puede reconocerse claramente aquí, que la segunda sección 41 y el área que delimita la línea de separación 43 de la primera sección 39 presentan una superficie exterior cilíndrica, y que la superficie exterior cilíndrica de la primera sección 39 pasa por encima de un área cónica 45 en la superficie plana 21 de la interfaz de precisión 17 dispuesta verticalmente respecto al eje medio.

Mediante el corte parcial de la figura 2 puede reconocerse claramente, que la segunda herramienta parcial 5 está compuesta por ambas secciones 39 y 41. Estas secciones no están apoyadas la una contra la otra de manera oblicua en el área de la línea de separación 43. Más bien una de las secciones presenta una saliente y la otra una cavidad correspondiente, en la que encaja la saliente. Está previsto aquí, que la primera sección 39 presente en el área de conexión identificada por la línea de separación 43 una saliente con forma de cono o bien con forma de cono truncado 47, que se introduce en la segunda sección 41 en una cavidad 49 con forma de cono o bien con forma de cono truncado. La saliente 47 está preferentemente soldada a la cavidad 49.

La segunda herramienta parcial 5 presenta un canal para el fluido refrigerante/de lubricación 51 que transcurre de manera concéntrica al eje medio 23, por medio del cual se conduce el fluido refrigerante/de lubricación al filo 15 de la placa de corte 13. El canal para el fluido refrigerante/de lubricación 51 transcurre a través de la primera sección 39 y desemboca en una cámara de distribución 53, que se conecta aquí a la cavidad 49 en la segunda sección 41. Desde esta sección parte un canal 55, que asciende respecto al eje medio 23, desde la cámara de distribución 53 en dirección a la dirección de avance identificada con la flecha 35 y que transporta fluido de refrigeración/lubricante al área del filo 15.

La placa de corte 13 se sostiene mediante una mordaza tensora 57, que está sostenida a su vez por medio de un tornillo en el cuerpo principal de la segunda sección 41. Por lo general se utilizan tornillos tensores que, por ser conocidos, no se representan consiguientemente aquí.

La segunda herramienta parcial 5 presenta al menos una barra guía 59. Aquí está previsto, que ambas secciones 39 y 41 presenten su respectiva barra guía. La primera barra guía 59' en el área de la segunda sección 41 se extiende hacia el otro lado de la línea de separación 43 en la barra guía 59 de la primera sección 39. Está previsto aquí, que la primera barra guía 59 sea más angosta que la barra guía 59'. La figura 2 permite reconocer, que la primera barra guía 59 del otro lado de la mordaza tensora 57 se extiende hacia la derecha tras una interrupción y que comprende con ello un elemento de la barra guía 59''.

En el lado frontal 61 de la segunda herramienta parcial 5 está apoyado un elemento de centrado 63, que comprende una perforación de centrado 65. La misma sirve para el mecanizado de la herramienta 1, o bien de la segunda herramienta parcial 5 durante la fabricación de la herramienta y en el marco de reparaciones. Debido a que la perforación de centrado del tipo aquí mencionado es conocida, no es necesario entrar aquí en más detalles.

La primera barra guía 59 de la segunda sección 41 y la correspondiente barra guía 59' en el área de la primera sección 39, como así también el elemento de la barra guía 59'', que forma la prolongación de la primera barra guía 59, se extienden paralelamente al eje medio 23 de la herramienta 1 y se encuentran por lo tanto en una línea. Están dispuestas en el área más cercana al observador, de la superficie periférica de la segunda herramienta parcial 5.

La figura 3 muestra, una vista superior de la segunda herramienta parcial, es decir una vista del Lado frontal 61. Las mismas piezas presentan los mismos números de referencia, de modo que siempre y cuando se haga referencia a la descripción de la figura 1. Para poder lograr una representación más clara, se ha dejado de lado el elemento de centrado 63.

