ES2252730T3 - Procedimiento para fabricar asientos de valvulas, y valvula. - Google Patents
Procedimiento para fabricar asientos de valvulas, y valvula.Info
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Abstract
Válvula con un asiento de válvula que está atravesado con un canal para el medio que se ha de controlar, caracterizada porque la superficie (4, 55, 75) del asiento (4) de válvula presenta varias acanaladuras (6) que discurren de forma concéntrica con elevaciones (7) del perfil configuradas entre éstas, siendo la rugosidad de la superficie del asiento de la válvula que se produce por las acanaladuras y las elevaciones del perfil mayor que la rugosidad de la superficie del elemento de cierre de la válvula, y los picos de las elevaciones (7) del perfil, al cerrarse la válvula, pueden deformarse elásticamente mediante ésta y forman una pluralidad de superficies estancas concéntricas.
Description
Procedimiento para fabricar asientos de válvulas,
y válvula.
La invención se refiere a una válvula y a un
procedimiento para fabricar asientos de válvula.
Una válvula se forma normalmente por un asiento
de válvula, que comprende un orificio pasante, y un elemento de
cierre de la válvula que en el estado "abierto de la válvula"
libera el flujo de un medio a través del orificio pasante y lo
cierra en el estado "cerrado de la válvula". Los asientos de
válvula a menudo se fabrican en la práctica con una superficie de
estanqueidad cónica junto a la cual se dispone, por toda la
superficie, la aguja de la válvula, también configurada de forma
cónica, que forma el elemento de cierre de la válvula. Incluso en
casos de gran precisión en el mecanizado, la mayoría de las veces no
se proporciona un alto grado de estanqueidad en caso de presiones
por encima de unos 100 bares. La causa es, entre otros aspectos, que
el mecanizado, que tiene lugar por rectificado, requiere que un
cuerpo de rectificado realice un movimiento de rotación y
translación. Por ello se originan acanaladuras con una cierta
inclinación y, con ello, un laberinto de acanaladuras comunicantes
a través de las cuales se produce una fuga.
Por el documento EP 0 955 128 B1 se conoce un
procedimiento para fabricar un asiento estanco entre una esfera de
válvula y un cuerpo de la válvula con asiento de válvula cónico. En
este caso se sujeta previamente un cuerpo de válvula con un asiento
de la válvula rectificado de forma cónica para la esfera de la
válvula (elemento de cierre de la válvula) en un soporte para
piezas de trabajo que puede accionarse de forma giratoria. Una
piedra de rectificar cilíndrica se introduce en el soporte de las
piezas de trabajo para un mecanizado por rectificado de alta
precisión con una pieza reemplazable que permite movimientos
radiales de la piedra de rectificar y que está introducida en un
soporte de piezas de trabajo con un ángulo de incidencia con una
inclinación de 1º a 10º respecto al eje de rotación, con lo cual se
incorpora en el asiento cónico de la válvula una superficie de
asiento de válvula con forma de arco circular en la sección
transversal. Mediante este procedimiento se origina una superficie
de asiento en la que se incrusta en forma de depresión la esfera de
estanqueidad. Debe evitarse un contacto lineal. Por tanto, la
superficie de contacto es relativamente grande. Por ello, la presión
que incide en la superficie parcial de la esfera que entra en
contacto con la superficie del asiento es correspondientemente
reducida.
Por el documento DE 197 57 117 A1 se conoce un
procedimiento para la fabricación de un cuerpo de asiento de
válvula para una válvula de inyección de combustible en el que la
zona de asiento de la válvula y las secciones de conducción se
mecanizan al mismo tiempo por medio de una herramienta de mecanizado
en forma de una esfera maestra. Se consigue una superficie lineal
de estanqueidad del asiento para la esfera porque está previsto un
reborde estrecho en el asiento de la válvula, que está elevado
aproximadamente 0,1 mm por encima de la superficie circundante.
Estas medidas requieren costosas etapas de mecanizado; si se daña el
reborde, aunque sólo sea de una forma mínima, por ejemplo, por las
más minúsculas partículas de metal, la válvula no es estanca. Por
el documento DE 44 416 23 se conoce un procedimiento para el
rectificado de asientos de válvula cónicos en el que se rectifica
mediante piedra abrasiva el orificio pasante que luego sirve como
elemento de guiado para la herramienta, para rectificar mediante
piedra abrasiva el asiento esférico de la válvula.
