ES2207337T3 - Dispositivo de perforacion profunda. - Google Patents

Dispositivo de perforacion profunda.

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ES2207337T3 ES99968781T ES99968781T ES2207337T3 ES 2207337 T3 ES2207337 T3 ES 2207337T3 ES 99968781 T ES99968781 T ES 99968781T ES 99968781 T ES99968781 T ES 99968781T ES 2207337 T3 ES2207337 T3 ES 2207337T3
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Hermann Randecker
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Abstract

Dispositivo de perforación profunda para perforar agujeros en piezas de trabajo, especialmente en cigüeñales, mediante el cual las perforaciones pueden realizarse en diversas posiciones y/o con diferentes orientaciones con respecto al eje longitudinal de la pieza de trabajo, con - una unidad de perforación profunda (3; 74) con al menos un cabezal de husillo (22), el cual presenta al menos un husillo de trabajo (26) giratorio mediante un accionamiento de husillo (27) alrededor del eje horizontal del husillo (30; 79), para la admisión de una herramienta de perforación profunda (32) desplazable en paralelo al eje de husillo; - una unidad de soporte de las piezas (40) con un primer dispositivo parcial (43; 100) para sujetar al menos una pieza de trabajo (41) y para el giro de la misma alrededor del eje longitudinal de la pieza de trabajo (42); y con un segundo dispositivo parcial (50) para el giro de la pieza de trabajo (41) alrededor de un eje de giro (49) en orientación perpendicular al eje longitudinal de la pieza de trabajo; - un primer dispositivo de situación (4) para el desplazamiento relativo de la pieza de trabajo y la herramienta de perforación profunda en paralelo a un primer eje (8) horizontal (eje X) perpendicular al eje del husillo (30); - un segundo dispositivo de situación (14) para el desplazamiento relativo de la pieza de trabajo y la herramienta de perforación profunda en paralelo a un segundo eje (15) vertical (eje Y) ortogonal respecto al eje del husillo (30); y - un tercer dispositivo de situación (51) para el desplazamiento relativo de la pieza de trabajo y la herramienta de perforación profunda en paralelo respecto a un tercer eje (48) (eje W) paralelo o en ángulo agudo respecto al eje del husillo (30), caracterizado por el hecho de que presenta un dispositivo integrado para el tratamiento de acabado de las perforaciones (90), preferiblemente para el tratamiento de eliminación de material de las áreas de entrada y/o áreas de salida de las perforaciones enla superficie de revestimiento de la pieza de trabajo.

Description

Dispositivo de perforación profunda.
La invención se refiere a un dispositivo de perforación profunda para realizar perforaciones en piezas de trabajo, especialmente en cigüeñales, de acuerdo con el concepto principal de la reivindicación 1, según el cual las perforaciones pueden realizarse en diversas posiciones y/o con diferentes orientaciones con respecto a un eje longitudinal de la pieza de trabajo.
Se sabe que los cigüeñales para motores de combustión de aeronaves, vehículos terrestres, barcos o dispositivos estacionarios frecuentemente están provistos de un gran número de perforaciones, que pueden situarse en diversas posiciones y/o con diversas orientaciones con respecto al eje longitudinal del cigüeñal y que, por ejemplo, pueden servir como perforaciones para la extracción del aceite. En la producción en serie de piezas de trabajo se usan frecuentemente líneas de transferencia con varias estaciones de trabajo, de manera que, en cada estación, se realizan en la pieza de trabajo uno o varios agujeros en una dirección y posición determinadas. Una modificación de dichas líneas de transferencia para la fabricación de piezas de trabajo, de manera que las perforaciones se sitúen de forma diferente con respecto a la orientación y/o a la posición, es complicada, supone mucho tiempo de trabajo y resulta cara. Especialmente para la fabricación de series reducidas existe, por lo tanto, desde hace mucho tiempo el deseo de poder emplear dispositivos más flexibles, que sean también preferiblemente más apropiados que las líneas de transferencia con respecto al espacio necesario.
