ES2171962T5 - Fresadora. - Google Patents

Abstract

ES EL OBJETIVO DE LA INVENCION, EL CONSEGUIR UNA MAQUINA DE FRESADO PARA MECANIZADO TAMBIEN DE SUPERFICIES FRONTALES EXCENTRICAS Y SUPERFICIES PERIFERICAS, QUE ASEGURA UN TIEMPO DE MECANIZADO CORTO A PESAR DE SU DISEÑO SENCILLO. UNA MAQUINA DE FRESADO DE ESTE TIPO PARA MECANIZACION DE PIEZAS DE TRABAJO Y CON MEDIOS DE SUJECION EXCENTRICA DE SUPERFICIES FRONTALES O SUPERFICIES DE COBERTURA, POR EJEMPLO DE UN CIGUEÑAL (1), CON UN LECHO (20), CON DOS REVESTIMIENTOS (21,22) MUTUAMENTE ENFRENTADOS PARA ACOMODAR LA PIEZA DE TRABAJO (1), AL MENOS SIENDO GIRATORIO UNO DE LOS REVESTIMIENTOS Y POSICIONABLE (EJE-C1) POR MEDIO DE SOPORTE (23,24) DE HUSILLO, CON UN APOYO (25,26) SOPORTE DE HERRAMIENTA QUE PUEDE SER MOVIDO EN ANGULOS RECTOS CON RESPECTO AL EJE (Z) Y QUE TIENE UNA HERRAMIENTA (5,6) DE FRESADO ROTATIVA, Y CON UN MECANISMO DE CONTROL SE CARACTERIZA MEDIANTE UNA PLURALIDAD DE SOPORTES DE HERRAMIENTA, QUE PUEDEN SER CONTROLADOS INDEPENDIENTEMENTE UNO DE OTRO EN TERMINOS DE ROTACION DE AMBAS DE HERRAMIENTAS DE FRESADO Y DESPLAZAMIENTO EN DIRECCION TRANSVERSAL, Y DONDE EL MECANISMO DE CONTROL CONTROLA NO SOLO LA ROTACION DE LA PIEZA DE TRABAJO SINO TAMBIEN EL MOVIMIENTO TRANSVERSAL DE LOS SOPORTES DE HERRAMIENTA Y EL GIRO DE LAS HERRAMIENTAS DE FRESADO.

Description

Fresadora.

I. Ámbito de aplicación

La presente invención se refiere a fresadoras, con las cuales se pueden mecanizar también superficies frontales y periféricas excéntricas, por ejemplo, superficies laterales; véase el documento WO 96/39269 que recae en el art. 54 (3) EP Ü.

Una pieza de trabajo típica con tales superficies es un cigüeñal, por lo que a continuación siempre se tratará del cigüeñal, sin limitar a ello las posibles piezas de trabajo.

II. Base técnica

En los cigüeñales se conoce el mecanizado con arranque de viruta, tanto con fresadoras exteriores como también con fresadoras interiores, es decir, mediante fresas en forma de anillo que encierra el cigüeñal, con los dientes dirigidos hacia el interior. El eje de rotación de la fresa se encuentra para ello paralelo al eje longitudinal del cigüeñal.

El cigüeñal se sujeta para ello en sus extremos frontales, es decir, en la brida de un lado y en el otro lado en su muñón final centradamente, por consiguiente, en el eje de su apoyo central, a ambos lados se mantiene el plato de sujeción.

En una solución conocida se encuentra el cigüeñal durante el mecanizado en reposo, es decir, los platos de sujeción no están accionados por el husillo. Para el mecanizado de muñequillas, la fresa interior anular, por una parte, rota alrededor de su centro propio para la generación de la velocidad de corte, y por otra parte, sobre una trayectoria alrededor del centro de la muñequilla a mecanizar, para fresar ésta superficie lateral. También las superficies frontales y las superficies laterales de las gualderas se pueden mecanizar de esta forma, siempre que el radio de curvatura sea menor que el radio del círculo de la trayectoria de la cuchilla de la fresa interior. La fresa interior es desplazable de forma definida con el cigüeñal en reposo en la dirección X e Y.

El apoyo que rodea anularmente la fresa interior es muy estable, pero de construcción relativamente ancha en la dirección Z, por lo que con cigüeñales cortos de la misma aplicación de dos fresas interiores separadas axialmente puede ser problemático en el mismo cigüeñal.

Por ello también es conocido durante el mecanizado del cigüeñal, girar lentamente, es decir, por lo menos uno de los platos de sujeción accionarlo de forma definida mediante un husillo y poderlo posicionar en la posición de rotación. Mediante está realización del eje C para la pieza de trabajo se puede renunciar con el portaherramientas al desplazamiento en la dirección Y, de tal manera que sólo el portaherramientas para la fresa interior comprende sólo un carro de la bancada para el desplazamiento en la dirección Z, y un carro superior para el desplazamiento en la dirección X.

Se conocen, además, fresadoras exteriores en las que las unidades de fresado -junto a la posibilidad desplazamiento en la dirección Z- se pueden definir en la dirección X, y el plato de sujeción para el cigüeñal se puede alojar en uno o dos husillos. Mediante la realización del eje C en la pieza de trabajo se define la fresa exterior en la dirección X con el mecanizado de superficies excéntricas. Con el mecanizado de superficies excéntricas no se emplearía ninguna de las dos o más unidades de fresado exteriores que trabajan independientemente una de la otra en el mismo cigüeñal. Esto era sólo posible con el mecanizado de superficies centradas, por ejemplo, el muñón del apoyo central.

En las fresadoras conocidas, se trabaja con geometrías de corte convencional negativas y velocidades de corte con piezas de trabajo de fundiciones gris (GGG60-GGG80) de un máximo de 160 m/min. Con ello se aplican elevadas fuerzas de corte de la pieza de trabajo, por lo que, en general, también es necesario un apoyo central de la pieza de trabajo mediante las lunetas, etc. Otra desventaja consiste en la introducción de una elevada parte del calor del proceso, tanto en la pieza de trabajo, como también en la herramienta, y sólo se evacúa una parte reducida a través de las virutas.

III. Descripción de la invención a) Problema técnico

Por ello el objeto de la invención es proponer una fresadora para el mecanizado también de superficies frontales y superficies periféricas excéntricas, que a pesar de su construcción simple, garantice un tiempo de mecanizado corto.

b) Solución del problema

Este objeto se soluciona mediante las propiedades caracterizantes de la reivindicación 1. Formas de realización ventajosa resultan de las reivindicaciones.

Mediante el eje C de la pieza de trabajo y con ello de la rotación definida, pero relativamente lenta, de la pieza de trabajo, de generalmente menos de 60 revoluciones/minuto, frecuentemente sólo de 15-20 revoluciones/minuto, es suficiente que el portaherramientas puede desplazar la herramienta, generalmente una fresa exterior, fuera en la dirección Z sólo definida en la dirección X.

La rotación de la pieza de trabajo es tan lenta que eventualmente los desequilibrios existentes de la pieza de trabajo mantienen todavía desventajas dinámicas sobre el resultado de mecanizado.

c) Ventajas

El tiempo de mecanizado corto se consigue gracias a que a pesar de la rotación de la pieza de trabajo, por ejemplo, el cigüeñal, pueden trabajar dos unidades de herramientas independientemente, una de la otra, en cuanto a la posición de rotación de superficies excéntricas no coincidentes, lo que sólo es posible mediante un control de la máquina, que controla el portaherramientas independiente en función de la posición de rotación de la pieza de trabajo, pudiéndose indicar objetivos de optimización preferentes, tales como, por ejemplo, en el espesor de la viruta por la velocidad de corte.

Para ello se puede calcular para una determinada pieza de trabajo, antes del mecanizado, para cada momento de mecanizado, la posición de rotación, la dirección de desplazamiento y la velocidad de la pieza de trabajo, velocidad de rotación de la fresa, posición X y dirección del desplazamiento, así como la velocidad de desplazamiento de la fresa, etc., y depositar en un programa de trabajo, por ejemplo, como tabla de valores para diferentes estados de mecanizado, que a continuación se desarrollan por el control de la máquina.

