ES1065405U - Tiltable milling head with a built in automatic speed changer - Google Patents
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Abstract
Description
Cabeza de fresado con cambio automático de velocidad integrado.Milling head with automatic change of integrated speed
La invención pertenece al sector de partes constitutivas o accesorios aptos para máquinas herramienta, independientemente de que puedan o no recambiar alguna pieza del área de trabajo de la máquina herramienta.The invention belongs to the parts sector constitutive or accessories suitable for machine tools, regardless of whether or not they can replace any part of the Work area of the machine tool.
El objeto de la invención está designado y clasificado según la Clasificación Internacional de Patentes (CIP) con la designación B 23 C 9/00.The object of the invention is designated and classified according to the International Patent Classification (CIP) with the designation B 23 C 9/00.
El problema técnico que se soluciona con esta declaración es el siguiente: cómo construir una fresadora que funcione a bajas revoluciones, con el esfuerzo de torsión correspondiente, y al mismo tiempo pueda trabajar a gran velocidad de rotación del husillo para los tratamientos finales. El problema técnico citado se soluciona con el uso de la cabeza de fresado con cambio de velocidades automático integrado.The technical problem that is solved with this statement is as follows: how to build a milling machine that run at low revolutions, with torque corresponding, and at the same time can work at high speed Spindle rotation for final treatments. The problem Technician cited is solved with the use of the milling head with integrated automatic gearshift.
El autor desconoce las soluciones del problema técnico que sean idénticas a la invención descrita en esta declaración de la patente.The author does not know the solutions of the problem that are identical to the invention described in this patent declaration.
La cabeza proyectada según esta declaración soluciona los problemas con los que actualmente se encuentran los fabricantes de máquinas herramienta, es decir, ofrece la posibilidad de construcción de una máquina que fresa a bajas revoluciones, con el momento correspondiente, que al mismo tiempo puede trabajar a gran velocidad de rotación del husillo para los tratamientos finales (por ejemplo, los moldes). Actualmente este problema se está resolviendo parcialmente con el montaje de un motor grande (de 390 kg) de gran potencia y esfuerzo de torsión para conseguir una pequeña reducción de relación en la transmisión de la rotación de las poleas existiendo la posibilidad de alcance de altas revoluciones (aprox. 6000 rpm), pero, por el momento, eso produce unos problemas. De esta manera todos los automatismos trabajan a altas revoluciones (6000) lo que causa problemas de sobrecalentamiento del cojinete (hay que prever el refrigerador para refrigerar los cojinetes de bolas), el problema del mantenimiento de precisión de la máquina, rápido gasto de la mecánica - sobre todo de pares de ruedas dentadas cónicas de cabeza y también existe el problema de mucho ruido y del equilibrio del eje vertical.The projected head according to this statement solve the problems that are currently the machine tool manufacturers, that is, offers the possibility of building a machine that mills at low revolutions, with the corresponding moment, which at the same time It can work at high spindle rotation speed for final treatments (for example, molds). Currently this problem is being partially resolved by mounting a large engine (390 kg) of great power and torque to achieve a small reduction in transmission ratio of the rotation of the pulleys, there is the possibility of reaching high revolutions (approx. 6000 rpm), but, for the moment, that It produces some problems. In this way all automatisms they work at high revolutions (6000) which causes problems of bearing overheating (the refrigerator must be provided to cool the ball bearings), the problem of precision maintenance of the machine, fast expense of the mechanical - especially of pairs of conical sprocket wheels and there is also the problem of a lot of noise and the balance of vertical axis.
La construcción de la cabeza según la declaración de la patente permite el uso de un motor del husillo más pequeño de potencia y de tamaño (180 kg), y por lo tanto asegura el ahorro financiero, los automatismos trabajarán con un máximo de 3000 rpm sin necesidad de refrigeración, y la única pieza que girará rápido, será el enjulio del husillo de la cabeza conectado con el cambio de velocidades, lo cual proporcionará una velocidad más alta que la actual de 6000 revoluciones.The construction of the head according to the Patent declaration allows the use of a spindle motor smaller in power and size (180 kg), and therefore ensures financial savings, automatisms will work with a 3000 rpm maximum without refrigeration, and the only piece that will turn fast, it will be the head spindle jelly connected with the gearshift, which will provide a higher speed than the current 6000 revolutions.
La invención está ilustrada con más detalles en los dibujos siguientes:The invention is illustrated in more detail in The following drawings:
Dibujo 1 - esquema del automatismo, versión 1Drawing 1 - automation scheme, version one
Dibujo 2 - esquema del automatismo, versión 2Drawing 2 - automation scheme, version 2
Dibujo 3 - sección de la zona del cambio de velocidadesDrawing 3 - section of the change zone speeds
Dibujo 4 - detalle de la cabeza.Drawing 4 - detail of the head.