Se conocen dispositivos que permiten un balanceo del cigüeñal respecto a su eje longitudinal y la inclinación del eje longitudinal, para facilitar la perforación de agujeros con orientaciones y/o posiciones diferentes en un dispositivo de perforación profunda diseñado especialmente.
Un dispositivo según esta técnica, el cual prevé un balanceo del cigüeñal alrededor de su eje longitudinal y una inclinación parcial del cigüeñal desde una posición horizontal de base alrededor de un eje de inclinación horizontal para permitir perforaciones con diferente orientación y/o posición, se muestra por ejemplo en la solicitud de patente internacional WO 96/33043. La construcción de este dispositivo es costosa y sus dimensiones son considerables. Su manejo es complicado.
Otro dispositivo de la técnica conocida se expone en el modelo de utilidad alemán DE 29907963 U1. Este dispositivo permite sujetar cigüeñales con el eje longitudinal horizontal y girarlos alrededor de un eje vertical para ajustar diferentes ángulos de perforación.
La invención se basa en la creación de un dispositivo de perforación profunda del tipo inicialmente citado, con una estructura particularmente favorable y sencilla. Especialmente debe permitir una fabricación con una productividad más alta.
Este cometido se consigue conforme a la invención mediante un dispositivo de perforación profunda según las características de la reivindicación 1.
Un dispositivo de perforación profunda según la invención comprende dos unidades funcionales, que pueden tener una estructura muy sencilla y clara y que trabajan conjuntamente de forma adecuada. Las unidades funcionales pueden estar fijadas sobre un bastidor de maquinaria común o, especialmente en el caso de instalaciones para piezas de trabajo grandes, sobre dos bastidores de maquinaria separados. Una unidad de perforación profunda comprende al menos un cabezal de husillo con al menos un husillo de trabajo que gira alrededor de un eje de husillo horizontal (eje Z) mediante un accionamiento del husillo, para la admisión de una herramienta de perforación profunda desplazable paralelamente con respecto al eje del husillo (en dirección Z).
Una unidad de soporte de las piezas de trabajo, separada de la unidad de perforación profunda, comprende una primera parte del dispositivo para sujetar por lo menos una pieza de trabajo y para girar la misma alrededor de su eje longitudinal (eje A). Una segunda parte del dispositivo sirve para girar la pieza de trabajo, especialmente la de la primera parte del dispositivo, sobre un eje de giro (eje B) orientado perpendicularmente con respecto al eje longitudinal de la pieza de trabajo. La unidad de soporte de las piezas de trabajo comprende, por consiguiente, todas las funciones precisas para el giro de la pieza de trabajo, de manera que mediante los giros alrededor del eje A pueden orientarse diversas secciones periféricas de la pieza de trabajo hacia la herramienta de perforación profunda y, mediante los giros alrededor del eje B pueden ajustarse diferentes ángulos de inclinación para las perforaciones con respecto al eje longitudinal de la pieza de trabajo. Especialmente en instalaciones para piezas de trabajo más grandes también se puede prever, con el fin de evitar movimientos axiales demasiado grandes, el diseño de las partes de soporte de la herramienta de la unidad de perforación profunda de tal modo que giren alrededor de un eje vertical (eje B2).
Además, para el desplazamiento relativo de la pieza de trabajo y la herramienta de perforación profunda están previstos unos primeros, segundos y terceros dispositivos de situación, para permitir la realización de desplazamientos paralelos entre la pieza de trabajo y la herramienta de perforación profunda con respecto a los ejes ortogonales. De esta manera, el primer dispositivo de situación realiza desplazamientos paralelos a un primer eje horizontal (eje X), de manera que estos desplazamientos sirven para realizar perforaciones en diversas posiciones a lo largo del eje longitudinal de la pieza de trabajo. El eje X, por regla general, se extiende en perpendicular al eje del husillo, aunque también puede, por ejemplo en realizaciones en las que se puede inclinar el eje de husillo horizontal, extenderse en general transversalmente a éste. Los desplazamientos posibles con el segundo dispositivo de situación paralelo a un segundo eje vertical (eje Y) perpendicular al eje del husillo, pueden servir para ajustar un desplazamiento lateral u "offset" de una perforación con respecto al eje longitudinal de la pieza de trabajo. Los desplazamientos posibles con el tercer dispositivo de situación paralelo a un tercer eje (eje W) pueden aprovecharse para cambiar la distancia entre la pieza de trabajo y la herramienta de perforación profunda, con el fin de colocar por ejemplo antes del proceso de perforación de la herramienta de perforación profunda, en caso necesario, una guía de herramienta existente que haga contacto con la superficie de la pieza de trabajo orientada hacia la herramienta. El eje W, por regla general, se extiende en paralelo al eje del husillo, aunque también puede extenderse, por ejemplo en realizaciones en las que se puede inclinar el eje de husillo en horizontal, en ángulo generalmente agudo respecto a éste.