La figura 3 muestra claramente, que la segunda sección 41 de la segunda herramienta parcial 5 presenta un cuerpo principal 66, en el que está insertada la placa de corte 13 con el filo 15. Del mismo modo, la primera barra guía, de la que puede reconocerse aquí el elemento de la barra guía 59'', está insertada en la superficie periférica 67 de la segunda herramienta parcial 5. Visto en la dirección de giro de la herramienta, identificada mediante un flecha 69, el elemento de la barra guía 59'' sigue al filo 15 en 270º. Otra barra guía 71 sigue al filo en aprox. 45º. Por último se ha previsto una tercera barra guía 73, que está ubicada de manera diametralmente opuesta al filo 15.

En la figura 3 se muestra mediante líneas, la mordaza tensora 57, que se ajusta al cuerpo principal de la segunda herramienta parcial 5 mediante un tornillo tensor 75. Finalmente, la figura 3 muestra un dispositivo de ajuste 77, con el cual puede regularse la saliente del filo 15 por encima de la superficie periférica 17, es decir la saliente radial del filo 15. El dispositivo de ajuste 77 presenta un tornillo de ajuste 79, que actúa conjuntamente con el lado inferior de la placa de corte 13, opuesto al filo 15, no de manera directa sino por medio de una cuña de ajuste 83.

Se conocen básicamente dispositivos de ajuste 77 del tipo aquí mencionado, de modo que no resulta necesario profundizar al respecto.

En la herramienta 1 se ha previsto, que la primera herramienta parcial 3 esté fabricada en acero. Como ya se ha mencionado anteriormente, en herramientas conocidas, la segunda herramienta parcial es de metal duro. Se ha previsto aquí, que la primera sección 39 de la segunda herramienta parcial 5 sea fabricada simplemente de metal duro y que la segunda sección 41 sea de acero o de metal pesado. Resulta decisivo aquí, que la segunda sección 41 de la segunda herramienta parcial 5 esté fabricada en un material, que sea más elástico que el material de la primera sección parcial 39.

Para la segunda herramienta parcial 5 se utilizan materiales diferentes, con lo cual el material de la segunda sección 41 es más elástico que el de la primera sección 39. De este modo, la herramienta 1 se destaca, debido a que su mecanizado es más sencillo. Es entonces posible, y de manera relativamente económica, tallar una ranura para el alojamiento de la placa de corte 13 en la segunda sección 41, además de una cavidad, en la que se apoye la mordaza tensora 57. Finalmente puede colocarse, de manera relativamente sencilla el tornillo tensor 75 y el dispositivo de ajuste 77 con sus correspondientes roscas en el cuerpo principal 66 de la segunda sección 41.

La segunda herramienta parcial 5 se destaca debido a que la segunda sección 41 es tan elástica, que puede apoyarse sobre la superficie de la guía de válvula. Con ello, al menos una barra guía de la segunda sección de guía está apoyada de manera óptima sobre la guía de la superficie de la válvula, mientras que la misma está sujeta a un mecanizado fino con arranque de viruta mediante el filo 15. El apoyo óptimo de la segunda sección 41 sobre la guía de la superficie de la válvula implica una calidad superficial mejorada, y además un desgaste reducido del filo 15. Por otra parte resulta más sencillo mecanizar el material de la segunda sección 41, que está constituido por acero o por metal pesado pero no por metal duro, para colocar la placa de corte 13, la mordaza tensora 57, el dispositivo de ajuste y la barra guía en el cuerpo principal de la segunda sección 41.

De manera preferente se prevé, que el filo 15 esté ubicado diametralmente, al menos respecto a una barra guía, aquí la barra guía 73. De manera preferente debe preverse también la barra guía 71, que está retrasada en aprox. 45º respecto al filo 15, para garantizar una guía óptima de la herramienta en la guía de válvula a mecanizar. Finalmente se produce de este modo una guía particularmente buena, gracias a la tercera barra guía en la superficie periférica 67 de la segunda sección 41.

