ES2198733T3 - Cabezal de perforacion con efecto vibratorio. - Google Patents
Cabezal de perforacion con efecto vibratorio.Info
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Abstract
La invención se refiere a un accesorio de montaje para una herramienta de penetración, tal como una cabeza taladradora sobre una máquina con un eje de operación, que incluye un soporte (4) dotado de medios para acoplarse a una máquina; un sostén para herramienta (17) dotado de medios para fijar una herramienta (2); medios (18) para guiar axialmente el sostén para herramienta con respecto al soporte; medios para enlazar en rotación (28) el sostén para herramienta y el soporte; y medios capaces de deformarse elásticamente (28) para enlazar en traslación axial el sostén para herramienta y el soporte, estando configurado dicho medio capaz de deformarse elásticamente para enlazar en traslación axial como para producir movimientos recíprocos o vibratorios autosostenibles del sostén para herramientas durante el avance relativo controlado del soporte con respecto a la pieza a trabajar. Dicho accesorio es particularmente adaptable para fragmentar la(s) astillas(s) resultantes.
Description
Cabezal de perforación con efecto vibratorio.
La presente invención se refiere al campo de las
operaciones de mecanizado de piezas, tales como unas perforaciones,
en particular unas perforaciones de grandes profundidades.
Se conocen unas máquinas de perforación que
comprenden un mecanismo concebido para provocar, cuando tiene lugar
el avance de la broca, unos movimientos forzados de ida y vuelta
sobre una carrera determinada, haciendo variar dichos movimientos
forzados el espesor de la viruta, permitiendo su fragmentación y
facilitando de esta forma su evacuación. Pese a estas ventajas, los
mecanismos de este tipo son complejos, voluminosos y costosos.
El documento
EP-A-0 292 651, que corresponde al
preámbulo de la reivindicación 1, describe un mecanismo para una
máquina de perforación en el cual el portaherramientas y el soporte
son mantenidos a tope por el efecto de unos resortes. Cuando el
portaherramientas y el soporte están separados de su posición de
tope, estos resortes, comprimidos por el esfuerzo de la herramienta,
permiten la obtención de vibraciones axiales.
El objetivo de la presente invención es proponer
un cabezal de perforación que presenta una estructura
particularmente simple, que permita producir unos movimientos de
ida y vuelta de la herramienta durante su avance.
El cabezal de perforación según la presente
invención comprende la combinación de las características previstas
en la reivindicación 1.
Según la invención, el cabezal de montaje puede
comprender ventajosamente unos medios de regulación de la rigidez
de dichos medios de unión elásticamente deformables en traslación
axial.
Según una variante de la invención, los medios de
guiado comprenden dos placas anulares deformables axialmente, que
comprenden una parte interior y una parte exterior unidas
respectivamente al soporte y al portaherramientas y unidas entre sí
por unas ramas no radiales.
Según una variante de la invención, los medios de
guiado comprenden una guía de bolas.
Según otra variante de la invención, los medios
de unión elásticamente deformables en traslación axial comprenden
al menos una hoja de resorte dispuesta en un plano radial, que está
fijada en dos puntos espaciados a lo largo de su longitud por un
lado al soporte y por otro lado al portaherramientas.
Según una variante preferida de la invención, los
medios elásticamente deformables de unión en traslación axial
comprenden dos hojas de resorte dispuestas paralelamente en un
plano radial, a uno y otro lado del eje, estando dichas hojas
fijadas por un lado al soporte y por el otro al portaherramientas,
respectivamente en un punto medio y en dos puntos separados de dicho
punto medio, y a uno y otro lado en el sentido de su longitud.
Según la invención, están previstos
preferentemente unos medios de regulación de la distancia entre
dichos puntos de fijación de la o de las hojas de resorte.
Según otra variante de la invención, los medios
elásticamente deformables de unión en traslación axial comprenden
al menos un resorte sensiblemente cilíndrico.
Según la invención, el resorte cilíndrico puede
comprender ventajosamente un cilindro que presenta en su pared unas
aberturas desplazadas de manera que formen unas porciones
periféricas elásticamente deformables en el sentido axial.