Otros procedimientos conocidos para mecanizar
superficies de válvula o válvulas se conocen por el documento US 5
954 312 A, el documento US 2002/0040523 A1 y el documento DE 100 46
304 C1.
La invención se basa en el objetivo de crear una
válvula con propiedades de estanqueidad mejoradas y un procedimiento
mejorado para la fabricación de este tipo de asientos de válvula.
En especial debe evitarse una fuga del medio que se ha de
estanqueizar a través de las acanaladuras originadas por el
mecanizado y con ello debe mejorarse la acción de estanqueidad.
Este objetivo se consigue gracias a una válvula
con las características de la reivindicación 1 y a un procedimiento
con las características de la reivindicación 11.
La pluralidad de elevaciones concéntricas del
perfil de la superficie de asiento de la válvula previstas según la
invención experimentan una deformación elástica al presionarse
contra el elemento de cierre de la válvula dado que la profundidad
de las rugosidades del elemento de cierre de la válvula es
claramente menor que la de la superficie de asiento de la válvula.
Mediante esta deformación elástica se forman estrechas superficies
concéntricas de asiento de la válvula que reducen claramente una
fuga por escape del medio a lo largo de las acanaladuras,
originadas por el mecanizado, del asiento de la válvula, de manera
que las fugas que aún tienen lugar de forma eventual se mantienen
dentro del intervalo de tolerancia. Las elevaciones mencionadas del
perfil se originan mediante el procedimiento según la
invención.
En este caso se obtienen ventajas considerables,
entre otros aspectos, en la bomba de inyección para motores. En una
carcasa de la bomba de inyección con varios asientos de válvula, la
estanqueidad frente a una presión del sistema de hasta más de 2000
bares es el parámetro funcional decisivo. La estanqueidad se define
de forma general como la cantidad de fuga por unidad de tiempo en
determinadas condiciones operativas, tales como presión,
temperatura y densidad del medio.
Al usar una esfera como medio de cierre de la
válvula, se produce, según la invención, un contacto a lo largo de
varias superficies de estanqueidad concéntricas, estrechas y, por
tanto, prácticamente lineales. Se genera una alta presión
superficial y con ello una deformación elástica de las elevaciones
individuales del perfil del asiento de la válvula con las que está
en contacto la esfera. Esto es posible geométricamente gracias a
unas demandas de redondez muy altas impuestas a la esfera y que son
inferiores a 1,0 \mum. Dentro de estas tolerancias, la
elasticidad de las elevaciones del perfil también puede compensar
posibles fallos de la redondez de la
macro-forma.
El procedimiento descrito y reivindicado produce
acanaladuras concéntricas originadas por el mecanizado en la
superficie de asiento de la válvula. Éstas tienen la misma
trayectoria que el círculo de contacto de la esfera. Las
acanaladuras originadas por el mecanizado, así como también las
elevaciones del perfil dispuestas en medio que se originan con el
rectificado por muela abrasiva ya no presentan ninguna inclinación
perpendicular a la superficie rectilínea de contacto de la esfera o
del elemento de cierre de la válvula en la superficie de asiento de
la válvula. Con ello, las corrientes de fuga que discurren en las
acanaladuras en forma de espiral están cerradas. Para la
estanqueidad es importante que las elevaciones del perfil sean
concéntricas, una gran redondez de la esfera y la capacidad de
deformación elástica de las elevaciones del perfil del asiento de
la válvula.
Según una variante preferida de la invención, el
rectificado por muela abrasiva se realiza en varias operaciones
sucesivas. Esto tiene la ventaja de que en cada una de las
operaciones pueden emplearse condiciones operativas adaptadas,
tales como, por ejemplo, diferentes herramientas. En este caso es
especialmente conveniente que en cada una de las operaciones se
limen los perfiles de las rugosidades de la operación de rectificado
por muela abrasiva precedente con una herramienta con grano de
corte más fino. Además, resulta ventajoso que la herramienta se
ponga periódicamente fuera de servicio y se haga circular lubricante
de refrigeración por el lugar de mecanizado, así como que se aparte
el material limado que se adhiere. Esto produce una refrigeración y
una lubricación especialmente eficaces en la zona que se ha de
mecanizar.
