DE69501414T2 - Process for machining a workpiece - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstückes, um ein Tellerventil herzustellen, z.B. ein Motorventil, das bei einem Verbrennungsmotor verwendet wird.The invention relates to a method for machining a workpiece to produce a poppet valve, e.g. an engine valve used in an internal combustion engine.
Das Material wird durch Schmieden geformt, um ein Werkstück zu erzeugen, das einen Kopf großen Durchmessers umfaßt sowie einen Stößel; ein Ventil, wie ein Motorventil, wird mittels zahlreicher mechanischer Bearbeitungsschritte hergestellt, die das Abschneiden des Endes des Stößels umfassen, das Schleifen der äußeren Umfangsfläche des Stößels, das Anfasen des Endes des Stößels, das Fräsen einer Keilnut und das Schleifen eines Kopfes. Bei einem herkömmlichen Verfahren wird das Ende des Stößels abgeschnitten, um die Gesamtlänge des geschmiedeten Werkzeuges zu definieren, und sodann wird die Mantelfläche des Stößels geschliffen.The material is formed by forging to produce a workpiece comprising a large diameter head and a tappet; a valve, such as an engine valve, is manufactured by numerous machining steps including cutting off the end of the tappet, grinding the outer peripheral surface of the tappet, chamfering the end of the tappet, milling a keyway and grinding a head. In a conventional process, the end of the tappet is cut off to define the overall length of the forged tool and then the outer surface of the tappet is ground.
Beim herkömmlichen spitzenlosen Schleifen muß beim Schleifen des Stößels des Werkstückes der Bereich des Schleifens eingestellt werden vom Ende des Werkstückes, und die Gesamtlänge des Werkstückes muß im voraus eingestellt werden.In conventional centerless grinding, when grinding the ram of the workpiece, the range of grinding must be adjusted from the end of the workpiece, and the total length of the workpiece must be adjusted in advance.
Bei einem solchen spitzenlosen Schleifen verlaufen die Wellen des umlaufenden Schleifers und der Justierräder nicht parallel zueinander, so daß auf das Werkstück beim Schleifen in einer Richtung oder in einer zurückfahrenden Richtung eine Schubkraft aufgebracht wird, während die Mantelfläche des Stößels derart geschliffen wird, daß der Kopf zwischen dem Schleifrad und dem Justierrad vorspringt, so daß das Ende des Werkstückes von einem Anschlag zwischen dem Schleif- und dem Justierrad erfaßt und somit positioniert wird. Der geschliffene Bereich bestimmt sich aus dem erfaßten und dem vorderen Ende des Schleifrades.In such a centerless grinding, the shafts of the rotating grinder and the adjusting wheels are not parallel to each other, so that a thrust force is applied to the workpiece during grinding in one direction or in a retracting direction, while the outer surface of the ram is ground in such a way that the head projects between the grinding wheel and the adjusting wheel, so that the end of the workpiece is gripped and thus positioned by a stop between the grinding and adjusting wheels. The ground area is determined by the gripped and the front end of the grinding wheel.
Ist die Länge des Stößels in geschmiedetem Zustand anders (wenigstens etwa 5 cm variabel, bezogen auf die Gesamtlänge von 10 cm), und wird der Schleifbereich vom erfaßten Ende aus bestimmt, so ist der Abstand zwischen dem Kopf und dem geschliffenen Bereich variabel. Vor dem Schleifen muß somit der Stößel abgeschnitten werden, um die Gesamtlänge des Werkstückes festzulegen.If the length of the ram in the forged state is different (at least about 5 cm variable, based on the total length of 10 cm), and the grinding area is determined from the gripped end, the distance between the head and the ground area is variable. Before grinding, the ram must therefore be cut off in order to determine the total length of the workpiece.
