DE9115253U1 - Processing device - Google Patents

Description

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Leistritz AG, Markgrafenstraße 29 - 39, 8500 Nürnberg 1Leistritz AG, Markgrafenstrasse 29 - 39, 8500 Nuremberg 1

BearbeitunqsvorrichtunqProcessing device

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Ventilkugeln, Kugelabschnitten oder dgl., bestehend aus einem Maschinengestell mit Antrieb, Spindelkasten und Spannfutter und aus einem Führungsbett für einen Reitstock und einen Werkzeugschlitten, der mit einem radial zur Bearbeitungsachse anstellbaren, rotierenden Werkzeugring mit mindestens einem in einer radialen Führung verschiebbaren Werkzeugträger mit einem spanabhebenden Bearbeitungswerkzeug .The invention relates to a device for machining valve balls, ball sections or the like, consisting of a machine frame with drive, headstock and chuck and a guide bed for a tailstock and a tool slide, which is provided with a rotating tool ring that can be adjusted radially to the machining axis and has at least one tool carrier that can be moved in a radial guide and has a cutting machining tool.

Es ist bekannt, Ventilkugeln, Kugelabschnitte und dgl. mit mindestens einem spanabhebenden Bearbeitungswerkzeug zum Schlichten der Kugelfläche im Drehfräsverfahren zu bearbeiten. Dazu ist eine Vorrichtung bekannt, die aus einem Maschinengestell mit einem Antrieb mit Spindelkasten und Spannfutter und aus einem Führungsbett besteht, welches einen Reitstock und einen Werkzeugschlitten aufnimmt. Dabei wird die Ventilkugel bzw. der Kugelabschnitt zwischen Spannfutter und Reitstock eingespannt und in Drehbewegung versetzt. Der Werkzeugschlitten besitzt einen radial zur Bearbeitungsachse anstellbaren, rotierenden Werkzeugträger, in dem mindestens zwei radiale Führungen vorgesehen sind. Jede Führung nimmt einen verschiebbaren Werkzeugträ-It is known to machine valve balls, ball sections and the like using at least one cutting tool for finishing the ball surface using the turning and milling process. A device is known for this purpose, which consists of a machine frame with a drive with a spindle box and chuck and a guide bed, which accommodates a tailstock and a tool slide. The valve ball or the ball section is clamped between the chuck and tailstock and set in rotation. The tool slide has a rotating tool carrier that can be adjusted radially to the machining axis and in which at least two radial guides are provided. Each guide accommodates a movable tool carrier.

ger auf, der ein spanabhebendes Bearbeitungswerkzeug, vorteilhaft eine Hartmetall-Wendeplatte mit Schraubenklemmung, trägt.ger, which carries a cutting machining tool, preferably a hard metal indexable insert with screw clamping.

Um eine besonders glatte Oberfläche der Ventilkugel oder des Kugelabschnittes zu erhalten, wird das Werkstück anschließend mit einem Rollierwerkzeug bearbeitet. Ein solches Rollierwerkzeug besteht aus einer hydrostatisch gelagerten Keramikkugel, die mit einer vorgegebenen Anpreßkraft, die abhängig vom Werkstoff ist, um das rotierende Werkstück geführt wird.In order to obtain a particularly smooth surface of the valve ball or the ball section, the workpiece is then machined with a burnishing tool. Such a burnishing tool consists of a hydrostatically mounted ceramic ball that is guided around the rotating workpiece with a predetermined contact pressure that depends on the material.