De acuerdo con la invención, se considera la situación actual y el desplazamiento real de la pieza de trabajo durante el mecanizado simultáneamente y se controla en función de ello los portaherramientas. Esto es, sin embargo, en relación a la técnica de sensores y al coste del control, esencialmente más costoso.

Mediante la velocidad relativamente reducida de la pieza de trabajo son relativamente reducidos los fallos de deslizamiento, es decir, diferencias entre el estado teórico y el estado real, con el desplazamiento de la pieza de trabajo.

Para alcanzar esto también en el lado de la herramienta, se ha configurado como, por ejemplo, con el empleo de una fresa de disco el diámetro del disco mayor que lo que sería necesario para la profundidad de introducción para la fresadora de la muñequilla de un cigüeñal. Esta ampliación de la fresa del disco resulta asimismo una velocidad relativamente baja de la fresa, de tal manera que también la velocidad de la herramienta se puede variar permanentemente sólo con errores de deslizamiento reducidos despreciables.

Para el mecanizado de un cigüeñal de automóvil con 10-15 cm de carrera, el diámetro de una fresa de disco empleada para ello es de unos 800 mm. Esto aporta también ventajas térmicas, ya que entre dos aplicaciones consecutivas de una y otra cuchilla de fresado se dispone de un tiempo relativamente largo para la refrigeración.

Para el empleo de materias de corte correspondientes y geometrías de corte, se pueden conseguir velocidades de corte de 800 m/min y también, por encima, y adicionalmente no necesita la máquina ningún elemento refrigerante-lubricante en el punto de mecanizado, ya que se puede fresar en seco, especialmente con geometrías de corte positiva.

En lugar de un movimiento lineal de la fresa en la dirección X, es también posible una inversión de la fresa alrededor de un eje paralelo al eje Z, cuyo eje de rotación está dispuesto perpendicular al eje longitudinal del cigüeñal. Una fresa de esta clase mecaniza con los cuchillas en su superficie frontal, superficies periféricas, por consiguiente, por ejemplo, la superficie lateral de las muñequillas de cigüeñal, y con las cuchillas de su superficie periféricas, las superficies laterales, por ejemplo, las superficies frontales de las gualderas.

El empleo de una fresa de disco que se dispone por consiguiente cuchillas en su zona periférica y/o en la zona periférica, entre la superficie periférica, la superficie frontal del cuerpo base en forma de disco, se prefiere, respecto a una fresa interior, ya que incluso con una anchura de fresa de disco en la dirección Z de sólo aproximadamente 20-25 mm y un diámetro de unos 800 mm es suficientemente estable una fresa de disco de esta clase, para estar montada sólo en un lado en voladizo. Para el empleo de dos fresas de disco, que atacan desde el mismo lado a la pieza de trabajo, pero están separadas axialmente, pueden estas dos fresas de disco estar montadas accionables en lados alejados uno de otro, en su correspondientes soporte, de tal manera que estas dos fresas de disco en dirección axial teórica se pueden aproximar tanto una tras otra, hasta que sus cuchillas se toquen frontalmente.

Con una fresa interior, rodeada en su elemento exterior, no es posible una configuración en la dirección Z tan estrecha y fuerte las aproximaciones de dos unidades de fresa.

Además, las fresas exteriores en forma de disco son más fáciles de equipar, incluso para el ajuste y cambio, lo que con el procedimiento actualmente posible, los tiempos secundarios y tiempos muertos de una máquina con relación a los tiempos de aplicación, tienen cada vez una mayor importancia, es un factor esencial.

\newpage

Las cuchillas en determinadas fresadoras se realizan a lo largo del perímetro usualmente como plaquitas de corte atornilladas. Para ello se distinguen, en principio, tres plaquitas de corte distintas en relación a su finalidad: la denominada plaquita de gualdera mecaniza superficies frontales, por consiguiente, por ejemplo, superficies laterales de las gualderas, la denominada plaquita de muñón mecaniza superficies periféricas, por consiguiente, por ejemplo, las superficies laterales de un muñón de un eje o el contorno periférico de una gualdera, pudiéndose considerar como superficies laterales cualquier contorno convexo curvado como también plano, por ejemplo, tangencial al eje Z, e incluso superficies cóncavas, siempre que su radio de curvatura sea mayor que el de la fresa de disco empleada. Precisamente el fresado de superficies planas como superficies de fijación para pesos adicionales o para trabajos de equilibrado es una gran ventaja del fresado exterior con relación al fresado interior.

Además, existe para la producción de la denominada entalla interior, es decir, una entalla en la transferencia entre la superficie lateral del muñón y la superficie lateral de la gualdera, plaquitas especiales de entalla interior.

En una fresa de disco, se pueden disponer, por ejemplo, sólo plaquitas del muñón, lo que proporciona la posibilidad, de definir una fresa de disco adicional mientras se desplaza el mecanizado en la dirección Z, y, de este modo, puede fresar muñones prácticamente de cualquier anchura con una fresa de disco estrecha, sin salientes, de mecanizado circular anular. En este caso, la entalla inferior debe realizarse por una fresa separada.

Otra posibilidad consiste en disponer en la fresa que lleva la plaquita del muñón en un borde inferior o incluso en los dos bordes periféricos las plaquitas de entalla inferior directamente y la fresa la entalla inferior junto con las superficies periféricas del muñón. Con la disposición de las plaquitas de entalla inferior en una fresa corresponde en la fresa a la longitud axial del punto de apoyo, es decir, sólo en una pieza determinada a fabricar. Si para la entalla inferior y la mitad izquierda de la superficie lateral del muñón se emplea una fresa y para la mitad parcial derecha de la superficie muñón otra fresa, se pueden producir anchuras de cojinete variable en la dirección Z con un par de fresas de disco mediante intersecciones de corte en el centro.

Las plaquitas de gualdera se ha dispuesto generalmente en una fresa de disco dispuesta separada, y para ello preferentemente sobre las dos superficies frontales de la fresa de disco, para poder trabajar, tanto en la superficies laterales dirigidas en la dirección +Z como también en la dirección -Z. La disposición de una fresa de disco separada es conveniente, ya que a lo largo de las superficies laterales de la gualdera se pueden adaptar elevados volúmenes y con ello cerrar rápidamente estas plaquitas de gualdera, como, por ejemplo, las plaquitas de muñequilla o las plaquitas de entalla inferior.

La fresadora según la invención puede comprender dos unidades de fresado desplazables, independientemente una de la otra, que axialmente estén separadas aproximadamente del mismo lado, sólo, trabajen en el eje. En general, el desplazamiento en la dirección X, es inclinado desde arriba o incluso perpendicular con respecto al cigüeñal, en el que la bancada de la fresadora propiamente dicha está ladeada o muy inclinada o por lo menos marcha en la dirección transversal a lo largo del carro superior sobre el carro de la bancada del portaherramientas.

Si en estos casos se pueden disponer varios porta-herramienta separados uno de otro, pueden trabajar cuatro o más unidades de herramienta simultáneamente en una misma pieza de trabajo.

Adicionalmente, puede presentar una única herramienta una herramienta múltiple, es decir, por ejemplo, dos fresas de disco desplazables, separadas en la dirección Z, que trabajan sólo sincronizadas, por ejemplo, como herramienta tándem. Esto es especialmente conveniente si el cigüeñal a mecanizar presenta dos muñequillas en voladizo, alineadas análogamente, como por ejemplo, los cigüeñales de motores en línea de cuatro cilindros. Puesto que tales herramientas múltiples están acoplados en relación a su movimiento transversal y de rotación, se han de considerar sólo como una única unidad de herramienta.

En el accionamiento a ambos lados del cigüeñal sujeto en el plano de sujeción se han sincronizado los accionamientos de husillo a ambos lados, preferentemente eléctricamente.

Incluso con el mecanizado de la pieza de trabajo mediante un programa de mecanizado, calculado antes del mecanizado y depositado en el control de la máquina se puede corregir posteriormente este programa de mecanizado debido a la medición de la primera pieza acabada.