Claims (19)

1. Herramienta de mecanizado para un asiento de válvula y para una guía de válvula, para el mecanizado fino del asiento y de la guía de una válvula en una culata de un motor de combustión interna, teniendo al menos dos herramientas parciales (3, 5) de las cuales una primera, que está asignada al mecanizado del asiento de válvula presenta al menos un filo con una geometría determinada (11) y, una segunda, que está asignada al mecanizado de la guía de válvula, presentando al menos un filo (15) con una geometría determinada y que están conectadas entre sí por una interfaz de precisión (17), con lo cual la interfaz de precisión (17) está configurada como una conexión con un cono truncado y presentando una primera superficie plana (19) en la primera herramienta parcial (3) y una segunda superficie plana (21) en la segunda herramienta parcial (5), dispuestas verticalmente respecto al eje medio (23) de la herramienta (1) y que en estado montado de la herramienta (1) están en contacto entre sí, siendo la primera herramienta parcial (3) de acero, caracterizada porque la segunda herramienta parcial (5) está dividida y presenta dos secciones (39, 41), de las cuales una primera sección (39) es de metal duro y está asignada a la interfaz de precisión (17) y una segunda sección (41) es de un material más elástico que el material de la primera sección (39), y que presenta al menos un filo (13) de la segunda herramienta parcial (5).

2. Herramienta según la reivindicación 1, caracterizada porque la segunda sección (41) es de acero o de metal pesado.

3. Herramienta según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque se han previsto una saliente (47) y una cavidad (49) en el área de conexión entre la primera sección (39) de la segunda herramienta parcial (5) y la segunda sección (41) de la segunda herramienta parcial (5).

4. Herramienta según la reivindicación 3, caracterizada porque la saliente (47) y la cavidad (49) están fabricadas en forma de cono o de cono truncado.

5. Herramienta según la reivindicación 3 o 4, caracterizada porque la saliente (47) está prevista en la primera sección (39) y la cavidad (49) en la segunda sección (41) de la segunda herramienta parcial (5).

6. Herramienta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque un canal para el fluido de refrigeración/lubricante, transcurre a través de la herramienta (1) de manera concéntrica a su eje medio (23).

7. Herramienta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el fluido de refrigeración/
lubricante fluye a través de una cámara de distribución (53) para el fluido de refrigeración/lubricante, que está previsto en el área de conexión de ambas secciones (39, 41) de la segunda herramienta parcial (5).

8. Herramienta según la reivindicación 7, caracterizada porque la cámara de distribución (53) limita la cavidad (49) en la segunda sección (41) de la segunda herramienta parcial (5).

9. Herramienta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el filo (15) de la segunda sección (41) es parte de una placa de corte (13).

10. Herramienta según la reivindicación 9, caracterizada porque la placa de corte (13) está ajustada en la segunda sección (41) mediante una mordaza tensora (57).

11. Herramienta según la reivindicación 9 o 10, caracterizada porque un dispositivo de ajuste (77) está asignado a la placa de corte (13).

12. Herramienta según la reivindicación 11, caracterizada porque el dispositivo de ajuste (77) presenta un tornillo de ajuste (79) y preferentemente una cuña de ajuste (83).

13. Herramienta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la segunda herramienta parcial (5) presenta al menos una barra guía (59).

14. Herramienta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la primera sección (39) y la segunda sección (41) de la segunda herramienta parcial (5) presentan al menos una barra guía (59,59') cada una.

15. Herramienta según la reivindicación 13 o 14, caracterizada porque al menos una barra guía de la segunda sección (41) está dividida en dos.

16. Herramienta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la segunda sección (41) presenta una barra guía (71) siguiendo el filo (15), vista en dirección de giro, con lo cual la barra guía sigue preferentemente en aprox. 45º.

17. Herramienta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la segunda sección (41) presenta una barra guía (73) posicionada de manera opuesta al filo (15).

18. Herramienta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la segunda sección (41) presenta una barra guía (59'') que sigue al filo (15) en aprox. 270º.

19. Herramienta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el ancho las barras guía es diferente.