El sistema de cambio de velocidad (1) está alojado en el interior de la cabeza de fresado (2) cerca del husillo (3). La cabeza está hecha de dos articulaciones oblicuas (2, 4) y ellas, al moverse, colocan el husillo entre sí en la posición horizontal, vertical u otra posición dentro de 360º, con la puesta en marcha manual o automática.The speed change system (1) is housed inside the milling head (2) near the spindle (3). The head is made of two oblique joints (2, 4) and they, when moving, place the spindle with each other in the horizontal, vertical or other position within 360º, with the manual or automatic start-up.
La transmisión que sirve para girar el husillo (y para colocar la cabeza en el caso de las automáticas) viene del motor eléctrico principal (5) de diferentes potencias y diferentes velocidades ajustables que mediante el mecanismo de transmisión compuesto por el cojinete de bolas, enjulio y rueda dentada (pasando por las piezas de la máquina y su cabeza) llega hasta el sistema de cambio de velocidad alojado en la parte extrema de la cabeza (2) donde se encuentra el eje del husillo (3).The transmission used to turn the spindle (and to place the head in the case of automatic) comes from main electric motor (5) of different powers and different adjustable speeds that through the transmission mechanism composed of the ball bearing, enjulio and cogwheel (passing by the machine parts and its head) reaches the system of speed change lodged in the extreme part of the head (2) where the spindle axis is located (3).
En este lugar la última rueda dentada cónica de la transmisión (7) no está conectada con el husillo (3) como en el caso de cabezas de fresado normales, sino mediante un embrague móvil (8) compuesto por una rueda dentada para alta velocidad (9) y otra rueda dentada para baja velocidad (10) conectada directamente con el husillo (en este momento desconectado), empieza a mover la primera rueda dentada (11) del sistema de cambio de velocidad y aquí es donde se alcanza el primer aumento de velocidad. La misma rueda dentada (11) del sistema de cambio de velocidad está en contacto directo con otra rueda dentada (12) conectada con la rueda dentada fija del husillo (13) realizándose de esta manera el segundo aumento de velocidad. Con esta conexión se produce alta velocidad del husillo (3) de cabeza de fresado regulada por el motor principal (5). Para obtener las velocidades bajas mediante cilindro hidráulico, neumático o eléctrico movemos el embrague móvil (8) hasta desconectar la rueda dentada de alta velocidad (11) y por consiguiente, desconectamos la multiplicación de revoluciones; al mismo tiempo estamos engranando la rueda dentada de baja velocidad (10) en la rueda dentada (14) fijada en el husillo (3) y conseguimos la conexión directa de la rueda dentada cónica (7) con el husillo (3) y la consecuencia será la velocidad baja regulada por el motor principal (5).In this place the last conical cogwheel of the transmission (7) is not connected to the spindle (3) as in the case of normal milling heads, but by means of a clutch mobile (8) consisting of a high speed gear wheel (9) and another gear wheel for low speed (10) directly connected with the spindle (now disconnected), start moving the first gear (11) of the speed change system and here It is where the first speed increase is reached. The same wheel gear (11) of the speed change system is in contact directly with another gearwheel (12) connected to the gearwheel fixed spindle (13) thus performing the second increase of speed With this connection high speed of the milling head spindle (3) regulated by the main motor (5). To obtain low speeds by cylinder hydraulic, pneumatic or electric we move the mobile clutch (8) until disconnecting the high speed sprocket (11) and by consequently, we disconnect the multiplication of revolutions; to the at the same time we are gearing the low speed sprocket (10) on the gearwheel (14) fixed on the spindle (3) and we get direct connection of the conical gearwheel (7) with the spindle (3) and the consequence will be the low speed regulated by the engine main (5).
En la fase de cambio de velocidad mediante el cilindro, existe la zona neutral donde ninguna rueda dentada está conectada con la otra, y así se consigue la posición en la que la transmisión está desconectada.In the phase of change of speed through the cylinder, there is the neutral zone where no gear wheel is connected with the other, and thus the position in which the Transmission is disconnected.
El cilindro hidráulico, neumático o eléctrico que sirve para desplazar el embrague de velocidad está controlado por dos sensores que mandan la información sobre las velocidades en las que está la cabeza al control de la máquina.The hydraulic, pneumatic or electric cylinder used to move the speed clutch is controlled by two sensors that send information about speeds in which is the head to the machine control.
Gracias a la posición donde se encuentra el sistema de cambio de velocidades, los elementos de la máquina se "gastan" menos porque el husillo (3) es el único elemento que trabaja a grandes velocidades, mientras que los otros elementos trabajan a velocidades bajas porque se encuentran en la sucesión antes del propio sistema de cambio de velocidades.Thanks to the position where the gearshift system, the machine elements are "spend" less because the spindle (3) is the only element that works at high speeds, while the other elements they work at low speeds because they are in succession before the speed change system itself.
