ES2190907T3 - Cabeza de eje de doble rotacion para maquinas herramienta. - Google Patents

Abstract

Cabeza de eje de doble rotación del tipo de eje no perpendicular para máquinas herramienta, estando pivotada una primera media cabeza (2) a la estructura de la máquina (4) alrededor de un primer eje (10) y, para soportar el eje de herramienta (8), estando acoplada una segunda media cabeza (6) a la primera media cabeza (2) en una superficie plana (20) y estando pivotada dicha primera media cabeza alrededor de un segundo eje (22) perpendicular a dicha superficie plana (20), caracterizada porque comprende un primer motor directo (16, 18) para hacer girar dicha primera media cabeza (2) con respecto a dicha estructura de máquina (4) y un segundo motor directo (28, 30) para hacer girar dicha segunda media cabeza (6) con respecto a dicha primera media cabeza (2).

Description

Cabeza de eje de doble rotación para máquinas herramienta.

La presente invención se refiere a una cabeza de eje de doble rotación para máquinas herramienta.

Las cabezas de eje de doble rotación para máquinas herramienta son conocidas. Están sustancialmente divididas en cabezas de doble rotación con ejes perpendiculares y cabezas de doble rotación con ejes no perpendiculares. Ambos tipos comprenden una primera semi-cabeza pivotada a la estructura de la máquina alrededor de un primer eje y una segunda semi-cabeza pivotada a la primera semi-cabeza alrededor de un segundo eje. Sin embargo, mientras que en las cabezas de doble rotación del primer tipo los dos ejes de rotación son mutuamente perpendiculares, en las máquinas del segundo tipo los dos ejes de rotación no son mutuamente perpendiculares.

Las cabezas de doble rotación del primer tipo, que suelen presentar importantes limitaciones en lo que respecta a su capacidad para conseguir la aproximación de la herramienta a la superficie de la pieza, y en particular para penetrar dentro de la cavidad de la pieza, no suelen presentar dificultades al orientar el eje de herramienta en la dirección espacial deseada, por cuanto permiten que se consiga esta orientación girando dicho eje alrededor de uno o ambos ejes relativos de la máquina.

Las cabezas de doble rotación del segundo tipo son más ventajosas que las del primer tipo con respecto a la aproximación a la superficie de la pieza con su herramienta pero, al mismo tiempo, resultan más complicadas en lo que respecta a su programación y su precisión operativa. En particular, en este aspecto aun cuando las variaciones en la orientación del eje de herramienta puedan considerarse como rotaciones alrededor de un eje físico, en realidad se consiguen mediante la rotación alrededor de un eje virtual, como resultado de varios movimientos combinados de la máquina, que pueden implicar, total o parcialmente, a los tres ejes lineales X, Y y Z y los dos ejes de rotación.

Por estas razones, las cabezas de doble orientación con ejes no perpendiculares han de ser intrínsecamente más precisas que las que presentan ejes perpendiculares, obteniéndose esta precisión, en general, construyendo estas cabezas principalmente para posicionamiento indexado, que se suele conseguir mediante los anillos de precisión con dentado plano según el sistema Hirth, tal como se da a conocer, por ejemplo, en el documento EP-A-0513716.

Sin embargo, los anillos de Hirth, que son precisos y prácticamente sin apilamiento, únicamente permiten la obtención de posiciones discretas. Esto significa que las posiciones angulares, que pueden obtenerse para la herramienta, dependen de la combinación de ángulos de rotación discretos y, por lo tanto, no son infinitamente variables.

Según la presente invención, el problema se resuelve mediante una cabeza de eje de doble rotación del tipo de eje no perpendicular para máquinas herramienta tal como se describe en la reivindicación 1.

A continuación se describe en detalle una realización preferida de la invención, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la Figura 1, es una vista lateral de una cabeza de doble rotación, según la invención, en una configuración con el eje de herramienta paralelo al primer eje;

la Figura 2, es una sección vertical a través de la misma configuración que la Figura 1;

la Figura 3, es una vista lateral en una configuración con el eje de herramienta formando un ángulo de 110º con respecto al primer eje y

la Figura 4, es una sección vertical en la misma configuración de la Figura 3.

Como puede observarse a partir de las figuras, la cabeza de doble rotación según la invención, comprende, de manera tradicional, una primera semi-cabeza 2 aplicada a la estructura de la máquina herramienta (no ilustrada) a través de una estructura de la máquina 4 y una segunda semi-cabeza 6 para soportar el eje de herramienta 8. La primera semi-cabeza 2 puede girar con respecto a la estructura de la máquina herramienta, y por lo tanto con respecto a la estructura de la máquina 4, alrededor de un primer eje 10 en virtud de la presencia de cojinetes de guía 12 aplicados a dicha estructura de la máquina 4 y con el acoplamiento de una ranura circunferencial 14 provista en la carcasa de la primera semi-cabeza 2.