Bei dem vorgenannten Verfahren wird geschmiedetes Material mittels einer Mehrzahl von Tragrollen drehbar gelagert, und die Stirnfläche des Kopfes wird von einem Belastungskopf erfaßt und positioniert. Werden die Tragrollen angetrieben und laufen um, so läuft das Werkstück selbst um, und der Stößel des Werkstückes wird durch einen rotierenden Schleifstein abgeschnitten. An der Mantelfläche der Tragrollen haftet jedoch eine schwarze Haut des geschmiedeten Materiales, was zu einem unrunden Lauf der Tragrollen oder des Werkstückes führt und den Verschleiß der Mantelfläche der Tragrolle vergrößert. Die schwarze Haut bildet sich durch ein Formlösemittel, das während des Heißschmiedens am Material verbrennt.In the above-mentioned method, forged material is rotatably supported by a plurality of support rollers, and the front face of the head is gripped and positioned by a load head. When the support rollers are driven and rotate, the workpiece itself rotates and the ram of the workpiece is cut off by a rotating grindstone. However, a black skin of the forged material adheres to the surface of the support rollers, which leads to an uneven running of the support rollers or the workpiece and increases the wear of the surface of the support roller. The black skin is formed by a mold release agent that burns off the material during hot forging.
Der Stößel, der verbogen oder verformt ist, wird von der Tragrolle getragen, und es treten kleine Abweichungen der Gesamtlänge auf, was die Genauigkeit des geschliffenen Bereiches beim Schleifen des Stößels verschlechtert.The ram which is bent or deformed is supported by the support roller, and small deviations in the overall length occur, which deteriorates the accuracy of the ground area when grinding the ram.
FR-A-979 744 beschreibt ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstückes mit einem Kopf größeren Durchmessers und einem Stößel durch Schleifen der Mantelfläche des Stößels, gefolgt vom Abschneiden des Stößels auf ein gewisses Maß von einem Ende des Kopfes.FR-A-979 744 describes a method for machining a workpiece with a large diameter head and a ram by grinding the surface of the ram, followed by cutting the ram to a certain distance from one end of the head.
Im Hinblick auf die genannten Nachteile des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstückes zwecks Steigerung der Maßhaltigkeit des Werkstückes anzugeben, den Verschleiß einer Tragrolle beim Abschneiden des Stößels des Werkstückes zu verringern, und den sanften Lauf der Tragrolle und des Werkstückes sicherzustellen.In view of the above-mentioned disadvantages of the prior art, the object of the invention is to provide a method for machining a workpiece in order to increase the dimensional accuracy of the workpiece, to reduce the wear of a support roller when cutting off the ram of the workpiece, and to ensure the smooth running of the support roller and the workpiece.
Um diese Aufgabe zu lösen, wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstückes gemäß Anspruch 1 angegeben.In order to achieve this object, the invention provides a method for machining a workpiece according to claim 1.
Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich auf der Grundlage der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung:The features and advantages of the present invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings:
Figur 1 ist eine Ansicht, die eine Ausführungsform eines Verfahrens gemäß der Erfindung veranschaulicht.Figure 1 is a view illustrating an embodiment of a method according to the invention.
Figur 2 ist eine Draufsicht auf einen Hauptteil eines spitzenlosen Schleifers zum Schleifen eines Werkstückes.Figure 2 is a plan view of a main part of a centerless grinder for grinding a workpiece.
Figur 3 ist eine Draufsicht auf einen Hauptteil einer Schneidvorrichtung zum Schneiden eines Stößels des Werkzeuges.Figure 3 is a plan view of a main part of a cutting device for cutting a ram of the tool.
Bei einem Werkstück 1, das durch Heißstauchen geschmiedet wird, um ein Motorventil herzustellen, wird ein Stößel la zwischen die Schleif- und Justierräder 2 und 3 eines spitzenlosen Schi eifers eingefügt, wie im linken Teil der Figuren 1 und 2 dargestellt. Durch Öffnen eines Raumes zwischen den Schleif- und Justierrädern 2 und 3 wird das zu bearbeitende Werkstück 1 auf eine Werkstücktragplatte gelegt und der Raum verringert, so daß der Stößel 1a des Werkstückes 1 zwischen die Schleif- und Justierräder 2 und 3 gelangt. Das Schleifrad 2 wird durch einen ersten Motor 4 über eine erste Welle 5 in rasche Umdrehung versetzt. Das Justierrad 3 wird von einem zweiten Motor 6 über eine zweite Welle 7 in derselben Richtung mit kleinerer Geschwindigkeit als jener des Justierrades 3 angetrieben, so daß das Werkstück 1 in einer dem Schleifrad 2 auf der Werkstücktragplatte entgegengerichteten Richtung umläuft, wobei die Mantelfläche des Stößels 1a geschliffen wird.In a workpiece 1 which is forged by hot heading to produce an engine valve, a ram 1a is inserted between the grinding and adjusting wheels 2 and 3 of a centerless grinder, as shown in the left part of Figures 1 and 2. By opening a space between the Grinding and adjusting wheels 2 and 3, the workpiece 1 to be machined is placed on a workpiece support plate and the space is reduced so that the ram 1a of the workpiece 1 comes between the grinding and adjusting wheels 2 and 3. The grinding wheel 2 is set in rapid rotation by a first motor 4 via a first shaft 5. The adjusting wheel 3 is driven by a second motor 6 via a second shaft 7 in the same direction at a lower speed than that of the adjusting wheel 3, so that the workpiece 1 rotates in a direction opposite to the grinding wheel 2 on the workpiece support plate, the outer surface of the ram 1a being ground.