De forma conocida, a pesar de un mecanizado de una superficie de cilindro exacta, debido a la desviación del cigüeñal en la dirección transversal por las fuerzas de corte el resultado de mecanizado en la práctica es ligeramente no redondo. Esto se trata de compensar fresando un contorno no redondo teórico, debido a la desviación que tiene lugar en la práctica del cigüeñal en la dirección transversal se aproxima en el resultado muy bien a una superficie cilíndrica completa. Puesto que teóricamente, en la determinación del programa de mecanizado sólo se puede tener en cuenta de forma aproximada, el control de la máquina comprende la posibilidad, después de la fabricación de las primeras piezas de prueba, de entrar la falta de redondez existente en relación a la magnitud y a la posición angular, a través de un campo de entrada en el control, que a continuación de forma automática y, preferentemente individualmente para cada muñequilla incluso a través de su longitud axial, regula los movimientos transversales de las medidas de fresado la correspondiente posición angular de la pieza de trabajo.

\newpage

Si dos unidades de fresado, que trabajan y se controlan independientemente una de la otra, mecanizan superficies de mecanizado excéntricas diferentes en el mismo cigüeñal giratorio y accionable, y se debe mantener un valor o zona óptimos para el espesor de viruta, se puede conseguir en determinadas circunstancias sólo un punto de mecanizado, la velocidad de corte máxima deseada, por ejemplo, la dirección de corte del fresado HS.

Para mantener en los otros puntos de mecanizado el espesor de viruta o el espesor de viruta medio en la zona óptima, se debe reducir bajo determinadas circunstancias la velocidad de la fresa, y con ello, acompañado también de la velocidad de corte. Por esta razón, al inicio del mecanizado del muñón, no se desplaza la fresa directamente radialmente hasta la medida teórica, sino que mientras el cigüeñal gira, lentamente, durante una rotación del muñón a mecanizar de 30-90, preferentemente de 50-70º hasta la medida teórica radial. De este modo se mantiene durante el inicio del mecanizado de una muñequilla la especificación con relación al espesor de viruta, y no se aplica al inicio del mecanizado ninguna fuerza transversal elevada inadmisible en la pieza de trabajo. Después de alcanzar la medida teórica radial, se debe mecanizar una revolución completa de la superficie de la muñequilla, preferentemente unos 100º, para llegar a un resultado de mecanizado óptimo.

Si no hay ningún valor óptimo para el espesor de viruta en consideración a la capacidad durante la vida útil de una herramienta, tiene lugar la optimización de las unidades de herramientas independientes en consideración a la velocidad de corte máxima. Estas regularidades, determinadas sobre todo para el mecanizado de fundición gris (GGG60-GGG80), se pueden emplear también para otros materiales de las piezas de trabajo, tales como acero, en las que también otros grupos de materiales de corte, pueden ser también válidos en determinadas circunstancias.

Mediante el empleo adicional de una simetría de corte positiva, en vez de la geometría de corte negativa empleada en el fresado, que sobre todo conduce a la unión con espesores de viruta medios bajos o máximos, sin embargo, lleva a una duración suficiente del medio de corte, a su vez da como resultado una reducción de las fuerzas de corte y en consecuencia también una reducción de las potencias de accionamiento necesarias para la herramienta, que con las relaciones de magnitudes indicadas se encuentran sólo en la mitad a un tercio del fresado interior o del brochado rotativo. También con ello se minimiza -junto a los costes de energía más bajos- los problemas térmicos del accionamiento, que tiene un efecto negativo sobre todo la máquina y minimiza el efecto de resultado de mecanizado.

El fresado de alta velocidad se puede realizar entonces especialmente no sólo en piezas de trabajo no templadas, sino también templadas (por ejemplo, 60 a 62º de dureza Rockwell HRC, especialmente completamente templado). En este caso se emplea preferentemente como material de corte cerámica mezclada o nitruro de boro policristalino, en este último se emplea especialmente nitruro de boro cúbico (CBN). Preferentemente se sinteriza como es usual primeramente una plaquita de corte de metal duro, que presenta cavidades abiertas en la zona de corte, por ejemplo, en la superficie de arranque de viruta y hacia el borde de corte. En estas cavidades del cuerpo base se llena con polvo CBN y a continuación se sinteriza.

No solamente se pueden reforzar los vértices de las plaquitas de corte reversibles, sino también mediante la disposición de varios pellets CBN, uno junto otro, a lo largo de un borde de corte o de un empleo de CBN en forma de barras, se puede reforzar todo un borde de corte. También se pueden utilizar con ello acero o fundición sin templar, incluso mediante fresado.

Estos materiales de corte se pueden emplear también sin agente lubricante-refrigerante, es decir, en seco, lo que ahorra costes de eliminación de residuos y problemas medioambientales.

Con ello es posible en la deformación que se presenta en la fabricación convencional (mecanizado con arranque de viruta antes del templado) de la pieza de trabajo debido al proceso de templado, eliminarla ya durante el mecanizado con arranque de viruta. Puesto que con el fresado de alta velocidad y especialmente con el fresado de alta velocidad en piezas de trabajo templadas, se persiguen calidades de superficie que sean aceptables en estado final de la pieza de trabajo, es con ello posible eliminar el proceso de mecanizado de rectificado basto.

Como especialmente ventajoso ha resultado mantener los siguientes parámetros en el mecanizado de las superficies de muñón y de gualderas en los cigüeñales, que pueden ser de fundición o de acero, y se mecanizan en estado no templado mediante fresa circular exterior, especialmente mediante fresas en forma de disco, con cuchillas en la zona periférica:

- Velocidad de corte en el desbastado: mínimo 180, mejor 250-600 m/min,

- Velocidad de corte en el afinado: mínimo 200, mejor 300-800 m/min,

- Espesor de viruta: 0,05-0,5 mm, especialmente 0,1-0,3 mm.

Como herramienta se emplea, en general, un cuerpo base de herramienta en forma de disco, accionado giratorio con plaquitas de corte reversibles. Para ello las plaquitas de corte se han configurado distintas en cuanto a su aplicación (mecanizado de la superficies frontales en las gualderas, mecanizado de la superficies de recubrimiento en las muñequilla del punto de apoyo principal y puntos de apoyo de las muñequillas, producción de las pasadas inferiores en la transición entre superficies externas en superficies frontales) y también con relación al portaherramientas o a la herramienta:

1

Indicaciones en relación a un cuerpo base de la herramienta

3

Las indicaciones del material base se refieren a los grupos de aplicación ISO conocidos. Con ello se tiene

K10: de 94,2% carburo de wolframio (WC), 5,5% cobalto, (Co) y 0,3%...(Ta/C)

K20: de 93,2% WC, 6% Co y 0,6% Ta/C y 0,2% carburo de titanio (TiC)

La resistencia a la flexión es de 1900 N/m^{2} con K10 y 2000 N/m^{2} con K20.

Los recubrimientos indicados son las uniones por estratos, uno tras otro, en la secuencia indicada del interior hacia el exterior.

e) Ejemplos de realización

Una forma de realización según invención se describe a continuación mediante las figuras, a título ejemplo, en las que muestran:

La figura 1a, una vista frontal de la fresadora,

La figura 1b, una vista lateral de la fresadora según la figura 1a,

La figura 2, una vista lateral de otra fresadora,

La figura 3, una vista lateral de una solución diferente de ella,

La figura 4, una vista frontal con una herramienta tándem,

La figura 5, una vista lateral con una fresa de punta, y

La figura 6, representaciones de detalle de fresa de disco y los puntos de mecanizado en un cigüeñal.