Según la invención, los extremos del resorte
cilíndrico están preferentemente fijados respectivamente al soporte
y al portaherramientas.
Según la invención, el soporte comprende
preferentemente una parte cilíndrica de acoplamiento a la máquina
prolongada por una parte cilíndrica en la cual se extiende por lo
menos parcialmente el portaherramientas.
Según la invención, el cabezal de perforación
comprende, en una variante, unos medios de traída de un fluido a la
herramienta, que comprende un canal que se extiende axialmente a
través del soporte, un canal que se extiende axialmente a través
del portaherramientas y un conducto axialmente deformable o flexible
que une dichos canales. La presente invención se entenderá mejor
con el estudio de los cabezales de perforación sobre una máquina de
una herramienta penetrante del tipo broca, descritos a título de
ejemplos no limitativos con referencia al dibujo, en el cual:
- la figura 1 representa una vista lateral en
alzado de un primer cabezal de perforación según la invención;
- la figura 2 representa una vista por debajo,
por el lado de la herramienta, del cabezal de perforación de la
figura 1;
- la figura 3 representa una sección radial según
III-III, del cabezal de perforación citado
anteriormente, representado en las figuras 1 y 5;
- la figura 4 representa una sección axial según
IV-IV, del cabezal de perforación citado, en el
plano de la figura 1 y representado en la figura 3;
- la figura 5 representa una sección axial según
V-V, del cabezal de perforación citado, en
perpendicular al plano de corte de la figura 4, representado en las
figuras 1 y 3;
- la figura 6 representa una sección axial de un
segundo cabezal de perforación según la presente invención y
- la figura 7 representa una sección axial de un
resorte del cabezal de perforación de la figura 6.
Refiriéndose a las figuras 1 a 5, se aprecia que
se ha representado un cabezal de perforación representado de manera
general por la referencia 1, de una herramienta penetrante
constituida por una broca 2, en una máquina 3 con eje de mecanizado
vertical.
El cabezal de perforación 1 comprende un soporte
axial designado de manera general por la referencia 4, que
comprende una parte cilíndrica 5 acoplada en un mandrilado 6 de un
mandril 7 de la máquina 3 y bloqueada en dicho mandrilado 6 por un
tornillo radial 8.
El soporte 4 comprende además una parte
cilíndrica 9 que se prolonga hacia la zona inferior de la parte
cilíndrica 5, que presenta un diámetro mayor que dicha parte
cilíndrica 5 y que está unida a esta última por un disco radial 10.
Esta parte cilíndrica 9 comprende, sensiblemente en su parte media,
dos grandes aberturas opuestas 11 y dos planos opuestos 12 que
están formados en las partes superiores restantes por encima de las
aberturas 11.
Contra los planos 12 están fijadas, por medio de
tornillos 13, las ramas verticales 14 de unas escuadras 15 cuyas
ramas horizontales 16 se extienden a través de la parte superior de
las aberturas 11 de la parte cilíndrica 9, presentando las caras
inferiores de estas ramas 16 unas guías 16a alineadas.
El cabezal de perforación 1 comprende además un
portaherramientas axial 17 que comprende un cilindro 17a que se
extiende axialmente en el interior de la parte cilíndrica 9 del
soporte 4 y a distancia de su pared.
La parte superior y la parte inferior del
cilindro 17a están unidas a la parte superior y a la parte inferior
de la parte cilíndrica 9 del soporte 4, a uno y otro lado de las
aberturas 11, por unos discos de suspensión y de guiado axial
18.
Los discos 18 presentan unos aros interiores 19
fijados axialmente en apoyo contra los escalonados 20 del cilindro
17a gracias a unas tuercas 21 y a unos aros exteriores 22 fijados
axialmente en la parte cilíndrica 9 del soporte 4, entre un
escalonado 23 de esta parte cilíndrica 9 y unos tornillos axiales
24, por medio de riostras cilíndricas 25 y 26, presentando la
riostra intermedia 25 unas aberturas opuestas 25a que corresponden
a las aberturas opuestas 11 de la parte cilíndrica 9. Además, los
aros inferiores 19 y los aros exteriores 22 de los discos 18 están
unidos por unas ramas 27 que no se extienden radialmente, estando
desplazados angularmente sus extremos en aproximadamente 60º.