Ein Kopf 1b von größerem Durchmesser als der Stößel 1a ist an einem Ende des Stößels 1a des Werkstückes 1 vorgesehen und ragt an den Schleif- und Justierrädern 2 und 3 nach vorn, so wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt. Die Stirnfläche des Kopfes 1 b wird von einem Belastungskopf 8 als Anschlag erfaßt. Die rückwärtige Stirnfläche des Stößels 1a wird von einem Schieber 9 erfaßt, der zwischen die Schleif- und Justierräder 2 und 3 eingeführt wird. Der Belastungskopf 8 umfaßt einen Tragschaft 8a und einen Boden mit einem zylindrischen Kopf 8b, der an das Ende des Schaftes 8a mittels eines hier nicht gezeigten Kugellagers rotierbar und etwas schwenkbar angeschlossen ist.A head 1b of larger diameter than the ram 1a is provided at one end of the ram 1a of the workpiece 1 and projects forward past the grinding and adjusting wheels 2 and 3 as shown in Figures 1 and 2. The front face of the head 1b is engaged by a loading head 8 as a stop. The rear face of the ram 1a is engaged by a slide 9 which is inserted between the grinding and adjusting wheels 2 and 3. The loading head 8 comprises a support shaft 8a and a base with a cylindrical head 8b which is rotatably and slightly pivotably connected to the end of the shaft 8a by means of a ball bearing (not shown here).
Die Mantelfläche des Stößels 1a wird somit geschliffen. Selbst dann, wenn Längenänderungen des Stößels 1a vorliegen, oder wenn auf das Werkstück 1 eine rückwärtige Schubkraft aufgebracht wird, so wird das Werkstück 1 an einem rückwärtigen Teil in einem gewissen Abstand von der Stirnfläche des Kopfes 1b geschliffen.The outer surface of the ram 1a is thus ground. Even if there are changes in the length of the ram 1a or if a rearward thrust is applied to the workpiece 1, the workpiece 1 is ground on a rear part at a certain distance from the front surface of the head 1b.
Bei einem herkömmlichen spitzenlosen Schleifer ist die Welle 7 des Justierrades 3 in Frontrichtung in bezug auf die Welle 5 des Schleifrades 2 nach oben geneigt, so daß eine rückwärtige Schubkraft auf das Werkstück 1 aufgebracht wird. Deshalb muß eine nach vorn gerichtete, auf das Werkstück 1 durch den Schieber 9 gerichtete Preßkraft größer als die Schubkraft sein. Die Welle 7 ist jedoch in Vorwärtsrichtung leicht geneigt, so daß die Vorwärts- Schubkraft auf das Werkstück aufgebracht wird, das gegen den Belastungskopf 8 durch die Schubkraft angedrückt wird, so daß die Anpreßkraft des Werkstückes 1 durch den Schieber 9 relativ klein sein kann.In a conventional centerless grinder, the shaft 7 of the adjusting wheel 3 is inclined upwards in the front direction with respect to the shaft 5 of the grinding wheel 2, so that a rearward thrust is applied to the workpiece 1. Therefore, a forward-directed thrust applied to the workpiece 1 by the slider 9 may be greater than the thrust force. However, the shaft 7 is slightly inclined in the forward direction so that the forward thrust force is applied to the workpiece 1 which is pressed against the load head 8 by the thrust force, so that the pressing force of the workpiece 1 by the slider 9 may be relatively small.
Das Schleifen des Stößels 1a verursacht kein Verbiegen oder Verwerfen des Stößels 1a des Werkstückes 1 nach dem Bearbeiten mittels Heißstauchschmiedens und entfernt schwarze Haut, die von einem Formfreigabemittel zurückbleibt.Grinding the ram 1a does not cause bending or warping of the ram 1a of the workpiece 1 after processing by hot heading forging and removes black skin remaining from a mold release agent.