Bei der vorbekannten Bearbeitung von Ventilkugeln, Kugelabschnitten oder dergleichen ist für die Aufnahme des RoI-lierwerkzeuges entweder ein weiterer Werkzeugschlitten erforderlich oder aber der Rolliervorgang muß auf einer anderen Bearbeitungsvorrichtung durchgeführt werden. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, daß jedes Neueinspannen des Werkzeuges die Gefahr mit sich bringt, daß der Rundlauf verschlechert wird. Die bei einem rotierenden Werkstück und einem feststehenden Rollierwerkzeug, welches mit einer vorgegebenen Anpreßkraft an der Kugelfläche entlanggeführt wird, erzielbare Kugelformgeometrie ist jedoch in vielen Fällen unbefriedigend. Darüber hinaus haben die bekannten Vorrichtungen den Nachteil, daß grundsätzlich nur ein Rollierwerkzeug zum Einsatz kommen kann und daß die Bearbeitungszeit verhältnismäßig hoch ist.In the previously known processing of valve balls, ball sections or the like, either another tool carriage is required to accommodate the rolling tool or the rolling process must be carried out on another processing device. However, it must be taken into account that every time the tool is re-clamped there is a risk that the concentricity will be impaired. However, the spherical geometry that can be achieved with a rotating workpiece and a stationary rolling tool that is guided along the spherical surface with a predetermined contact force is unsatisfactory in many cases. In addition, the known devices have the disadvantage that only one rolling tool can be used and that the processing time is relatively long.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Ventilkugeln, Kugelabschnitten oder dergleichen so auszubilden, daß entweder das Umspannen des Werkstückes oder der zusätzliche Werkzeugschlitten fürThe invention is therefore based on the object of designing a device for machining valve balls, ball sections or the like in such a way that either the clamping of the workpiece or the additional tool slide for

das Rollierwerkzeug vermieden, die Kugelformgeometrie verbessert und gleichzeitig die Bearbeitungszeit verkürzt wird.the burnishing tool is avoided, the spherical shape geometry is improved and at the same time the processing time is shortened.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung vorgeschlagen, daß in dem Werkzeugring mindestens eine weitere, gegenüber der Führung für den Werkzeugträger versetzt angeordnete radiale Führung zur Aufnahme eines an sich bekannten Rollierwerkzeuges mit einer Glättkugel vorgesehen ist.To solve this problem, it is proposed in a device of the type described above that at least one further radial guide, offset from the guide for the tool carrier, is provided in the tool ring for receiving a known roller burnishing tool with a smoothing ball.

Durch eine derartig ausgebildete Vorrichtung wird die erzielbare Kugelformgeometrie der Werkstücke erheblich verbessert. Ein Umspannen des Werkstückes oder ein zusätzlicher Werkzeugschlitten ist nicht mehr erforderlich. Durch das gleichzeitig quer zur Werkstückachse rotierende Rollierwerkzeug wird die Bearbeitungszeit für den Rolliervorgang erheblich reduziert. Eine weitere Reduzierung dieser Bearbeitung ist durch weitere Rollierwerkzeuge möglich. A device designed in this way significantly improves the achievable spherical geometry of the workpieces. Re-clamping the workpiece or an additional tool slide is no longer necessary. The rolling tool, which simultaneously rotates transversely to the workpiece axis, significantly reduces the processing time for the rolling process. This processing can be further reduced by using additional rolling tools.

Weitere Merkmale einer Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in den Ansprüchen 2-5 offenbart.Further features of a device according to the invention are disclosed in claims 2-5.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigenThe invention is explained in more detail below using an embodiment shown in a drawing.

Fig. 1 einen Schnitt durch einen rotierenden Werkzeugring einer Vorrichtung gemäß der Erfindung undFig. 1 is a section through a rotating tool ring of a device according to the invention and

Fig. 2 eine Ansicht der Stirnseite des Werkzeugringes der Fig. 1.Fig. 2 is a view of the front side of the tool ring of Fig. 1.

Von einer Vorrichtung zur Bearbeitung einer Ventilkugel 1 ist in den Figuren 1 und 2 der Zeichnung nur ein rotierender Werkzeugring 2 gezeigt, der in an sich bekannter, nicht dargestellter Weise von einem auf einem Führungsbett verschiebbaren Werkzeugschlitten getragen wird und mit einem Drehantrieb ausgerüstet ist. Dabei besitzt der Werkzeugring 2 einen Flansch 3, über den der Werkzeugring 2 mittels Schrauben 4 mit einem Flansch 5 des Drehantriebes verbunden ist. Die Ventilkugel 1 ist im sogenannten Drehfräsverfahren vorgefräst und noch einstückig mit einem Zapfen 6 verbunden, der in das Spannfutter einer Drehmaschine eingespannt ist. Zusätzlich wird die Ventilkugel 1 an ihrem anderen Ende von einer Pinole 7 abgestützt, die von einem nicht näher dargestellten Reitstock, der sich auf dem Führungsbett der Drehmaschine befindet, getragen wird. Über das Spannfutter kann die Ventilkugel 1 in Drehbewegung versetzt werden.Of a device for machining a valve ball 1, only one rotating tool ring 2 is shown in Figures 1 and 2 of the drawing, which is supported in a manner known per se but not shown by a tool carriage that can be moved on a guide bed and is equipped with a rotary drive. The tool ring 2 has a flange 3, via which the tool ring 2 is connected to a flange 5 of the rotary drive by means of screws 4. The valve ball 1 is pre-milled using the so-called rotary milling process and is still connected in one piece to a pin 6 that is clamped into the chuck of a lathe. In addition, the valve ball 1 is supported at its other end by a sleeve 7, which is supported by a tailstock (not shown in more detail) that is located on the guide bed of the lathe. The valve ball 1 can be set in rotary motion via the chuck.