La figura 7, una representación de principio del fresado concurrente en un muñón del cigüeñal,

La figura 8, una representación de principio con mecanizado simultáneo de dos muñequillas distintas,

La figura 9, representación de detalle de dos puntos de mecanizado distintos,

La figura 10, una trayectoria con el mecanizado del muñón,

La figura 11, una representación de la trayectoria durante el fresado del muñón,

La figura 12, la cuchilla de la herramienta en una representación de principio,

Las figuras 13 y 14, planos definidos en el sistema de referencia de la herramienta,

Las figuras 15 y 16, el ángulo de posición de la herramienta en el sistema de referencia de la herramienta, en el ejemplo de una cuchilla de corte para el torneado longitudinal (figura 15) y el refrentado (figura 16),

La figura 17, una sección del cabezal de la cuchilla de fresado,

Las figuras 18a-18f, secciones de la herramienta del cabezal de fresado según la figura 17,

La figura 19a muestra el empleo de una plaquita de la gualdera, vista en la dirección Y.

La figura 19b, el empleo de una plaquita de muñón en la dirección visual Y.

La fresadora representada en las figuras 1a y 1b comprende una bancada 20, con una bandeja de viruta 34, y un transportador de viruta 45 colocado en ellas. A través de la bandeja de viruta 34 se han montado separados en la dirección Z dos husillos 23, 24 de los cuales por lo menos un husillo 24 es desplazable en la dirección Z.

Los husillos llevan a su vez platos de sujeción 21, 22 alineados uno contra el otro, que se pueden accionar de manera rotativa y su rotación está sincronizada electrónicamente entre ellos.

Entre los platos de sujeción 21, 22 se ha sujetado un cigüeñal 1, que está sujeto por el plato de sujeción 21 en su muñón final y por el plato de sujeción 22 en su muñón final, es decir, en el eje central MA del cigüeñal 1, el cual de este modo coincide con el cigüeñal 1. Las superficies de la banda, es decir la superficies periféricas en la brida de cojinete final y del muñón del cojinete final, están para ello preparadas, especialmente con arranque de viruta y adicionalmente para la colocación del cigüeñal en el plato de sujeción en la superficies de apoyo correspondiente una posición de rotación definida preparada en el cigüeñal.

Puesto que los husillos 23, 24 no sólo accionan de forma rotativa el cigüeñal, sino que también se pueden posicionar en su posición de rotación (eje C formado), se puede llevar el cigüeñal 1 allí sujeto durante el mecanizado a la posición de giro deseada, y éste con una velocidad definida.

En la dirección visual de la figura 1a, detrás de la bandeja de viruta 34, inclinada hacia atrás se ha dispuesto en la bancada 20 de la fresadora guías Z 33, sobre las que se pueden desplazar carros de bancada 29, 30 de los portaherramientas 25, 26 visibles en la figura 1a.

Sobre cada carro de bancada 29, 30 se desplaza un carro superior 27, 28, que puede accionar una fresa de disco 5, 6 alrededor del eje paralelo al eje Z.

El carro superior 27, 28 se puede desplazar para ello con una pendiente esencialmente fuerte desde arriba, con un ángulo menor de 45º respecto a la vertical, en la dirección X sobre el eje central MA. Las guías X entre el carro superior 27, 28 y el carro inferior 29, 30 coinciden preferentemente con la unión del centro de la fresa de disco 5 o 6 y el eje MA.

Para poder mecanizar con una fresadora con una fresa de disco dentado exteriormente el perímetro de una muñequilla H1, H2 sobre todo la periferia, debe realizar el cigüeñal 1 sujeto en el eje central MA durante el mecanizado por lo menos una rotación completa.

Como se puede seguir mejor mediante la figura 1a, se siguen permanentemente en la dirección X la rotación del cigüeñal 1 con ayuda del portaherramientas 25, 26 las fresas de disco 5, que se encuentran simultáneamente en uso en los diferentes puntos de mecanizado.

Como más tarde se explicará en detalle son los desplazamientos de los portaherramientas 25, 26 independientes indirectamente entre sí, ya que dependen de la rotación del cigüeñal mecanizado conjuntamente y de la geometría de la superficie excéntrica a mecanizar.

Si para ello, la optimización del mecanizado se debe llevar a cabo mediante soportes controlables independientemente, por ejemplo, en consideración a un determinado espesor de viruta, se desplaza en las fresas de disco 5, 6 no sólo en dirección X, sino también giran en su mayor parte también con número de revoluciones distintas adaptado permanentemente.

Las fresas 5, 6, así como también los soportes 25, 26 y el control de la máquina que gobierna conjuntamente la rotación de los husillos, es decir, del cigüeñal 1, se pueden corregir adicionalmente a través del campo de entrada 36 en la máquina con motivo del resultado de mecanizado averiguado en la práctica de las primeras piezas de una serie de piezas de trabajo con valores de corrección.

\newpage

En la figura 1b se encuentran los portaherramientas 25, 26 y con ello también las secciones de desplazamiento de las fresas 5, 6 así como de los carros superior 27, 28 alineados en dirección visual.

En cambio, en la figura 2 -cuyo objeto no pertenece a la presente patente- se ha representado otra configuración de la máquina, donde al contrario de la figura 1b, los soportes 25, 26 montados de manera análoga con relación al plano central ME, concretamente el carro vertical, está dispuesto simétrico a través del eje del husillo. Las direcciones de desplazamiento de las fresas 5, 6 en la dirección X de la pieza de trabajo se han montado de tal manera que forma una V.

Debido al diámetro relativamente grande de las fresadoras con 5, 6 es con ello posible un trabajo simultáneo de la fresa de disco 5, 6 en diferente disposiciones axiales del cigüeñal, y adicionalmente se pueden disponer en dirección visual de la figura 2, detrás de los portaherramientas 25, 26 portaherramientas 25', 26' separados axialmente de los mismos. Mediante el mecanizado simultáneo posible en el cigüeñal mediante cuatro fresas de disco 5, 5', 6, 6' son posibles tiempos de mecanizado cortos para cigüeñales y piezas similares.

La figura 3 -cuyo objeto no pertenece a la presente patente- muestra, vista en la misma dirección visual de la figura 1, concretamente en dirección Z, otra estructura de máquina, en la que los soportes 25, 26 atacan desde el lado opuesto en la pieza de trabajo. Las direcciones de desplazamiento de las dos fresas de disco 5, 6 se encuentran para ello en una línea, que discurre a través del eje del husillo, y está para ello asimismo fuertemente inclinada con relación a la vertical como en la solución según la figura 1b. En la bancada inclinada se encuentra un soportes 25 por encima y otro soporte 26 por debajo de los husillos 23, 24.

También con esta configuración de máquina se pueden disponer en la dirección visual de la figura 3, detrás de los soportes 25, 26, otros soportes iguales separados parcialmente, de tal manera que en este caso pueden atacar más de dos, por ejemplo, cuatro, incluso seis fresas controlables, independientes una de la otra a la pieza de trabajo.

La figura 4 muestra una representación similar a la de la figura 1a, pudiéndose reconocer 3 fresas de disco. De las tres fresas de disco se han acoplado, sin embargo, dos a una herramienta múltiple 42, estando separadas axialmente las dos fresas de disco, que corresponden a portaherramientas 26, y están unidas fijamente entre sí, y se accionan conjuntamente por este soporte 26. De este modo, se pueden mecanizar los puntos de mecanizado alineados en la dirección Z de la segunda y tercera muñequilla del cigüeñal para un motor en línea de cuatro cilindros.

La máquina de la figura 4 muestra de este modo tres fresas de disco, pero solamente dos unidades de fresado se pueden controlar independientemente una de la otra.

La figura 5 -cuyo objeto no pertenece a la presente patente- muestra una vista lateral de una fresadora similar a la figura 2. Para ello el soportes 25 se ha construido idéntico al de la figura 2, es decir, equipado con una fresa de disco, que se pueda accionar alrededor de un eje paralelo giratorio a la dirección central, es decir para ello al husillo.

Para ello se desplaza el punto central de la fresa de disco 5 en la dirección X, es decir, paralelamente a las guías X entre el carro de bancada 29 y el carro superior 27, en un plano, que transcurre por encima del eje del husillo. De ello resulta una forma constructiva más compacta de la fresadora gracias a un porta-herramientas de altura más reducida.