Sodann wird das Werkstück 1, von dem die Mantelfläche des Stößels 1 geschliffen wurde, zu einer Schneidvorrichtung gemäß der Figuren 1 und 3 überführt. In der Schneidvorrichtung wird das Werkstück zwischen zwei angetriebene Rollen 10a, 10a und zwei angetriebene Rollen 10b, 10b als Trag rollen 10 verbracht. Eine Antriebswelle 11 für die beiden angetriebenen Rollen 10a, 10a ist von einem Zwischenlager drehbar gelagert und von einem Motor 13 über treibende bzw. angetriebene Zahnräder 14,15 angetrieben. Die beiden angetriebenen Rollen 10b, 10b sind gegen die angetriebenen Rollen loa, loa angeordnet, und eine Welle 11 ist mittels eines Zwischenlagers 12 drehbar gelagert. Sobald die angetriebene Rolle 10b von der angetriebenen Rolle loa abgezogen wurde, wird das Werkstück 1 zwischen diese eingefügt durch Abziehen der angetriebenen Rolle 10b gegen die angetriebene Rolle 10a auf einer nicht gezeigten Werkstücktrag platte.The workpiece 1, of which the outer surface of the ram 1 has been ground, is then transferred to a cutting device according to Figures 1 and 3. In the cutting device, the workpiece is placed between two driven rollers 10a, 10a and two driven rollers 10b, 10b as support rollers 10. A drive shaft 11 for the two driven rollers 10a, 10a is rotatably supported by an intermediate bearing and driven by a motor 13 via driving or driven gears 14, 15. The two driven rollers 10b, 10b are arranged against the driven rollers 10a, 10a, and a shaft 11 is rotatably supported by means of an intermediate bearing 12. Once the driven roller 10b has been pulled off the driven roller 10a, the workpiece 1 is inserted between them by pulling the driven roller 10b against the driven roller 10a on a workpiece support plate, not shown.
Die Achse der Antriebswelle 10 der angetriebenen Rolle 10a verläuft horizontal, während die Achse der Welle 16 der angetriebenen Rolle 10b in Frontrichtung leicht nach oben geneigt ist. (Die unteren Teile in den Figuren 1 und 3 sind Frontteile.) Das Ende des Kopfes 1b des Werkstückes 1 wird von einem Belastungskopf 18 mit einem Schaft 18a und einem Kopf 18b erfaßt, ähnlich dem Belastungskopf 8 in Figur 2. Das Werkstück 1 wird durch eine nach vorwärts gerichtete Schubkraft, die erzeugt wird durch geringfügiges Neigen der Welle nach oben in Frontrichtung, gegen den Belastungskopf 8 angedrückt und somit genau positioniert, wobei ein Schneid-Schleifrad 19, das bei hoher Drehzahl 19 umläuft, in den Bereich des Stößels des Werkstückes 1 gelangt, das abgeschnitten wird. Somit wird das Werkstück 1 gegen den Belastungskopf 18 gedrückt, so daß die Gesamtlänge des Motorventiles, nämlich der Abstand zwischen dem Kopf und der Abschneidposition, stets genau definiert wird.The axis of the drive shaft 10 of the driven roller 10a is horizontal, while the axis of the shaft 16 of the driven roller 10b is inclined slightly upwards in the front direction. (The lower parts in Figures 1 and 3 are front parts.) The end of the head 1b of the workpiece 1 is gripped by a loading head 18 having a shaft 18a and a head 18b, similar to the loading head 8 in Figure 2. The workpiece 1 is clamped by a forward thrust force, which is generated by slightly tilting the shaft upwards in the front direction, is pressed against the loading head 8 and thus positioned precisely, whereby a cutting-grinding wheel 19, which rotates at high speed 19, comes into the area of the tappet of the workpiece 1 which is cut off. The workpiece 1 is thus pressed against the loading head 18, so that the total length of the engine valve, namely the distance between the head and the cutting position, is always precisely defined.
Das Vorstehende betrifft lediglich eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zahlreiche Änderungen und Abwandlungen können vom Fachmann vorgenommen werden, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen.The foregoing relates only to one embodiment of the present invention. Numerous changes and modifications can be made by those skilled in the art without departing from the scope of the claims.
Claims (1)
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