Se ha demostrado que para la adaptación a las
condiciones de mecanizado correspondientes son convenientes
diferentes números de revoluciones de la herramienta, girando la
herramienta durante el rectificado por muela abrasiva con un número
de revoluciones de 500 rpm a 6000 rpm. A continuación del mecanizado
por rectificado por muela abrasiva puede tener lugar un mecanizado
de desbastado, especialmente con herramientas de diamantes y/o
cepillos con gránulos de rectificar. Para poder mecanizar de forma
adecuada mediante rectificado por muela abrasiva el asiento de
válvula colocado primero en el molde cónico base es conveniente
predeterminar, mediante el mecanizado previo, una medida tal que en
la etapa de mecanizado de alta precisión se lime un exceso axial de
material en el asiento de la válvula de aproximadamente 50 \mum a
90 \mum. Es determinante el exceso axial de material que lima
completamente el perfil de mecanizado previo.
En el mecanizado de alta precisión puede suceder
absolutamente que el eje del husillo giratorio de la máquina de
mecanizado no sea totalmente idéntico al eje del asiento de la
válvula. Por tanto, se considera ventajoso que durante el
rectificado por muela abrasiva se incline el cabezal de la
herramienta respecto al alojamiento de la herramienta. En este caso
la inclinación puede realizarse girando la herramienta alrededor de
un punto de articulación del alojamiento de la herramienta o
mediante deformación elástica de un árbol de la herramienta. Para
aumentar la velocidad de mecanizado puede ser conveniente que
durante el rectificado por muela abrasiva la herramienta y la pieza
de trabajo se accionen y desplacen en sentidos opuestos.
A continuación, se explican detalladamente
ejemplos de realización de la invención basándose en el dibujo. En
el dibujo muestran:
la Fig. 1 una representación esquemática de
una válvula,
la Fig. 2 una superficie de asiento
mecanizada en una representación aumentada,
la Fig. 3 una representación esquemática de
un corte a través de un asiento de válvula y una esfera, como
elemento de cierre de la válvula, en la posición abierta,
la Fig. 4 una representación según la figura
3 en la posición cerrada,
la Fig. 5 la vista lateral de una
herramienta con superficie de trabajo esférica,
la Fig. 6 un corte a través de la
herramienta según la figura 5,
la Fig. 7 una representación ampliada de una
sección de la superficie de trabajo en la herramienta según la
figura 5,
la Fig. 8 la estructura de un cuerpo de
rectificado de múltiples capas soldado por alto vacío;
las Figs. 9(a), 9(b), 9(c)
un cuerpo de rectificado de cerámica o de múltiples capas unido de
forma metálica en representación esquemática y en el estado afilado
antes de ser usado (figura 9(a)), en el estado usado (figura
9(b)) y en el estado afilado nuevamente por amolado (figura
9(c)),
la Fig. 10 una vista en perspectiva de un
proceso de amolado en el que se amuela un cuerpo de rectificar
usado de múltiples capas mediante una rueda de amolar,
la Fig. 11 una vista en la dirección de la
flecha XI-XI de la figura 10,
la Fig. 12 una herramienta con un punto de
articulación elástico en el árbol de la herramienta,
la Fig. 13 una representación esquemática de
una herramienta para el mecanizado de una superficie de estanqueidad
plana,
la Fig. 14 una válvula con una superficie de
estanqueidad mecanizada según la figura 14.
En la figura 1 se muestra una representación
esquemática de un corte longitudinal a través de una válvula 1. La
válvula 1 está compuesta por una carcasa 2 en la que está formada
una cámara 3 de la válvula. La cámara 3 de la válvula está limitada
en un lado por un asiento 4 de válvula configurado de forma cónica,
siendo el ángulo del cono de 90º en la realización mostrada en la
figura 1. En el centro del asiento 4 de la válvula se encuentra el
orificio 25 pasante. Naturalmente, también se consideran otros
ángulos del cono distintos de éste (véase también como diferencia
la figura 3). En la cámara 3 de la válvula se encuentra un elemento
5 de cierre de la válvula que en el presente caso es una esfera. La
esfera está sujeta de forma móvil en la cámara 3 de la válvula y
puede elevarse del asiento 4 de la válvula, con lo cual se abre la
válvula 1. La representación mostrada en la figura 1 muestra el
estado cerrado de la válvula. Con la referencia LA se indica el eje
longitudinal a través del orificio 25 pasante.
En la figura 2 se muestra, en una representación
ampliada, un detalle de una superficie del asiento 4 de válvula
mecanizada por rectificado, en el que puede observarse una
pluralidad de acanaladuras 6 y elevaciones 7 del perfil en forma de
arco circular que están configuradas en su conjunto de forma
circular y concéntrica. La característica concéntrica se refiere al
eje LA longitudinal de la válvula 1. Las acanaladuras 6 y las
elevaciones 7 del perfil se originan durante el mecanizado de alta
precisión mediante rectificado por muela abrasiva, en el que se
aprovecha precisamente el hecho de que durante el rectificado por
muela abrasiva se configuran elevaciones del perfil entre las
acanaladuras que se forman por el mecanizado. La redondez del
asiento de válvula cónico es, tras el rectificado por muela
abrasiva, de 1,0 \mum o inferior.