Der Werkzeugring 2 besitzt in diesem Ausführungsbeispiel an seiner Stirnfläche sechs radial verlaufende Nuten 8,9, von denen alle Nuten 8 und alle Nuten 9 gleich ausgebildet sind. Dabei nehmen die Führungen 8 jeweils einen radial verschiebbaren Werkzeugträger 10 auf, der mit einem Schlichtwerkzeug 11 versehen ist. Dieses Schlichtwerkzeug 11 ist als Hartmetall-Wendeplatte ausgebildet, die mittels einer nur angedeuteten Schraube 12 in einer Aussparung des Werkzeugträgers 11 befestigt ist. über eine Einstellschraube 13 kann der Werkzeugträger 10 in der Führung 8 verschoben und eingestellt werden. In der eingestellten Lage wird der Werkzeugträger 10 über Spannkörper 14 mit Keilflächen festgespannt.In this embodiment, the tool ring 2 has six radially extending grooves 8, 9 on its front surface, of which all grooves 8 and all grooves 9 are of the same design. The guides 8 each accommodate a radially displaceable tool carrier 10, which is provided with a finishing tool 11. This finishing tool 11 is designed as a hard metal indexable insert, which is fastened in a recess in the tool carrier 11 by means of a screw 12 (only indicated). The tool carrier 10 can be moved and adjusted in the guide 8 using an adjusting screw 13. In the adjusted position, the tool carrier 10 is clamped using clamping bodies 14 with wedge surfaces.

Die radialen Führungen 10 nehmen jeweils einen Schlitten 15 auf, der ein an sich bekanntes Rollierwerkzeug 16 trägt. Das Rollierwerkzeug 16 besteht aus einem Gehäuse 17, in dem ein Kolben axial verschiebbar geführt ist. Dieser Kolben ist mit einer zentrischen Bohrung versehen und trägt an seinem freien Ende eine hydrostatisch gelagerte Glättkugel 18, die in vorteilhafter Weise aus Keramik gefertigt ist. über eine Bohrung 19 im Schlitten 15 und eine Bohrung 20 im Werkzeugring 2 kann allen Kolben und damit auch allen Glättkugeln 18 öl als Schmier- oder Kühlmittel zugeführt werden. Durch den auf die Kolbenfläche wirkenden hydraulischen Druck wird auch die Glättkugel 18 gegen die Ventilkugel 1 gepreßt.The radial guides 10 each accommodate a slide 15, which carries a known rolling tool 16. The rolling tool 16 consists of a housing 17 in which a piston is guided so that it can move axially. This piston is provided with a central bore and has a hydrostatically mounted smoothing ball 18 at its free end, which is advantageously made of ceramic. Oil can be supplied to all pistons and thus also to all smoothing balls 18 as a lubricant or coolant via a bore 19 in the slide 15 and a bore 20 in the tool ring 2. The smoothing ball 18 is also pressed against the valve ball 1 by the hydraulic pressure acting on the piston surface.