Al contrario de ello, el portaherramientas 26, que análogamente al soporte 25 comprende un carro inferior 30 y un carro superior 28, lleva una fresa de punta 37, cuyo eje transcurre transversalmente al eje del husillo. Esta fresa de punta 37 está montada inclinable en el soporte superior 28 alrededor de la dirección Z, es decir, el eje del husillo. Con ello es posible el mecanizado de superficies laterales excéntricas, por ejemplo, el mecanizado de una muñequilla del cigüeñal sujetado centralmente, mientras que durante la rotación lenta del cigüeñal, la fresa de punta 37, mediante la inclinación con relación al carro superior 28 y desplazamiento en la dirección X, sigue permanentemente el carro inferior 30.

El lugar del movimiento de desplazamiento del acceso de junta con el carro superior 28 en la dirección X es también posible una integración adicional, es decir, casi una integración del carro superior 28 con relación al carro inferior 30, para la compensación en la dirección X.

La máquina representada en la figura 5 se puede equipar en vez de fresas de disco y fresas de punta exclusivamente con fresas de punta, lo que por lo demás también es válido para todas las formas de máquina según la presente invención.

La figura 6 muestra las superficies a mecanizar típicamente en un cigüeñal y el equipamiento previsto para ello de los cuerpos base 5a, 6a, 7a de las fresas de corte 5 a 6 con plaquitas de corte intercambiables:

En la figura 6a se han dispuesto las plaquitas de gualdera 39 para el mecanizado de las superficies laterales de gualdera 3 a ambos lados en las superficies frontales del cuerpo base 6a en forma de disco con una fresa de disco 6, sobresaliendo las plaquitas de gualdera 39 naturalmente también de forma radial sobre el cuerpo base 6a.

Mediante la disposición a ambos lados de las plaquitas de gualdera, el cuerpo base 6a se puede mecanizar tanto la superficie se gualdera izquierda como también la derecha 3 y 3'.

La disposición de las plaquitas de gualdera 39 en un cuerpo base propio 6a es recomendable, ya que éste, debido al elevado volumen de desprendimientos de viruta en las superficies laterales de la gualdera 3, 3' se desgasta más rápidamente, que por ejemplo, las plaquitas del muñón 40, y se deben cambiar. Éstas se han dispuesto en la figura 6a en la superficie periférica de un cuerpo base 5a en forma de disco 5 en dos pistas separadas parcialmente, que se solapan en la dirección Z y sobresalen en la dirección Z, también en el correspondiente lado exterior sobre el cuerpo base 5a.

Con una fresa de disco 5 de esta clase, que está equipada exclusivamente con plaquitas de muñón 40, se mecanizan exclusivamente las superficies laterales, por ejemplo, la superficie de muñequilla 16. Con una fresa de disco 5 de esta clase según la figura 6a se puede mecanizar -mediante desplazamiento controlado adicional de la fresa de disco 5 en la dirección Z- también una superficie de muñón 16, que en la dirección Z es claramente más ancha que la anchura de la fresa de disco 5. Mediante la pista de mecanizado en espiral, se limitan los salientes anulares entre zonas de mecanizado separadas esencialmente de una superficie de muñón 16.

Otra solución se muestra en la figura 6b. También allí se han dispuesto las plaquitas de gualdera 39 en un cuerpo base 7a propio de una fresa. Para el mecanizado de la superficie de muñón 16 y las entallas 15 a ambos lados se han previsto dos fresas de disco separadas 5, 6 para la mitad izquierda o derecha de la superficie del muñón:

Para ello, se encuentran sobre cada uno de los cuerpos base 5a y 6b plaquitas de muñón 40 colocadas en la periferia, mientras que en la superficie frontal del cuerpo base, es decir, para la mitad derecha en +Z y la mitad izquierda en dirección -Z, plaquitas de entalla 41 para la producción de la entalla inferior 15 y 15'. Las plaquitas de entalla inferior 41 se encuentran sobresaliendo, naturalmente, de forma radial por encima del cuerpo base 5a y 6a. La anchura de mecanizado de las dos fresas 5, 6 en la dirección Z, es tan grande que se solapan en el centro del muñón las zonas de mecanizado. Para no tener ningún saliente anular, se han configurado en este caso en las plaquitas de muñón 40 hacia el centro de la muñequilla ligeramente en declive, es decir, biseladas o incluso redondeadas, para generar el centro del punto de apoyo en vez de un escalonado pronunciado sólo una elevación redondeadas.

La figura 7 muestra en la dirección visual del eje Z, la situación básica del mecanizado de una superficie periférica, por ejemplo, del muñón de un cigüeñal, pero también de una superficie periférica no circular, mediante fresado exterior. Una ampliación del punto de mecanizado se ha representado en la parte derecha de la figura 7.

La pieza de trabajo debe mecanizarse desde la dimensión bruta mayor a la dimensión bruta menor.

Para ello se encuentran las cuchillas S, de las cuales sólo se ha dibujado una, sobresaliendo del cuerpo base de la herramienta, para poder originar esta remoción de material. El cuerpo base de la herramienta se puede desplazar de manera definida en la dirección X y rota en el sentido contrario a las agujas del reloj. Puesto que el fresado debe realizarse en el mismo sentido de marcha, la herramienta rota en el sentido de las agujas del reloj, de tal manera que en el punto de mecanizado la herramienta y la pieza de trabajo se mueven en el mismo sentido.

Como muestra la representación ampliada, la nueva cuchilla S generará una viruta 1, que está limitada por dos segmentos de arco convexos y uno cóncavo en la sección transversal, y posee la forma de un triángulo irregular plano.

Para ello, el lado cóncavo está generado por el corte anterior, y el lado convexo está generado por el nuevo corte S. El flanco convexo corto es la longitud \Deltal_{u} medida a lo largo del perímetro de la pieza derivada, es decir, la longitud periférica entre la incidencia de dos cuchillas de la herramienta dispuestas una tras otra en el perímetro de la pieza de trabajo.

En la práctica, la viruta 1 no mantiene, naturalmente, la forma vista en la figura 7, sino que, debido a la desviación en la superficie de arranque de viruta de la cuchilla, se enrolla en forma de espiral.

En la figura 7 se puede ver que el corte de la viruta 2 -vista en el sentido de marcha del corte- primeramente aumenta rápidamente en su espesor de viruta, por ejemplo, h1 hasta el espesor de viruta máximo h_{max}. Desde allí decrece el espesor de viruta relativamente de forma lenta y de manera continua hasta el final (por ejemplo, h_{x}).

De esta representación se puede ver -si la diferencia entre la dimensión bruta y la dimensión final permanece y la velocidad de rotación de la pieza de trabajo asimismo permanece- que una reducción de la velocidad de rotación de la herramienta origina una ampliación de la separación de corte \Deltal_{u} y con ello también una ampliación de h_{max}.

La figura 8 representa -nuevamente visto en la dirección Z- por ejemplo, un cigüeñal para un motor en línea de 6 cilindros, con tres muñequillas H1-H3, posicionadas de distinta manera en su posición de rotación con relación al apoyo central ML.

En este cigüeñal se han dispuesto -en diferentes posiciones axiales- dos herramientas separadas, por ejemplo, fresas exteriores en forma de disco (WZ1, WZ2). Una de las herramientas podrían mecanizar, por ejemplo, la muñequilla H1, y la otra la muñequilla H2, como se representa en la figura 8, pero asimismo una de las herramientas podría mecanizar una muñequilla, y la otra herramienta las superficies frontales de una gualdera.

\newpage

Con el reposo del cigüeñal, tiene lugar el mecanizado en la otra posición axial de una superficie, sea de una muñequilla H o de un apoyo central ML, aunque no se puede conseguir ningún progreso de mecanizado, también tiene lugar el mecanizado de la superficie de la gualdera con el cigüeñal giratorio.

Con ello resultan -al inicio del mecanizado de la gualdera, en la posición del cigüeñal representado en la figura 8, y seguidamente continúa girando el cigüeñal- trayectorias de corte s_{a}, s_{b}, s_{m}, s_{x} de las cuales se han representado algunas en la figura 2.