En la figura 3 se muestra la configuración básica
del asiento 4 de válvula, con acanaladuras 6 y elevaciones 7 del
perfil, como corte longitudinal. La esfera que sirve como elemento 5
de cierre de la válvula se encuentra separada del asiento 4 de la
válvula, de manera que la válvula está abierta. El asiento 4 de la
válvula presenta una pluralidad de acanaladuras 6 y elevaciones 7
del perfil que discurren concéntricas al eje LA longitudinal. Éstas
tienen una profundidad determinada de las rugosidades que, entre
otros aspectos, viene dada porque las elevaciones 7 del perfil
presentan diferentes anchos. La rugosidad R_{z} de la superficie
mecanizada del asiento 4 de la válvula es, tras el rectificado por
muela abrasiva, por ejemplo, de
4 - 8 \mum. La rugosidad del asiento de válvula debe ser de tal tamaño que sea posible una deformación elástica de los picos del perfil, mediante los cuales, y, tal como se explica en el siguiente párrafo, se forma una mejor estanqueidad con un elemento de cierre de la válvula presionado y también se compensan los fallos de la redondez. La rugosidad R_{z} de la esfera, que en las figuras 3 y 4 forma el elemento de cierre de la válvula, debe ser claramente menor que la rugosidad de la superficie del asiento 4 de la válvula. Ésta es, por ejemplo, de aproximada-
mente 1 \mum R_{z}.
4 - 8 \mum. La rugosidad del asiento de válvula debe ser de tal tamaño que sea posible una deformación elástica de los picos del perfil, mediante los cuales, y, tal como se explica en el siguiente párrafo, se forma una mejor estanqueidad con un elemento de cierre de la válvula presionado y también se compensan los fallos de la redondez. La rugosidad R_{z} de la esfera, que en las figuras 3 y 4 forma el elemento de cierre de la válvula, debe ser claramente menor que la rugosidad de la superficie del asiento 4 de la válvula. Ésta es, por ejemplo, de aproximada-
mente 1 \mum R_{z}.
La figura 4 muestra una disposición según la
figura 3, aunque en el estado cerrado de la válvula, lo que quiere
decir que el elemento 5 de cierre de la válvula es presionado contra
el asiento 4 de la válvula. En este caso, la esfera 5 está en
contacto, con su superficie con una profundidad de la rugosidad
menor que la del asiento 4 de la válvula, con varias elevaciones 7
del perfil, siendo éstas, en el ejemplo de realización mostrado,
cinco elevaciones 7 del perfil. Esta disposición en contacto con
varias elevaciones 7 del perfil es posible porque, debido a la
configuración de las elevaciones 7 del perfil, éstas presentan una
cierta elasticidad y, por tanto, como consecuencia de la fuerza que
actúa a través de la esfera 5, se deforman en el intervalo de su
elasticidad. Con ello se generan varias juntas de estanqueidad
concéntricas, por medio de lo cual se consigue una estanqueidad
extremadamente grande o una tasa de fugas extremadamente reducida.
Ya no es posible que el medio se escurra de dentro a fuera a través
de las acanaladuras como consecuencia de un recorrido caótico o en
forma de espiral de las acanaladuras 6.
En la figura 5 se muestra una herramienta 8 para
el mecanizado de alta precisión del asiento 4 de la válvula. La
etapa de mecanizado de alta precisión es un rectificado por muela
abrasiva que se explicará a continuación de forma más detallada. La
herramienta 8 comprende un cabezal 9 de herramienta y un alojamiento
10 para la herramienta, estando dispuesto éste último en el extremo
de un vástago 11 de la herramienta opuesto al cabezal 9 de la
herramienta. El cabezal 9 de la herramienta tiene una superficie 15
de revestimiento cónica, en la que la forma del cono se corresponde
con la del asiento 4 de la válvula. El cabezal 9 de la herramienta
está dotado de granos 12 de corte, usándose como granos de corte de
forma conocida diamante, nitruro de boro cúbico, carburo de silicio
u óxido de aluminio. Las líneas del revestimiento de las superficies
de trabajo cónicas pueden ser exactamente cóncavas o convexas (tal
como en la figura 5). Mediante contornos curvados de forma convexa
de las líneas del revestimiento puede reducirse la formación de
rebabas en los cantos de la superficie de asiento. La proyección
del gránulo, es decir, la altura que sobresalen los granos de corte
por encima del material de unión que los rodea, se dimensiona de
tal manera que la profundidad del perfil de las acanaladuras 6
generadas en el asiento de válvula sea tal que las elevaciones 7 del
perfil que se forman entre éstas se deformen elásticamente al
entrar en contacto con un elemento 5 de cierre de la válvula, de tal
manera que tenga lugar la estanqueidad anteriormente descrita y
también una compensación de los errores de
redondez.