Durante la perforación de agujeros especialmente oblicuos, bajo ciertas circunstancias pueden crearse delgadas rebabas de material en la transición entre la perforación y la superficie de revestimiento de la pieza de trabajo, las cuales, especialmente después del temple de los cigüeñales, pueden ser tan quebradizas que pueden romperse durante el funcionamiento del cigüeñal. Por lo que podrían causar daños considerables en el motor. Para evitar este peligro será conveniente realizar trabajos de acabado en las zonas de entrada y salida de las perforaciones, por ejemplo mediante un avellanado, el cual se efectúa convencionalmente en estaciones de avellanado separadas. Los dispositivos de perforación profunda según la invención se distinguen, en cambio, por incluir un dispositivo integrado para el trabajo de acabado de las perforaciones, para el tratamiento de las zonas de los extremos, es decir, las áreas de entrada y/o áreas de salida de las perforaciones en la superficie de revestimiento de la pieza de trabajo. Por lo tanto, pueden suprimirse las estaciones de avellanado separadas y los datos numéricos de la perforación pueden aprovecharse también para el acabado de los extremos de las perforaciones. De esta manera se puede aumentar la productividad. El concepto "avellanado" en los dispositivos según la invención no comprende sólo el avellanado convencional con una herramienta de avellanado, cuyo diámetro de punta es mayor que el diámetro de perforación, sino también el empleo de fresas circulares, las cuales, por ejemplo, recorren el área periférica elíptica y arqueada de las perforaciones oblicuas, desbarbándolas de esta manera. Preferiblemente, se prevé que el dispositivo de acabado de las perforaciones presente por lo menos una contrapunta con al menos una herramienta de avellanado desplazable en paralelo con respecto al eje del husillo, la cual preferiblemente pueda accionarse mediante un accionamiento propio. La contrapunta puede estar fijada a un soporte de guía de la herramienta o al soporte del casquillo de perforación y/o se puede mover junto con éste transversalmente al eje del husillo. Para evitar perjuicios recíprocos del casquillo de perforación y del dispositivo de avellanado, la contrapunta puede ser desplazada tanto en dirección horizontal como en vertical con respecto al casquillo de perforación. La contrapunta desplaza la herramienta de avellanado desde la posición de espera, fuera de la zona de colisión, a la posición de trabajo (en la pieza de trabajo). El avance mecanizado de la herramienta de avellanado se realiza mediante la transferencia de la pieza de trabajo a lo largo del eje W.
Para aquellos casos en los cuales se desea cerrar parcialmente un agujero de paso realizado, puede preverse también un dispositivo de cierre de la perforación, el cual está construido preferiblemente de tal manera que primero se produce un ensanchamiento del diámetro con una profundidad limitada de un extremo del agujero mediante un proceso de perforación con una herramienta de perforación grande, luego se introduce un cuerpo de cierre preferiblemente esférico y metálico en el ensanchamiento del diámetro y, a continuación, se fija el cuerpo de cierre en el ensanchamiento del diámetro, de manera que, por ejemplo, en un proceso de apoyo el material que rodea la esfera de la pieza de trabajo encajado en la esfera se deforma de manera moldeable.