Como se puede ver, tienen estas trayectorias de corte -debido a la marcha en el mismo sentido de la fresa- con la rotación de la pieza de trabajo, en su inicio una distancia mayor entre ellas que en su final, es decir, el punto de salida de la cuchilla de la superficie lateral de la gualdera.

La figura 9 muestra las relaciones cuando dos herramientas separadas WZ1, WZ2 mecanizan dos muñequillas distintas H1, H2 simultáneamente. Las herramientas WZ1 y WZ2 se pueden desplazar de manera definida independientemente entre ellas en la dirección X y controlar su velocidad de rotación. La magnitud asociativa es, sin embargo, la rotación del cigüeñal accionado giratorio asimismo controlado alrededor del apoyo central como pieza de trabajo, que en determinadas operaciones de trabajo también se puede detener.

En la situación representada en la figura 9 se encuentra la muñequilla H2 en una línea con el apoyo central ML1 y el punto central M_{1} y M_{2} de las herramientas WZ1 o WZ2. La muñequilla H1 está desplazada con relación al apoyo central unos 120º en el sentido de las agujas del reloj.

Si -como se ha indicado- las herramientas WZ1 y WZ2 rotan cada una de ellas en el sentido contrario a las agujas del reloj y el cigüeñal -como se ha dibujado en el apoyo central ML- en el sentido de las agujas del reloj se fresa en la muñequilla H1 en el procedimiento concurrente, lo que es deseable debido a los motivos anteriormente indicados.

En la muñequilla H2 se podría dar la impresión de que se trata de un fresado no concurrente, ya que la herramienta WZ2 en este punto se desplaza hacia abajo, pero la muñequilla H2 hacia arriba.

Del desplazamiento absoluto de las muñequillas no depende el juicio de si es fresado concurrente o no concurrente, sino de que la muñequilla H2 realiza con relación a su punto central una rotación, que su superficie, en el punto de mecanizado, se puede mover siempre en el mismo sentido que la fresa.

La muñequilla H2, que en la figura 9 se desplaza hacia arriba -considerado de manera absoluta- rueda aparentemente a lo largo de la herramienta WZ2 hacia arriba, de tal manera que con relación al centro de la muñequilla H2 tiene lugar una rotación de la muñequilla en el sentido de las agujas del reloj, y con ello en el punto de mecanizado existe de facto una marcha en el mismo sentido.

La figura 9 muestra la relación forzosa existente entre el mecanizado en las dos muñequillas H1 y H2, que se tiene que considerar sobre todo en la optimización de varios procesos de mecanizado que se desarrollan simultáneamente en consideración a, por ejemplo, un determinado grueso de viruta.

Si suponemos que la fresa WZ2 en relación al cigüeñal 1 -del cual en la figura 9 sólo se ha representado el apoyo central ML y las dos muñequillas H1 y H2 mecanizados en aquel momento para una mayor claridad- giran tan rápidamente entre ellos, que entre el ataque de dos cuchillas de la herramienta WZ2 en la muñequilla H2, el cigüeñal continuaría girando en el ángulo \Delta\alpha. Puesto que en la figura 9l el centro de la muñequilla H2 y el centro del cigüeñal, es decir, del apoyo central ML, se encuentran en una línea con el centro M2 de la herramienta WZ2, origina el ángulo de giro \Delta\alpha un desplazamiento a2 del punto de referencia de las nuevas cuchillas con relación a la cuchilla antigua, que discurre casi exactamente en la dirección Y.

De este modo debe tener lugar sólo un componente X muy reducida x_{2} por el correspondiente desplazamiento X de la herramienta WZ2, y de la distancia de corte resultante \Deltal_{u2} debido a una sección transversal de viruta, cuyo espesor debe corresponder al espesor óptimo de viruta.

En el punto de mecanizado de la muñequilla H_{1} debe ser asimismo posible conseguir el mismo espesor de viruta. También el centro de la muñequilla H_{1} supuesto el mismo número de revoluciones del mismo diámetro de la herramienta WZ1 y WZ2- ha girado un ángulo \Delta\alpha con relación al centro de la muñequilla, hasta que la cuchilla de la herramienta WZ1 llega al ataque. El desplazamiento a_{1} originado en el punto de mecanizado con ello es mayor que a_{2} de forma despreciable, ya que la distancia desde el centro del apoyo central ML al punto de mecanizado en la muñequilla H_{1} es ligeramente mayor que al centro de la muñequilla H_{1}. Este desplazamiento a1 posee en un componente x1 marcado en la dirección X, que se debe compensar mediante el correspondiente desplazamiento de la herramienta WZ1 de la dirección X. De este modo permanece de a1 sólo una parte relativamente pequeña como separación de corte \Deltal_{u1} en la dirección Y. Esto proporcionaría la viruta mas delgada representada a la derecha de la figura 9 con un espesor máximo de sólo h_{1max}, que es mucho menor que el espesor de viruta óptimo.

Para llegar en este punto de mecanizado al espesor de viruta óptimo, se debe reducir la velocidad de la herramienta WZ1 con relación a la velocidad de WZ2, de tal manera que la separación de corte \Deltal_{u1} aumente hasta tal punto que se alcanza el espesor de viruta deseado también en la muñequilla H1. Con ello es necesario una reducción de la velocidad de la herramienta WZ1 a aproximadamente un 30% de la velocidad de la herramienta WZ2.

Además del primer objetivo de optimización descrito, de un espesor de viruta determinado -medio o máximo- podría ser el objetivo de optimización secundario una relación de corte, que no debería superar un corredor objetivo predeterminado o un valor máximo.

En el primer caso esto llevaría en el caso de mecanizado representado en la figura 9 a que el mecanizado de la muñequilla H2, las velocidades de la pieza de trabajo y de la herramienta WZ2 permanezcan en una relación de tal manera que en la muñequilla H2 se mantenga el espesor de viruta deseado, simplemente de tal manera que la velocidad de la herramienta WZ2 se mueva en el extremo superior de la anchura de banda predeterminada para la velocidad de corte. Con ello resulta también un incremento de la velocidad de la herramienta WZ1, con lo cual la velocidad de corte en la muñequilla H1 se debe encontrar todavía dentro de la anchura de banda preindicada para la relación de corte.

Con la indicación de un límite superior para la velocidad de corte, en cambio, se entraría el límite superior en el mecanizado en la muñequilla H_{2}, que posee la velocidad de corte más elevada con relación al mecanizado en la muñequilla H_{1}, de tal manera que, de este modo, se mantendría un límite superior absoluto automáticamente de la velocidad de corte en los puntos de mecanizado existentes.

En el mecanizado simultáneo en más de dos puntos en un cigüeñal, se emplearán de forma análoga el criterio limitador con los valores absolutos máximos o mínimo, siempre en el punto de mecanizado con el valor relativo máximo o mínimo correspondiente.

Con el empleo de los anchos de banda predeterminados de determinadas parámetros de corte, puede ser que no sea posible para todos los puntos de mecanizado el mantenimiento de esta anchura de banda. En este caso hay que ampliar la zona de anchura de banda predeterminada o se debe indicar unos parámetros de optimización de tercer rango. Esta tercera magnitud de optimización podría ser, por ejemplo, la longitud de viruta (sobre todo en el mecanizado de superficies laterales de la gualdera).

Las dependencias recíprocas, representadas en la figura 9, para el mantenimiento de un espesor de viruta determinado se presentan intensamente si uno de varios puntos de mecanizado simultáneos del cigüeñal es el mecanizado de una superficie frontal de una gualdera, como se representa en la figura 10. La representación de la figura 10 muestra un cigüeñal, por ejemplo, para un motor en línea de cuatro cilindros, en el que se encuentran en dirección radial opuestas las muñequillas H1 y H2 con relación al apoyo central ML.