redondez.
La figura 6 muestra un corte longitudinal a
través de la herramienta 8, a partir del cual puede observarse que
en el cuerpo de la herramienta se encuentra un canal 13 para medios
de refrigeración y/o lubricación que tiene varias salidas 14 en la
zona de la superficie 15 cónica.
La figura 7 muestra una representación ampliada
de una sección de la superficie 15 de trabajo cónica de la
herramienta 8 cónica. Puede observarse que en el lado exterior está
depositada una pluralidad de granos 12 de corte. También pueden
observase ranuras 20 longitudinales que están previstas para
alimentar el lugar de mecanizado con lubricante de
refrigeración.
El asiento 4 de la válvula se mecaniza
previamente, por ejemplo, se endurece y se mecaniza por arranque de
virutas. El mecanizado por arranque de virutas tras el
endurecimiento también puede suprimirse en caso de reducidas
deformaciones de temple. Luego tiene lugar el mecanizado de alta
precisión con ayuda de la herramienta 8, mostrada en las figuras 5
a 7. La cinemática del procedimiento consiste en la rotación de la
herramienta poniendo en contacto la superficie 15 de trabajo de la
herramienta con la superficie cónica que tras el mecanizado forma
el asiento 4 de la válvula.
La herramienta 8 se conduce posteriormente de
forma axial, de modo correspondiente al limado progresivo. En este
caso resulta ventajoso poner la herramienta periódicamente fuera de
servicio para hacer circular lubricante de refrigeración por el
lugar de mecanizado para refrigerarla, lavarla y lubricarla. Esto es
posible mediante un dispositivo de ajuste de la herramienta guiado
mediante fuerzas o por vías. La fuerza axial de aproximación de la
herramienta se controla de forma adecuada al proceso y con ello
también se controla la altura de limado. Básicamente también es
posible colocar la herramienta mediante fuerza elástica. El
mecanizado de alta precisión se realiza en más operaciones que el
rectificado por muela abrasiva de los asientos cónicos. En cada
operación se liman completamente, con un grano de corte más fino,
los perfiles de forma y rugosidad de la operación de rectificado
por muela abrasiva anterior. La última operación sirve para la
creación de un perfil superficial adecuado a su función, tal como
se ha descrito anteriormente. Las operaciones anteriores sirven para
limar el error de forma del mecanizado previo. Esto conduce
sucesivamente a superficies más finas. Debido a la cinemática se
generan las acanaladuras 6 concéntricas que se muestran en las
figuras 2 y 4 y las elevaciones 7 del perfil que se encuentran
entre las acanaladuras. Tras el mecanizado por rectificado por muela
abrasiva tiene lugar además un desbastado en el que se trabaja, por
ejemplo, con herramientas de desbastado de diamantes y/o cepillos
con granos
de corte.
de corte.
El control de la colocación puede llevarse a
cabo, por ejemplo, mediante un dispositivo de ajuste
electromecánico. Primero, la unidad de husillo se desplaza en
avance rápido axialmente cerca de la futura posición de trabajo.
Con ello la herramienta se encuentra un poco por delante de la pieza
de trabajo, siendo recorrida esta separación de seguridad por el
husillo con una velocidad reducida. En cuanto la herramienta choque
con la superficie de mecanizado de la pieza de trabajo, aumenta la
fuerza de contacto axial al valor de trabajo deseado. Esta posición
se coloca a "0" y la herramienta se desplaza girando, de manera
que se inicia el modo de mecanizado. El limado en la dirección
axial durante una operación de mecanizado debe realizarse en la
duración predeterminada del ciclo. El control del dispositivo de
ajuste determina el limado, así como el tiempo necesario para ello
o la velocidad del mecanizado. Si no se consigue el limado teórico
en el tiempo deseado, entonces aumenta automáticamente la fuerza
durante el mecanizado de la siguiente pieza de trabajo.