Preferiblemente, el cabezal de husillo forma parte de un dispositivo portaherramientas, el cual, como elementos adicionales, presenta un dispositivo de guía de la herramienta dispuesto axialmente en translación respecto al cabezal del husillo para dirigir la herramienta de perforación profunda, así como un dispositivo de traslación de la herramienta dispuesto para mover la herramienta de perforación profunda en relación al dispositivo de guía de la herramienta paralelo al eje del husillo.
Preferiblemente, la primera parte del dispositivo está diseñada para sujetar al menos una pieza de trabajo con el eje longitudinal de la misma en posición horizontal, y la segunda parte del dispositivo para girar la pieza de trabajo, especialmente en la primera parte del dispositivo, alrededor de un eje de giro vertical (eje B). Esta estructura, en la cual la pieza de trabajo se encuentra siempre en posición esencialmente horizontal respecto a su eje longitudinal, independientemente del ángulo de giro alrededor del eje B vertical, ofrece numerosas ventajas importantes. Así, por ejemplo, puede utilizarse una unidad de perforación profunda estándar como unidad de perforación profunda, la cual ya incluye, por ejemplo, el primer y el segundo dispositivo de situación para el desplazamiento en dirección X y en dirección Y. En caso necesario, pueden aprovecharse también unidades de perforación profunda ya existentes que sean capaces de girar el eje de husillo alrededor de un eje B2 vertical. La unidad de soporte de piezas puede estar construida utilizando una mesa giratoria ya existente casi siempre en los centros más modernos de perforación profunda, la cual puede utilizarse para girar la pieza de trabajo alrededor del eje B como parte de la segunda parte del dispositivo. La mesa giratoria se puede desplazar horizontalmente en paralelo o en ángulo agudo respecto al eje de husillo, para facilitar un cambio de la distancia entre la pieza de trabajo y la unidad de perforación profunda. La estructura básica de las instalaciones según la invención puede realizarse, por tanto, de manera bastante rentable al utilizar, en su mayor parte, instalaciones con parte de los dispositivos ya existentes combinados convenientemente.
Debido al soporte exclusivamente horizontal de las piezas de trabajo, es posible una construcción en dirección vertical relativamente más compacta o achatada sin piezas sobresalientes, por lo cual se puede reducir la predisposición de la instalación a la oscilación y se aumenta la precisión de la perforación. En caso de que se desee un mecanizado múltiple, en el que por ejemplo se mecanizan dos o más cigüeñales simultáneamente y de la misma manera, las piezas de trabajo pueden disponerse cómodamente una encima de la otra. Para la carga y descarga, la unidad de soporte de las piezas puede ser girada o transportada a una posición de carga mediante la segunda parte del dispositivo, en la cual los ejes longitudinales de las piezas de trabajo están situados, por ejemplo, casi en paralelo con respecto al eje del husillo y en la cual es posible la carga y descarga lateral cómodamente en dirección horizontal. Estos procedimientos pueden, por una parte, ser automatizados con especial facilidad mediante las correspondientes unidades de carga y descarga. Especialmente, estos procedimientos también pueden realizarse cómodamente de forma manual, puesto que, dado el caso, los cigüeñales pesados y grandes, etc. sólo se fijan horizontalmente y no deben ser erguidos ni colocados en diagonal. Por tanto, la ergonomía queda evidentemente mejorada en comparación con las instalaciones conocidas.
La sujeción horizontal de las piezas de trabajo permite también, de una manera sencilla, que éstas puedan ser giradas en dos direcciones horizontales contrarias con respecto a la dirección del eje de husillo. Partiendo de una posición de base, en la cual el eje de husillo está alzado perpendicularmente al eje longitudinal de la pieza de trabajo y en la cual pueden realizarse, por ejemplo, perforaciones orientadas radialmente, pueden lograrse fácilmente inclinaciones de las perforaciones en ambos extremos longitudinales de las piezas de trabajo. Por ello se suprimen las transformaciones de las piezas de trabajo necesarias para este fin, lo cual facilita un considerable aumento de la productividad.