Si en la posición representada en la figura 10, con el mecanizado de la superficie de la gualdera 3 se empezase mediante la herramienta WZ, continuaría girando el cigüeñal alrededor del centro del apoyo central ML en el sentido indicado (en el sentido de las agujas del reloj), mientras que la herramienta WZ giraría en el sentido contrario a las agujas del reloj, para conseguir el fresado concurrente.

En la superficies de la gualdera 3 se han dibujado algunas de las trayectorias de corte resultante con ello s_{a}, s_{b}, s_{m}, s_{x}.

Debido a la rotación simultánea del cigüeñal, resultan con ello secciones transversales de viruta, que en el inicio de la viruta es claramente mayor que en el final de la viruta, y además, las virutas se diferencian fuertemente en la longitud, en función de la posición correspondiente de la trayectoria de corte de la superficie de la gualdera 3.

A una rotación del cigüeñal, en general, no se puede renunciar completamente, ya que, de lo contrario, un mecanizado que tiene lugar precisamente en otro punto del cigüeñal de una muñequilla no podría producir un progreso de mecanizado.

Si de este modo tiene lugar en un cigüeñal al mismo tiempo varias superficies laterales de gualdera o una superficie lateral de gualdera al mismo tiempo con el mecanizado de una muñequilla, se presentan las discrepancias representadas en el ejemplo de la figura 9 de los espesores de viruta entre los diferentes puntos de mecanizado con igual número de revoluciones y diámetros de todas las herramientas, de tal manera que se tiene que variar intensamente la velocidad y/o el mecanizado de la gualdera también el desplazamiento en la dirección transversal, es decir, en la dirección X por la fresa para cada fase del mecanizado simultáneamente y en todos los puntos de mecanizado mantener el espesor de viruta óptimo deseado.

La figura 11 muestra como se procede al inicio del mecanizado de la superficie exterior, por ejemplo, de una muñequilla cuidando la pieza de trabajo como sigue:

La fresa se aproxima a pesar de la rotación de la pieza de trabajo relativamente lenta hasta la dimensión teórica radial. Una aproximación radial demasiado rápida, no sólo incrementaría de forma inadmisible el espesor de la viruta, sino que, sobre todo -debido a la longitud de viruta grande, por el arco de abrazado entre una fresa exterior en forma disco, que rota alrededor del eje paralelo al eje de la muñequilla, y el punto de mecanizado momentánea- actúa también las fuerzas transversales correlativas, que se introducen en la pieza de trabajo, serían relativamente elevadas.

Como muestra la figura 11, se desplaza la fresa tan lentamente hacia delante con relación al centro de la muñequilla a mecanizar que la medida existente sólo se capta después de un ángulo de entrada de aproximadamente 50-70, preferentemente unos 60º del perímetro de muñequilla, mediante la fresa. Desde este punto se debe desbastar una rotación completa de la muñequilla a mecanizar, preferentemente algo más, unos 370º, para conseguir una rotación óptima del contorno real al contorno teórico del muñón. La salida de la fresa puede realizarse directamente de forma radial.

Adicionalmente, en la figura 11, a lo largo de las trayectorias de mecanizado, se han dispuesto puntos de corrección, con un ángulo intermedio comprendido entre 10-15º hasta el centro de la muñequilla.

Después de la producción de las primera pieza de una serie a mecanizar, se puede medir la aproximación del contorno periférico real en el contorno periférico teórico y por la variación de cada uno de los puntos de corrección -mediante la entrada correspondiente de valores de corrección para los diversos puntos de corrección en el mando de la máquina- se corrigen implícitamente posteriormente el contorno real conseguido.

En la figura 10 se ha aplanado el contorno periférico de la gualdera en un punto liso. Parcialmente se ha mecanizado también el contorno periférico de la superficie de la gualdera mediante fresado exterior. Con el fresado exterior según la invención, no sólo se puede conseguir -mediante el mando correspondiente de la posición de giro, es decir, la velocidad de rotación del cigüeñal en relación al desplazamiento X de la fresa- cada entrada de contorno deseado (por consiguiente curvado hacia el exterior), sino también planos, por ejemplo, aplanados que se encuentra tangenciales al apoyo central ML del cigüeñal. Tales fresados planos se necesitan para una sujeción posterior, por ejemplo, de contrapesos o también para el equilibrado de cigüeñales, directamente en la sujeción del mecanizado con arranque de viruta.

Incluso los contornos periféricos cóncavos, es decir, profundos, se pueden también producir siempre que el radio de curvatura de los mismos sea mayor que el radio de la fresa exterior en forma disco.

Para ello muestra la figura 12 un corte por una herramienta WZ de arranque de viruta, por ejemplo, una cuchilla de corte, siendo válidas una mayor parte de las designaciones y ángulos, tanto para el torneado como también para el fresado. Con ello la cuchilla, se forma, por ejemplo, por el filo principal S, mediante el cual se forman mediante la superficies de arranque de viruta A_{\gamma}; así como el borde formado por el flanco principal A_{\alpha} y el filo secundario S' por la superficie de arranque de viruta A'_{\gamma} y la superficie libre secundaria A'_{\alpha}. El filo S, dibujado puntiagudo en la figura 12 no es en la práctica completamente puntiagudo, sino que posee un cierto redondeo, el redondeo del borde de corte SKV, para evitar una ruptura del borde de corte.

En las figuras 13 y 14 se definen diferentes direcciones y planos con relación a la herramienta.

Para ello, el plano de referencia de la herramienta P_{r} es un plano a través del punto de corte seleccionado, y concretamente perpendicular a la dirección de corte supuesta. El plano de referencia de la herramienta P_{r} se ha elegido de tal manera que ésta tiene lugar paralela o perpendicularmente a un eje de la herramienta. Una determinación debe realizarse para cada tipo de herramienta individualmente. Con las cuchilla de corte, el plano de referencia de la herramienta P_{r} es un plano paralelo a la superficie de apoyo del muñón con herramientas de corte convencionales, con herramientas de fresado convencionales un plano, que contiene el eje de la herramienta de fresado.

El plano de trabajo supuesto P_{f} es un plano a través del cual el punto de corte seleccionado se encuentra perpendicular al nivel de referencia de la herramienta P_{r} y paralelo a la dirección de desplazamiento aceptado.

El plano de retorno de la herramienta P_{p} es un plano a través del punto de corte seleccionado, perpendicular al nivel de referencia de la herramienta P_{r} y perpendicular al plano de trabajo tomado P_{f}, P_{r}, P_{p} y P_{f} representan con ello un sistema de coordenadas a través del punto de corte tomado.

El plano de corte de la herramienta P_{s} (véase figura 14) es un plano a través del punto de corte, tangencial al filo S y perpendicular al plano de referencia de la herramienta P_{r}. Si la cuchilla de la herramienta S se encuentra perpendicular a la dirección de avance, coinciden los planos de corte de la herramienta P_{s} y el plano de empuje P_{p}.

El plano ortogonal la herramienta P_{0} es un plano a través del punto de corte, perpendicular al plano de referencia de la herramienta P_{r} y perpendicular al plano de corte de la herramienta P_{s}. Si de este modo, el filo de la herramienta S se encuentra perpendicular a la dirección de avance, coinciden los planos ortogonales de la herramienta P_{0} y el plano de trabajo P_{f}.

De las figuras 15 y 16, se puede ver separado para el torneado longitudinal y el refrentado - la orientación de los diferentes cortes de herramienta con relación a la pieza de trabajo. En esta vista, la herramienta tiene en su punto de corte un ángulo de herramientas \varepsilon_{r}, entre el plano de corte de herramienta P_{s} del filo principal y el plano de corte de la herramienta P'_{s} del filo secundario, medido en el plano de referencia de la herramienta P_{r}.

Para ello se encuentra el filo principal en un ángulo de ajuste de herramienta \kappa_{r} entre el lado de corte herramienta P_{s} y el plano de trabajo tomado P_{f} medido en el plano de referencia herramienta P_{r}.

En las figuras 18a-18f se puede ver directamente la posición de los diferentes secciones y vistas con relación a la pieza de las figuras 15 y 16.