El procedimiento anteriormente descrito
posibilita la fabricación de superficies de asiento de válvula con
alto grado de estanqueidad mediante la topografía del perfil con
rugosidades y mediante las desviaciones extremadamente reducidas de
la redondez del asiento 4 de la válvula conseguidas con ello.
Básicamente, al igual que con el rectificado por
muela abrasiva, se puede usar un revestimiento de diamante de una
capa o un revestimiento de corte cBN (cBN = nitruro de boro cúbico).
Ambos están formados con un aglomerante galvánico. El mecanismo de
desgaste de un revestimiento de corte galvánico de una capa de este
tipo consiste en que de una matriz de níquel sobresalen cristales
de corte elevados y, de esta manera, se emplean en la pieza de
trabajo ocasionando un arranque de virutas. No obstante, resulta
desventajoso que los cristales de corte queden romos con el uso
creciente. Por tanto, la fuerza de aproximación debe aumentarse
constantemente para conseguir en cada caso la misma profundidad de
penetración. La herramienta se cierra definitivamente cuando los
cristales de corte elevados están limados en gran medida.
Por el contrario, en el caso de un revestimiento
de varias capas los cristales de corte están dispuestos de forma
tridimensional en una matriz de aglutinación. En este caso se
mecaniza la mayoría de las veces de aglomerantes metálicos con
granos de diamantes o cBN sinterizados o elaborados mediante soldado
por alto vacío. La figura 8 muestra la estructura de un cuerpo 30
de corte de este tipo elaborado por alto vacío y formado por
cristales 21 de corte, partículas 22 minerales de relleno, uniones
23 soldadas y una fase 24 de aglutinación metálica, por ejemplo,
suelda de plata.
De forma correspondiente al carril de corte
circundante, que está predeterminado por la cinemática de la
herramienta, durante el rectificado no se origina ningún efecto de
amolado automático, como máximo, en caso de un cambio del sentido
de giro. Por tanto, en caso de un revestimiento de múltiples capas,
debe restablecerse el aglomerante en determinados intervalos
temporales por medio de un proceso de amolado. La figura 9(a)
muestra el cuerpo de corte sin usar, la figura 9(b) muestra
el cuerpo de corte usado que debe ser limado.
Las figuras 10 y 11 muestran un proceso de limado
de este tipo. De forma correspondiente, está prevista una muela 40
de limado en cuyo revestimiento están incrustados cristales 41 de
diamantes. La muela 40 de limado se gira en la dirección de la
flecha 42 por medio de un dispositivo de accionamiento (no
mostrado).
El cuerpo 30 de corte dotado de un revestimiento
41 de corte, durante el limado con su eje 46 de giro opuesto al eje
47 de giro de la muela 40 de limado, tiene una posición inclinada de
forma correspondiente al ángulo de cono pretendido de la
herramienta. El cuerpo 30 de corte se gira, tal como se indica
mediante la flecha 48, de tal manera que su revestimiento 30’ de
corte cónico se desplaza, en el punto de contacto con la muela 40
de limado, en sentido contrario a ésta. La figura 9(c)
muestra el cuerpo 30 de corte amolado y, con ello, nuevamente
afilado (el contorno original se indica con líneas
discontinuas).
En caso de herramientas de rectificado de
múltiples capas con granos de diamante o cBN, se usan como muelas
40 de limado discos de cerámica con un tamaño de grano que es menor
que el tamaño de grano de la herramienta y con una velocidad de
corte de 1 - 3 m/s. Por el contrario, la herramienta de carburo de
silicio o corindón unidas de forma cerámica se liman con una mela
de diamantes cuyo tamaño de grano es D 181 - D 426.
La figura 12 muestra una herramienta para el
mecanizado de asientos 55 de válvula cónicos en los que también,
como consecuencia de que no es posible una fabricación totalmente
exacta, se da aún una cierta posición inclinada del eje LA del
asiento 55 de la válvula frente al eje 60 de giro con un ángulo
\alpha. El eje 60 de giro es el eje alrededor del cual la
herramienta 51, que está sujeta con su extremo 61 en un alojamiento
de la herramienta (no mostrado), es girada por éste. Para compensar
la posición a inclinada la herramienta 51 presenta una articulación
51 de flexión en forma de una contracción que durante el giro
permite una adaptación del cuerpo 52 de corte al asiento de
válvula. En este caso ha de indicarse que el ángulo \alpha se
encuentra normalmente en el intervalo de unos pocos minutos
angulares. Esto también puede compensarse mediante una flexión
elástica alrededor de una posición teórica de flexión de
este
tipo.
tipo.