El cabezal de perforación 1 comprende además dos
hojas de resorte 28 que se extienden paralelamente en un plano
radial, a uno y otro lado del cilindro 17a del portaherramientas 17
y por debajo de las ramas 16 de las escuadras 15.
Las partes intermedias de las hojas 28 están
introducidas en las hendiduras laterales opuestas 29 del cilindro
17a del portaherramientas 17. A uno y otro lado y a distancia de su
parte intermedia, las hojas 28 están fijadas a las guías 16a de las
escuadras 16 gracias a unas deslizaderas 30 y unos tornillos 31, de
forma regulable en el sentido de su longitud.
Las caras superiores de las hendiduras 29 del
cilindro 17a tienen forma de V, de manera que presenten una punta
32 contra la cual se apoyan las hojas 28. Además, el cilindro 17a
del portaherramientas 17 presenta unos refrentados axiales 33 que
desembocan en las hendiduras 29 por sus caras inferiores y en las
cuales están dispuestos unos dedos de apoyo 34 mantenidos en dichos
refrentados 33 por un anillo periférico 35 que rodea el cilindro
17a.
Unos tornillos 36 introducidos de forma inclinada
en el cilindro 17a del portaherramientas 17, se apoyan contra unas
caras inferiores inclinadas 37 de los dedos 34. Los tornillos 36
permiten desplazar los dedos 34 hacia arriba para que sus extremos
superiores redondeados 37a se apoyen contra las hojas 28 y aplicar
estas últimas contra los vértices 32 de las hendiduras 29. Así, las
partes intermedias de las hojas 28 son tomadas, axialmente, en apoyo
puntual entre los vértices 32 y los dedos 34.
Los tornillos 31 de las deslizaderas 30 y los
tornillos 36 son accesibles a través de las aberturas 11 y 25a.
Por otra parte, la parte inferior del cilindro
17a del portaherramientas 17 presenta un mandrilado axial 38 en el
cual está fijada la parte superior de la broca 2 gracias a un
tornillo de bloqueo 39.
Por último, el mandril 7 de la máquina 3, la
parte cilíndrica 5 del soporte 4 y el portaherramientas 17
presentan unos pasos axiales 40, 41 y 42. El paso axial 42 del
soporte 4 y el paso axial 42 del portaherramientas 17 situados a
distancia el uno del otro, están unidos por un conducto flexible en
serpentín 43. Así, el paso 40 del mandril 7, el serpentín 43 y el
paso axial 42 del portaherramientas 17 constituyen un conducto de
traída de un fluido a un paso axial 44 de la broca 2.
El cabezal de perforación 1 que se acaba de
describir puede ser utilizado de la siguiente manera.
Cuando el mandril 7 de la máquina 3 y el soporte
4 al que está unido se desplazan con respecto a una pieza a
perforar, no representada, bajo el efecto de unos medios de avance
mandado y constante de la máquina 3, los esfuerzos de perforación
son transmitidos por las hojas del resorte 28 al portaherramientas
17. Los discos de guiado 18 y el serpentín 43 están construidos de
manera que puedan deformarse de tal manera que sus deformaciones no
tienen ninguna influencia notable sobre tales esfuerzos.
Los esfuerzos de penetración de la broca provocan
una flexión de las hojas del resorte 28 a uno y otro lado de los
vértices 32 de las hendiduras 29 y de los dedos opuestos 24 y hasta
las deslizaderas 30.
Seleccionando correctamente la rigidez de las
hojas del resorte 28 y la posición de las deslizaderas 30 a lo
largo de las guías 16a, puede entonces producirse, cuando tiene
lugar el avance mandado del soporte 4, un fenómeno vibratorio
automantenido que provoca unos movimientos axiales de ida y vuelta u
oscilaciones axiales de la broca 2 que pueden ser sincronizadas
ventajosamente con la rotación relativa de la broca 2 con respecto
a la pieza a perforar.