Los ángulos relevantes son:

- Ángulo de arranque de viruta lateral de la herramienta \gamma_{f}: ángulo entre la superficie arranque de viruta A_{\gamma} y el plano de referencia de la herramienta P_{r}, medido en el plano de trabajo P_{f};

- Ángulo de arranque de viruta posterior \gamma_{p} ángulo entre la superficie arranque de viruta A_{\gamma}; y el plano de referencia de la herramienta P_{r}, medido en el plano posterior de la herramienta P_{p};

- Ángulo de arranque de viruta normal de la herramienta \gamma_{n}: ángulo entre la superficie de arranque de viruta A_{\gamma} y el plano de referencia de la herramienta P_{r} medido en el plano normal de corte de la herramienta P_{n}; el valor de este ángulo \gamma_{n} (positivo o negativo) se denomina generalmente como "geometría de corte positiva/negativa".

- Ángulo de inclinación de la herramienta \lambda_{s} (figura 12e): ángulo entre el filo S y el plano de referencia de la herramienta P_{r}, medido en el plano de corte de la herramienta P_{s}.

Esté ángulo de inclinación de la herramienta \lambda_{s} es un ángulo agudo, cuya punta se dirige al vértice de corte. Es positivo si el filo, visto desde el vértice de corte, se encuentra en el lado apartado de la dirección de corte supuesta del plano de referencia de la herramienta P_{r}.

Con \alpha se designa en general el ángulo de incidencia de un filo.

La figura 19 muestra una plaquita de gualdera, que está atornillada en el cuerpo base en forma de disco de la fresa -preferentemente a ambos lados- y con ello sobresale, tanto radial como también frontalmente, por encima del cuerpo base. Para extraer materiales de la superficie frontal de la gualdera, con la fresa rotativa se desplaza ésta en el sentido X, es decir radial a la pieza de trabajo, como sentido de desplazamiento. Para ello se encuentran la plaquita de gualdera en forma de plaquita con su plano, el plano de corte de la herramienta P_{s} en un pequeño ángulo \kappa con relación al plano de trabajo P_{f}, que se compone de la dirección de avance (dirección X) y del plano X-Y que se encuentra en la dirección de corte. Con ello a sobresale del cuerpo base hacia el exterior el borde de la plaquita de corte del cuerpo base con el corte redondeado con un radio en el vértice R de aproximadamente 1,6 mm y forma el punto más adelantado con relación a cuerpo base de la fresa.

Cuanto mayor sea el ángulo \kappa tendrá más ondulada será la superficie frontal de la gualdera mecanizada, como se puede ver en la parte ya mecanizada de la figura 19.

Para poder mecanizar toda la superficie frontal de una gualdera, es necesario, además del avance en la dirección X de la fresa representado en la figura 19a, una rotación adicional del cigüeñal, si, por ejemplo, la superficie de la gualdera se debe mecanizar hasta la muñequilla H_{2} y alrededor de esta.

Con una plaquita de gualdera como se representa en la figura 19a, se designe como longitud de la plaquita de corte la extensión de la plaquita en dirección tangencial del cuerpo base de la herramienta en forma de disco y como espesor la extensión en la dirección axial de la dirección más próxima de la plaquita de corte.

La figura 19b muestra en la misma dirección visual que la figura 19a el mecanizado de la superficie exterior de un muñón del cigüeñal mediante una plaquita de muñón. Con una plaquita de esta clase, se entiende como longitud y anchura los lados vistos en la figura 19b, entendiéndose como plaquita del muñón, en general, plaquitas de corte cuadradas, que de este modo se pueden colocar cuatro veces, una tras otra.

Las plaquitas de muñón se pueden colocar en el cuerpo base de la fresa de disco, con su borde de corte exterior con un ángulo que difiera de la dirección Z dentro del plano Z-X, si al mismo tiempo se proporciona una desviación de la dirección Z dentro del plano Z-Y.

Claims (12)

1. Fresadora para el mecanizado de piezas de trabajo con superficies frontales o laterales excéntricas para la sujeción, por ejemplo, de un cigüeñal provista de

- una bancada (20),

- dos platos de sujeción (21, 22) alineados uno contra el otro para el alojamiento de la pieza de trabajo, de las cuales, por lo menos una, se puede accionar mediante un husillo (23) y es posicionable (eje C_{1}),

- un portaherramientas (25) desplazable transversalmente al eje Z, que lleva una fresa accionables rotativa, así como

- un mando (35),

en el que

- existen varios portaherramientas (25, 26), que independientemente uno del otro en cuanto a la revolución de la fresa, así como también al desplazamiento en dirección transversal, se pueden controlar en función de un desplazamiento de la pieza de trabajo y

- se pilota el control (35) así como la rotación de la pieza de trabajo, también en desplazamiento transversal del portaherramientas (25, 26) y la rotación de la fresa, y

- las guías lineales en la dirección X para los dos portaherramientas (25, 26) que están alineados uno tras otro en la dirección Z.

2. Fresadora, según la reivindicación 1, caracterizada porque los platos de sujeción (21, 22) para el alojamiento del cigüeñal (1) están configurados como pieza de trabajo en la brida final del lado frontal, por una parte, y la brida frontal, por otra, y especialmente para el mecanizado del cigüeñal en los que el cigüeñal está sujeto en los platos de sujeción (21, 22) en su eje central, es decir, el eje del apoyo central (ML).

3. Fresadora, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el mando (25) controla la rotación de la prensa y el movimiento transversal del portaherramientas (25, 26) en función del desplazamiento axial o posicionado de la pieza de trabajo, y/o el mando (35) permite la entrada de varios valores de corrección dispuestos sobre la periferia de una superficie lateral cilíndrica a fabricar.

4. Fresadora, según una de las reivindicaciones 2-3, caracterizada porque la fresa es una fresa exterior, especialmente la fresa exterior de una fresa de disco (5, 6) rotativa alrededor de un eje paralelo al eje Z, con cuchillas en su zona de transferencia entre su perímetro exterior y su superficie frontal o la fresa exterior es una fresa de punta (37), que está alineada transversal al eje Z con relación a la pieza de trabajo, siendo especialmente la fresa de punta (37) inclinable alrededor de un eje C_{3} que discurre en paralelo al eje Z.

5. Fresadora, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque por lo menos uno de los soportes (25, 26) es desplazable en la dirección Z , y especialmente el mando (35) controla también la desplazabilidad de los portaherramientas (25 o 26) en la dirección Z.

6. Fresadora, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la velocidad de la fresa de disco (5, 6) es un múltiplo, especialmente más de 10 veces, la velocidad de la pieza de trabajo, y/o una velocidad de la pieza de trabajo que es menor de 60, preferentemente menor de 30 revoluciones/minuto.

7. Fresadora, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las cuchillas de la fresa presentan una geometría de corte positiva.

8. Fresadora, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la fresadora (2) comprende portaherramientas (25, 26), que están dispuestos por encima del eje del husillo (MA).

9. Fresadora, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las guías lineales están dispuestas en la dirección X para los dos portaherramientas (25, 26) formando un ángulo menor de 45º con relación al plano central (ME).

10. Fresadora, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la fresadora presenta 4 portaherramientas (25, 26, 25', 26'), de las cuales los portaherramientas (25, 26) se muestran alineados con relación al eje del husillo, especialmente con relación a los portaherramientas (25', 26'), y especialmente la dirección de desplazamiento del portaherramientas (25) está alineado en la dirección X con los portaherramientas opuestos (25').

\newpage

11. Fresadora, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque para el apoyo del cigüeñal en la zona central durante el mecanizado está dispuesto en la bancada (5) una luneta, que por lo menos presenta tres plaquitas de contacto para el apoyo en un cojinete central (ML) y se apoya en éste de manera deslizante, especialmente las plaquitas de contacto están formados de nitruro de boro cúbico.

12. Fresadora, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pista de desplazamiento del punto central de la fresa de disco (5, 6) en dirección transversal no discurre por el eje del husillo, especialmente con una posición inclinada de la dirección de desplazamiento con relación al plano central (ME) menor de 90º por encima del eje del husillo.