La figura 13 muestra también otro ejemplo de
realización en el que la herramienta 71 está dotada de una
articulación 70 de flexión que está colocada en el extremo inferior
del cuerpo 72 de corte. La particularidad de este ejemplo de
realización es además que aquí la superficie del asiento 75 de la
válvula que rodea al canal 73 es plana. También aquí se originan
acanaladuras concéntricas y elevaciones del perfil que se disponen
en medio de éstas y que son adecuadas para deformarse elásticamente
al ponerse en contacto con un elemento 74 de cierre de la válvula
con superficie plana, y para formar superficies estancas
concéntricas prácticamente lineales. Para un funcionamiento sin
fallos de la válvula es importante que la herramienta cubra toda la
superficie de asiento de la válvula y que, a diferencia de lo que
ocurre durante el rectificado, no tenga lugar ningún movimiento de
avance paralelo a la superficie de asiento de la válvula que se ha
de mecanizar, dado que, de lo contrario, no se genera ninguna
acanaladura ni elevaciones del perfil concéntricas.
De forma correspondiente a las relaciones de la
palanca de desviación, en el caso de la herramienta plana según la
figura 13, la articulación 70 de flexión está dispuesta lo más hacia
abajo posible, mientras que en el caso de la herramienta con cuerpo
de corte cónico, por ejemplo, según la figura 12, dado que ésta se
desvía mediante una fuerza normal horizontal, está dispuesta lo más
hacia arriba posible.
Claims (22)
1. Válvula con un asiento de
válvula que está atravesado con un canal para el medio que se ha de
controlar, caracterizada porque la superficie (4, 55, 75) del
asiento (4) de válvula presenta varias acanaladuras (6) que
discurren de forma concéntrica con elevaciones (7) del perfil
configuradas entre éstas, siendo la rugosidad de la superficie del
asiento de la válvula que se produce por las acanaladuras y las
elevaciones del perfil mayor que la rugosidad de la superficie del
elemento de cierre de la válvula, y los picos de las elevaciones
(7) del perfil, al cerrarse la válvula, pueden deformarse
elásticamente mediante ésta y forman una pluralidad de superficies
estancas concéntricas.
2. Válvula según la
reivindicación 1, caracterizada porque la rugosidad (R_{z})
de la superficie del asiento de la válvula es < 8 \mum.
3. Válvula según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la rugosidad
(R_{z}) de la superficie del asiento de la válvula es de
aproximadamente 1 \mum.
4. Válvula según una de las
reivindicaciones 1 - 3, caracterizada porque la superficie
del asiento (4, 55) de la válvula tiene la forma cónica que se
estrecha de un cono.
5. Válvula según una de las
reivindicaciones 1 - 4,
caracterizada porque las acanaladuras (6) y las elevaciones (7) del perfil se generan en la superficie del asiento de la válvula por medio de rectificado por muela abrasiva sin que haya un movimiento de avance que tenga lugar de forma paralela a esta superficie.
caracterizada porque las acanaladuras (6) y las elevaciones (7) del perfil se generan en la superficie del asiento de la válvula por medio de rectificado por muela abrasiva sin que haya un movimiento de avance que tenga lugar de forma paralela a esta superficie.
6. Válvula según una de las
reivindicaciones 1 - 5, caracterizada porque durante el
rectificado por muela abrasiva la superficie de la herramienta de
rectificado cubre toda la superficie del asiento de la válvula, que
al cerrarse la válvula entra en contacto con el elemento de cierre
de la válvula.
7. Válvula según una de las
reivindicaciones 1 - 6,
caracterizada porque el elemento de cierre de la válvula es una esfera (5).
caracterizada porque el elemento de cierre de la válvula es una esfera (5).
8. Válvula según una de las
reivindicaciones 1 - 6, caracterizada porque el elemento (74)
de cierre de la válvula presenta una superficie (74’) estanca
plana.
9. Válvula según una de las
reivindicaciones 4 - 7, caracterizada porque la precisión de
la redondez de las elevaciones (7) del perfil o de los acanaladuras
(6) es de \leq 2,0 \mumm.
10. Válvula según la reivindicación
8, caracterizada porque la precisión de las planicies de las
elevaciones del perfil es de < 4 \mum.