Estos movimientos de ida y vuelta automantenidos
cuando tiene lugar el avance de la broca 2, pueden generar una
variación del espesor de la o de las virutas formadas.
En la medida en que el movimiento de retroceso de
la broca 2 con respecto al avance del soporte 4 es tal que su o sus
aristas de corte se acercan, se alcanzan o van más allá de la
superficie mecanizada por ellas, esta variación del espesor puede
ser tal que las virutas se fragmenten de forma intermitente.
Así, la evacuación de las virutas, en particular
bajo el efecto del fluido llevado a través del cabezal 1 y de la
broca 2, puede ser facilitada en gran manera.
Además, en particular cuando tiene lugar la
ejecución de una perforación a gran profundidad, las oscilaciones
axiales o movimientos axiales de ida y vuelta automantenidos de la
broca 2 pueden permitir, con o sin fragmentación de la o de las
virutas formadas, una absorción al menos parcial de las vibraciones
eventuales de la broca con respecto a la pieza, en particular unas
vibraciones axiales y/o transversales.
En consecuencia, el cabezal de perforación 1
permite mejorar la rectitud de las perforaciones, reducir el
desgaste de la broca y mejorar la calidad de la superficie interior
de los orificios.
Refiriéndose ahora a las figuras 6 y 7, se
apreciará que se ha representado un cabezal de perforación
simplificado, designado de manera general con la referencia 45, que
comprende un soporte 46 y un portaherramientas 47.
El soporte 46 presenta una parte cilíndrica 48
introducida en un mandrilado 49 de un mandril 50 de una máquina 51
y una parte cilíndrica 52 que prolonga la parte cilíndrica 48 y que
presenta un diámetro ligeramente mayor. El portaherramientas 48 se
presenta en forma de un cilindro introducido en el interior y a
distancia de la parte cilíndrica 52 del soporte 46.
Entre la parte inferior del portaherramientas 48
y la parte inferior de la parte cilíndrica 52 del soporte 46, está
dispuesta una guía de bolas 53 que permite el guiado axial del
portaherramientas 47 con respecto al soporte 46.
La parte superior del portaherramientas 47
presenta un diámetro reducido que determina un escalonado 54. Entre
este escalonado 54 y el fondo 55 de la parte cilíndrica 52 del
soporte 46, está dispuesto un resorte 56 que se presenta en forma
de un cilindro. La parte superior de este resorte 56 está fijada a
la parte superior de la parte cilíndrica 52 del soporte 46 gracias
a unos tornillos radiales 57, y la parte inferior del resorte 56
está unida al portaherramientas 47 gracias a unos tornillos
radiales 58.
El portaherramientas 47 presenta un mandrilado 59
en el cual está fijada una broca 60.
Como en el ejemplo anterior, el mandril 50, la
parte cilíndrica 58 del soporte 46, el portaherramientas 47 y la
broca 60 presentan un conducto de traída de un fluido, estando
unidos el canal de soporte 46 y el canal del portaherramientas 47,
como anteriormente, por un serpentín 61.
Refiriéndose más particularmente a la figura 7,
se apreciará que el resorte cilíndrico 56 está construido a partir
de un cilindro en la pared del cual están mecanizadas unas
aberturas oblongas en sentido periférico, que están desplazadas
unas respecto a las otras de manera que dejen unas porciones
periféricas 63 susceptibles de ser deformadas elásticamente en el
sentido axial.
El cabezal de montaje 45 que se acaba de
describir haciendo referencia a las figuras 6 y 7, funciona de la
misma forma que el cabezal de perforación 1 descrito haciendo
referencia a las figuras 1 a 5.
En efecto, los esfuerzos de penetración de la
broca 60 sobre la pieza a mecanizar cuando tiene lugar un avance
mandado del soporte 46 con respecto a la pieza a mecanizar, no
representada, son obtenidos por medio del resorte cilíndrico 56,
sin que la guía de bolas 53 y el serpentín 61 tengan una influencia
notable sobre estos esfuerzos.