Bei der Schlichtbearbeitung der Ventilkugel 1 sind nur die Werkzeuge 11 wirksam. Nach Beendigung dieser Bearbeitung wird zunächst der Werkzeugring 2 und damit das Fräswerkzeug 11, beispielsweise über eine CNC-Steuerung, aus der gezeichneten Stellung um einen Betrag von etwa 0,3 - 0,5 mm zurückgezogen, wobei ausdrücklich darauf hingewiesen wird, daß diese Stellung in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Sodann werden die Glättkugeln 18 durch das Hydraulikmittel aus der voll eingezeichneten Stellung der Figur 1 in die strichlierte Stellung bewegt, in der sie dann durch den hydraulischen Druck an der Ventilkugel 1 anliegen. Während der Rollier- bzw. Glättbearbeitung werden sowohl die Ventilkugel 1 als auch der Werkzeugring 2, in gleicher Weise wie beim Drehfräsverfahren, in Drehbewegung gesetzt. Dadurch wird eine erheblich bessere Kugelformgeometrie erreicht. Zwischen der Drehfräsbearbeitung und der Rollierbearbeitung muß, durch die Ausbildung dieser Vorrichtung, keinerlei Werkzeugwechsel vorgenommen werden. Auch ein Umspannen des Werkstückes bzw. der Ventilkugel 1 ist nicht erforderlich.When finishing the valve ball 1, only the tools 11 are effective. After this processing is completed, the tool ring 2 and thus the milling tool 11 are first withdrawn from the position shown by an amount of about 0.3 - 0.5 mm, for example via a CNC control, whereby it is expressly pointed out that this position is not shown in the drawing. The smoothing balls 18 are then moved by the hydraulic medium from the fully drawn position in Figure 1 to the dashed position, in which they then rest against the valve ball 1 due to the hydraulic pressure. During the rolling or smoothing process, both the valve ball 1 and the tool ring 2 are set in rotation in the same way as in the rotary milling process. This results in a significantly better spherical shape geometry. Thanks to the design of this device, no tool changes are required between the rotary milling process and the rolling process. It is also not necessary to re-clamp the workpiece or the valve ball 1.

Claims (5)

L lila Leistritz AG, Markgrafenstraße 29 - 39, 8500 Nürnberg 1 SchutzansprücheL lila Leistritz AG, Markgrafenstraße 29 - 39, 8500 Nuremberg 1 Protection claims 1. Vorrichtung zur Bearbeitung von Ventilkugeln, Kugelabschnitten oder dgl., bestehend aus einem Maschinengestell mit Antrieb, Spindelkasten und Spannfutter und aus einem Führungsbett für einen Reitstock und einen Werkzeugschlitten, der mit einem radial zur Bearbeitungsachse anstellbaren, rotierenden Werkzeugring mit mindestens einem in einer radialen Führung verschiebbaren Werkzeugträger mit einem spanabhebenden Bearbeitungswerkzeug ,1. Device for machining valve balls, ball sections or the like, consisting of a machine frame with drive, headstock and chuck and a guide bed for a tailstock and a tool slide, which is provided with a rotating tool ring that can be adjusted radially to the machining axis and with at least one tool carrier that can be moved in a radial guide and has a cutting machining tool , dadurch gekennzeichnet,characterized, daß in dem Werkzeugring (2) mindestens eine weitere, gegenüber der Führung (8) für den Werkzeugträger (10) versetzt angeordnete radiale Führung (9) zur Aufnahme eines an sich bekannten Rollierwerkzeuges (16) mit einer Glättkugel (18) vorgesehen ist.that in the tool ring (2) at least one further radial guide (9) is provided, offset from the guide (8) for the tool carrier (10), for receiving a known roller burnishing tool (16) with a smoothing ball (18). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,2. Device according to claim 1,
characterized, daß zwischen zwei Werkzeugträgern (10) mit spanabhebendem Bearbeitungswerkzeug (11) jeweils ein Rollierwerkzeug (16) angeordnet ist.that a roller burnishing tool (16) is arranged between two tool carriers (10) with a cutting machining tool (11). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,3. Device according to claim 1 or 2, characterized in daß mindestens drei spanabhebende Bearbeitungswerkzeuge (11) und drei Rollierwerkzeuge (16) auf dem Werkzeugring (2) angeordnet sind.that at least three cutting tools (11) and three burnishing tools (16) are arranged on the tool ring (2). 4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1- 3, dadurch gekennzeichnet,4. Device according to at least one of claims 1-3, characterized in that daß die Glättkugel (18) hydraulisch anstellbar ausgebildet ist.that the smoothing ball (18) is designed to be hydraulically adjustable. 5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekenn ze ichnet,5. Device according to at least one of claims 1-4, characterized in that daß die Glättkugel (18) drehbar am freien Ende eines radial bzw. annähernd radial anstellbaren Kolbens angeordnet ist.that the smoothing ball (18) is arranged rotatably at the free end of a radially or almost radially adjustable piston.