11. Procedimiento para la
fabricación de un asiento (4, 55, 75) de válvula que presenta una
superficie de asiento de la válvula que se somete en una etapa de
mecanizado a un mecanizado de alta precisión y en una válvula actúa
conjuntamente con un elemento de cierre de la válvula,
caracterizado porque el mecanizado de alta precisión es un
rectificado por muela abrasiva y se lleva a cabo mediante una
herramienta (8) que está configurada en el cabezal (9) de la
herramienta de forma correspondiente a la superficie de asiento de
la válvula, en el que la herramienta (9) se acciona de forma
giratoria y mediante los granos (12) de corte que se encuentran en
el cabezal (9) de la herramienta se generan en la superficie de
asiento de la válvula acanaladuras (6) originadas por el mecanizado
que discurren de forma concéntrica, de en el que la proyección del
grano del cabezal (9) de la herramienta se dimensiona de tal manera
que la profundidad del perfil es de un tamaño tal que una
deformación elástica de las elevaciones (7) del perfil que se forman
entre las acanaladuras (6) originadas por el mecanizado al entrar
en contacto con el elemento de cierre de la herramienta en la
superficie de asiento de la válvula genera varias superficies
estancas concéntricas estrechas.
12. Procedimiento según la
reivindicación 11, caracterizado porque el asiento (4, 55) de
la válvula presenta una forma cónica, en el que primero se genera
la forma cónica básica en una etapa de mecanizado y después se
realiza la forma cónica, en otra etapa de mecanizado de un
mecanizado de alta precisión del asiento (4) de la válvula,
caracterizado porque el mecanizado de alta precisión es un
rectificado por muela abrasiva y se realiza mediante una
herramienta (8) cuyo cabezal (9) está diseñado de forma que completa
la forma cónica y está dotada de medios para la alimentación (13,
14) de lubricante de refrigeración, en el que la herramienta (8) se
acciona de forma giratoria y mediante granos (12) de corte que se
encuentran en el cabezal (9) de la herramienta se generan en la
superficie de asiento de la válvula acanaladuras (6) originadas por
el mecanizado que discurren de forma concéntrica a la forma cónica,
en el que la proyección de los granos del cabezal (9) de la
herramienta está dimensionada de tal manera que la profundidad del
perfil tiene un tamaño tal que una deformación elástica conlleva la
compensación de los errores de redondez.
13. Procedimiento según la
reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque el rectificado
por muela abrasiva se realiza en como mínimo dos operaciones
sucesivas.
14. Procedimiento según la
reivindicación 13, caracterizado porque en cada una de las
operaciones se liman con una herramienta (8) con grano de corte más
fino los perfiles de redondez de la operación de rectificado por
muela abrasiva anterior.
15. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque la herramienta
(8) se pone periódicamente fuera de funcionamiento y se hace
circular lubricante de refrigeración por el lugar de
mecanizado.
16. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 11 a 15, caracterizado porque durante el
rectificado por muela abrasiva la herramienta (8) gira con un número
de revoluciones de 250 rpm a 6000 rpm.
17. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 11 a 16, caracterizado porque a continuación
del mecanizado por rectificado por muela abrasiva tiene lugar un
mecanizado de desbastado, especialmente con herramientas de
diamantes y/o cepillos con granos de corte.
18. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 11 a 17, caracterizado porque en la etapa
de mecanizado de alta precisión se lima un exceso axial de material
en el asiento (4) de la válvula de aproximadamente 20 \mum a 90
\mum.
19. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 11 a 18, caracterizado porque durante el
rectificado por muela abrasiva, para compensar una inclinación del
eje (LA) longitudinal del asiento de la válvula, la herramienta
(51, 71) se desvía durante el mecanizado por medio de una
articulación (50, 70) de flexión prevista en su eje.
20. Procedimiento según la
reivindicación 19, caracterizado porque la articulación de
flexión está formada por una lubricación del eje de la herramienta
y la desviación tiene lugar por la deformación elástica de la
articulación de flexión.
21. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 11 a 20, caracterizado porque durante el
rectificado por muela abrasiva la herramienta (8) y la pieza de
trabajo se accionan en sentidos opuestos.
22. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 11 - 21, caracterizado porque se usan
herramientas de múltiples capas en las que el grano de corte está
unido de forma cerámica y el limado de la herramienta tiene lugar
mediante una muela de limado plana, respecto a cuya superficie la
herramienta se ajusta de forma oblicua, formando el ángulo de la
forma cónica que se ha de mecanizar con ella, y porque durante el
limado la herramienta y la muela de limado se accionan en sentidos
opuestos.
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