Los esfuerzos en rotación son absorbidos por los
tornillos 57 y 58 y por el resorte cilíndrico 56 en su sentido
periférico. Los esfuerzos axiales son transmitidos por el resorte
cilíndrico 56, en particular por sus porciones 63.
En la medida en que el resorte 56 presenta unas
dimensiones y unas aberturas 63 bien seleccionadas, pueden
producirse unos movimientos vibratorios automantenidos de ida y
vuelta o unas oscilaciones axiales de la broca cuando tiene lugar
el avance mandado del soporte 46.
Claims (12)
1. Cabezal de perforación adaptado para soportar
una herramienta penetrante del tipo broca en una máquina que
presenta un eje de mecanizado, que comprende un soporte provisto de
unos medios de acoplamiento a una máquina; un portaherramientas
provisto de unos medios de fijación de una herramienta; y unos
medios de guiado según el eje de mecanizado del portaherramientas
con respecto al soporte; caracterizado porque comprende unos
medios deformables elásticamente dimensionados de manera que
produzcan de forma automantenida unos movimientos axiales de ida y
vuelta o vibratorios del portaherramientas cuando tiene lugar el
avance relativo mandado relativo del soporte con respecto a la
pieza a mecanizar; comprendiendo dichos medios elásticamente
deformables (18) unas partes (19, 22) separadas una respecto de la
otra y unidas o fijadas respectivamente al portaherramientas (17) y
al soporte (4), de manera que constituyan unos medios de suspensión
y de unión en traslación axial del portaherramientas al
soporte.
2. Cabezal de perforación según la reivindicación
1, caracterizado porque comprende unos medios de regulación
de la rigidez de dichos medios de unión elásticamente
deformables.
3. Cabezal de perforación según las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque dichos medios
de guiado comprenden dos placas (18) axialmente deformables, que
comprenden una parte interior y una parte exterior unidas
respectivamente al soporte y al portaherramientas y unidas entre sí
por unas ramas (27) no radiales.
4. Cabezal de perforación según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos
medios de guiado comprenden una guía de bolas (53).
5. Cabezal de perforación según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos
medios de unión elásticamente deformables comprenden al menos una
hoja de resorte (28) dispuesta en un plano radial, que está fijada
en dos puntos separados a lo largo de su longitud, por un lado al
soporte y, por otro lado al portaherramientas.
6. Cabezal de perforación según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos
medios de unión elásticamente deformables comprenden dos hojas de
resorte dispuestas paralelamente en un plano radial y a uno y otro
lado del eje, estando fijadas dichas hojas a uno y otro lado del
portaherramientas, respectivamente, en un punto medio y en dos
puntos separados de dicho punto medio, y a uno y otro lado en el
sentido de su longitud.
7. Cabezal de perforación según una de las
reivindicaciones 5 y 6, caracterizado porque comprenden unos
medios de regulación de la distancia entre dichos puntos de
fijación de la o de las hojas de resorte.
8. Cabezal de perforación según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos
medios de unión elásticamente deformables comprenden al menos un
resorte sensiblemente cilíndrico (56).
9. Cabezal de perforación según las
reivindicación 8, caracterizado porque dicho resorte
cilíndrico (56) comprende un cilindro que presenta en su pared unas
aberturas (62) desplazadas de manera que formen unas porciones
periféricas (63) elásticamente deformables en sentido axial.
10. Cabezal de perforación según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los
extremos de dicho resorte cilíndrico (56) están fijados (57, 58)
respectivamente al soporte y al portaherramientas.
11. Cabezal de perforación según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
soporte comprende una parte cilíndrica (5) de acoplamiento a la
máquina, prolongada por una parte cilíndrica (9) en la cual se
extiende al menos parcialmente el portaherramientas (17).
12. Cabezal de perforación según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
comprende unos medios (41, 42, 43) de traída de un fluido a la
herramienta, que comprende un canal que se extiende axialmente a
través del soporte, un canal que se extiende axialmente a través del
portaherramientas y un conducto que une dichos canales y que es
deformable o flexible axialmente.
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