La primera semi-cabeza 2 se hace girar con respecto a la estructura de la máquina 4 mediante un motor directo, cuyo estator 16 es rígido con dicha estructura de la máquina 4 y cuyo rotor 18 es rígido con dicha primera semi-cabeza 2.

La segunda semi-cabeza 6 y la primera semi-cabeza 2 están acopladas juntas en una superficie plana, cuya representación, en el plano del dibujo, se indica por la línea 20. Esta superficie forma un ángulo de 35º con el primer eje 10.

La segunda semi-cabeza 6 puede girar con respecto a la primera semi-cabeza 2 alrededor de un segundo eje 22, en virtud de la presencia de cojinetes de guía 24 aplicados a dicha primera semi-cabeza 2 y su acoplamiento con una ranura circunferencial 26 provista en la carcasa de la segunda semi-cabeza 6.

La segunda semi-cabeza 6 se hace girar con respecto a la primera semi-cabeza 2 por un motor directo, cuyo estator 28 es rígido con dicha primera semi-cabeza 2 y cuyo rotor 30 es rígido con dicha segunda semi-cabeza 6.

Ambos motores directos, es decir, el interpuesto entre la armadura de la máquina 4 y la primera semi-cabeza 2 y el que está interpuesto entre la primera semi-cabeza 2 y la segunda semi-cabeza 6, pueden ser motores de inducción o motores síncronos de imanes permanentes. La posición angular de la primera semi-cabeza 2 con respecto a la estructura de la máquina 4 y la posición angular de la segunda semi-cabeza 6 respecto a la primera semi-cabeza 2 se controlan por medio de los respectivos transductores de posición 32, 34.

En funcionamiento, mientras la rotación del motor directo interpuesto entre la armadura de la máquina 4 y la primera semi-cabeza 2 hace que giren las semi-cabezas 6 y 2 alrededor del primer eje 10, y por lo tanto hacen que el eje de herramienta describa una superficie cónica, que se hace cilíndrica cuando los dos ejes son paralelos, la rotación del motor directo interpuesto entre la primera semi-cabeza 2 y la segunda semi-cabeza 6 hace que esta última gire alrededor del segundo eje 22 para variar así el ángulo entre el primer eje 10 y el eje de la cabeza.

Más en particular, este ángulo puede variar desde 0º a 110º y asumir todos los valores intermedios entre estos dos valores extremos.

En consecuencia, controlando adecuadamente los dos motores directos, el eje de la cabeza puede hacerse asumir cualquier dirección espacial dentro de un cono que tiene un ángulo en su vértice de 220º.

A partir de lo anteriormente descrito, resulta evidente que la cabeza de doble rotación, según la invención, es especialmente ventajosa en comparación con las cabezas de doble rotación tradicionales y en particular:

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permite que el eje de herramienta sea orientado, con continuidad, en cualquier dirección espacial con una alta precisión en el ajuste de su posición y con eliminación de huelgos y fricción entre las partes relativamente móviles,

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permite que la herramienta adquiera una posición en estricta proximidad a la superficie de la pieza de trabajo,

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asegura una buena penetrabilidad de la herramienta y de su eje en cualquier cavidad en la pieza de trabajo, y

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permite que se mecanicen los cortes sesgados.

Claims (3)

1. Cabeza de eje de doble rotación del tipo de eje no perpendicular para máquinas herramienta, con una primera semi-cabeza (2) pivotada a la estructura de la máquina (4) alrededor de un primer eje (10) y, para soportar el eje de herramienta (8), una segunda semi-cabeza (6) acoplada a la primera semi-cabeza (2) en una superficie plana (20) y pivotada a la misma alrededor de un segundo eje (22) perpendicular a dicha superficie plana (20), caracterizada porque comprende un primer motor directo (16, 18) para hacer girar dicha primera semi-cabeza (2) con respecto a dicha estructura de máquina (4) y un segundo motor directo (28, 30) para hacer girar dicha segunda semi-cabeza (6) con respecto a dicha primera semi-cabeza (2).

2. Cabeza de doble rotación según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende un primer transductor (32) para controlar la posición angular de la primera semi-cabeza (2) con respecto a la estructura de la máquina (4) y un segundo transductor (34) para controlar la posición angular de la segunda semi-cabeza (6) con respecto a la primera semi-cabeza (2).

3. Cabeza de doble rotación según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha superficie plana (20) forma con dicho primer eje (10) un ángulo inferior a 45º y preferentemente comprendido entre 35º y 40º.