La máquina de 22 kw, de revoluciones máximas del husillo 6000 rpm y esfuerzo de torsión de 600 Nm. El motor con la transmisión directa. Actualmente hay que usar el motor de 29.5 kw con el esfuerzo de torsión de 410 Nm, revoluciones de giro básicas de 500 rpm (el catálogo de Siemens), la relación de las poleas 1.65, revoluciones máximas del motor de 7000 rpm (es un caso especial, el motor estándar trabaja a 5000 revoluciones y por eso el precio también subirá casi el doble).The machine of 22 kw, of maximum revolutions of the 6000 rpm spindle and torque of 600 Nm. The engine with the direct transmission Currently we must use the 29.5 kW motor with the torque of 410 Nm, basic revolutions 500 rpm (the Siemens catalog), the ratio of pulleys 1.65, maximum engine revolutions of 7000 rpm (it is a special case, the standard engine works at 5000 revolutions and that's why the price it will also rise almost double).
Por consiguiente: 7000:1.16=6034 revoluciones de todos los automatismos hasta el husillo, el esfuerzo de torsión del husillo es de 475 Nm con un mínimo de revoluciones para el fresado de potencia 431. Las revoluciones del husillo de 0 a 6000 rpm. La alternativa es el montaje de los cambios de velocidad después del motor, pero ellos también suponen cierto coste y necesidad de lubricación continua a una temperatura constante y lo único que así se soluciona es el tamaño del motor. Hay que tener en cuenta que los cojinetes sobre los que están montados los cojinetes de bolas (que también deben ser especiales por la velocidad alta) deben ser elaborados de manera que dejen pasar el líquido para refrigeración, lo que hace que su precio también supere el precio de los cojinetes de bolas estándar.Therefore: 7000: 1.16 = 6034 revolutions of all automatisms up to the spindle, the torque of the spindle is 475 Nm with a minimum of revolutions for milling Power 431. Spindle revolutions from 0 to 6000 rpm. The alternative is the assembly of the speed changes after engine, but they also involve a certain cost and need to continuous lubrication at a constant temperature and the only thing that way It is solved is the size of the engine. You have to keep in mind that the bearings on which the ball bearings are mounted (which must also be special because of the high speed) must be made in such a way that they allow the cooling liquid to pass through, which makes its price also exceed the price of bearings of standard balls.
El motor de 8000:3 rpm (relación de las poleas) = 2666 rpm máximas de todos los automatismos excepto del husillo del portador de herramienta, el único que tiene los cojinetes de bolas para alta velocidad - 210 (esfuerzo de torsión del motor) x 3 = 630 Nm en el husillo con un mínimo de revoluciones el fresado de potencia 333.The 8000 engine: 3 rpm (pulley ratio) = 2666 rpm maximum of all automations except spindle of the tool carrier, the only one that has the bearings of high speed balls - 210 (engine torque) x 3 = 630 Nm in the spindle with a minimum of revolutions the milling of power 333.
Las revoluciones del husillo de 0 a 9400 rpm (en el caso del motor con la opción de 10000 rpm, el número de revoluciones puede alcanzar hasta 11500 rpm sin suponer ningún problema para el husillo porque está lubricado, igual que la cabeza entera, con el esparcimiento de aire + aceite).Spindle revolutions from 0 to 9400 rpm (in the case of the engine with the option of 10,000 rpm, the number of revolutions can reach up to 11500 rpm without assuming any problem for the spindle because it is lubricated, just like the head whole, with air + oil spreading).
En este ejemplo de realización fue obtenido mejor resultado con el proyecto de la cabeza con cambio automático de velocidades integrado, alcanzando óptimo resultado con el husillo ISO 50 de 22 kw (el mismo sistema es válido para otros tamaños de cabeza), disminuyendo de esta manera los gastos de los componentes. La cabeza está proyectada de manera que se puede montar sobre las máquinas herramienta ya existentes, especialmente sobre las más antiguas que seguramente funcionan a revoluciones bajas del husillo, haciendo un pequeño cambio en la conexión entre dos piezas. El cambio de velocidad está compuesto por un par de ruedas dentadas que a través del cilindro hidráulico se conecta con la rueda dentada de baja o alta velocidad directamente al husillo. Esta posición está controlada por dos sensores conectados con el control de la máquina.In this example of embodiment it was obtained best result with the automatic change head project of integrated speeds, achieving optimal results with the ISO 50 spindle of 22 kw (the same system is valid for others head sizes), thus reducing the expenses of components. The head is projected so that it can be mounted about existing machine tools, especially about the oldest that surely work at low revolutions of the spindle, making a small change in the connection between two pieces. The speed change is made up of a pair of wheels toothed that through the hydraulic cylinder connects with the Low or high speed sprocket directly to the spindle. This position is controlled by two sensors connected to the machine control
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