Aunque es posible configurar el tercer dispositivo de situación de cambio de la distancia entre la unidad de perforación profunda y la unidad de soporte de las piezas de trabajo como, por ejemplo, una guía lineal de la unidad de perforación profunda, la unidad de soporte de las piezas es configurada preferiblemente según la forma de realización del tercer dispositivo de situación. Ésta puede presentar un tercer dispositivo de guía lineal orientado en paralelo respecto al eje de husillo o a la orientación de base del eje de husillo, para dirigir la unidad de soporte de las piezas en relación al bastidor de la máquina del dispositivo de perforación profunda. Entonces puede usarse una estructura sencilla de la unidad de perforación profunda, la cual presenta sólo dispositivos de guía en dirección X y en dirección Y, pero no para el desplazamiento del dispositivo portaherramientas como conjunto esencialmente en paralelo al eje del husillo. En lo que respecta a la invención, es posible configurar además el primer y/o segundo dispositivo de situación del dispositivo de soporte de las piezas de trabajo de tal manera que se prevé, por ejemplo, una guía lineal correspondiente para el desplazamiento transversal horizontal de la mesa giratoria perpendicular al eje de husillo y/o para el desplazamiento vertical al eje del husillo.
Un perfeccionamiento se caracteriza por el hecho de que la unidad de perforación profunda presenta un dispositivo para el giro del eje de husillo o, preferiblemente, del dispositivo portaherramientas ya existente alrededor de un eje de giro vertical (eje B1). El giro horizontal posible de esta manera de la herramienta de perforación profunda, así como de los componentes que la soportan es particularmente ventajoso cuando deben realizarse perforaciones muy inclinadas contra el eje longitudinal de la pieza de trabajo, puesto que para el ajuste de las posiciones diagonales necesarias pueden girarse tanto las piezas de trabajo como las herramientas, de modo que pueden evitarse posiciones de giro extremas del soporte de la pieza de trabajo.
Para poder adaptar las guías de herramientas previstas preferiblemente, en la mayoría de los casos denominadas casquillos de perforación, a las respectivas piezas de trabajo o a los contornos de los cigüeñales, y/o para poder adaptarlas a los diferentes diámetros de la herramienta perforadora, puede proveerse un dispositivo de cambio de la guía de herramienta, para el cambio automático de las guías de herramientas en la unidad de guías de herramientas. Un cargador de recogida o un cargador de disco o de cadena del dispositivo de cambio de dirección de las herramientas puede ser accionado por la unidad de soporte de las piezas y, especialmente, puede estar fijado a ésta y, por lo tanto, podrá trasladarse con ésta por ejemplo en paralelo al eje del husillo. De esta manera se facilita el cambio de los casquillos de perforación del dispositivo de guía de la herramienta fijo en dirección del eje de husillo, de manera que se puede situar el dispositivo de guía de la herramienta y el dispositivo de cambio de dirección de la herramienta axialmente el uno respecto al otro y pueden juntarse, posteriormente, mediante la traslación de la unidad de soporte de las piezas para el cambio de los casquillos de perforación.
También es posible prever en el dispositivo de guía de herramientas unos grupos móviles, que especialmente se pueden desplazar linealmente, de guía de las herramientas o de los casquillos de perforación, los cuales, por ejemplo, pueden estar dispuestos sobre un soporte común. Para el cambio de los casquillos de perforación será suficiente, por lo tanto, desplazar el soporte de tal manera que el casquillo de perforación requerido en cada momento quede dispuesto en el área del eje del husillo. Un cambiador lineal triple preferido para un dispositivo de doble husillo se describirá con más detalle en las formas de realización.
También se prevé convenientemente un dispositivo de cambio de herramientas, para el cambio y la incorporación automática de las herramientas de perforación profunda al husillo de trabajo. La unidad de cambio de herramientas puede por ejemplo configurarse en forma de un cargador de recogida para herramientas fijado al bastidor de la máquina del dispositivo de perforación profunda. Tras la correspondiente orientación axial del cabezal del husillo y del cargador, por ejemplo mediante un desplazamiento del dispositivo portaherramientas en la dirección X, el cambio de herramienta puede efectuarse trasladando el cabezal del husillo en la dirección del eje de husillo. Convenientemente, los dispositivos de cambio de la guía de herramientas y el dispositivo de cambio de herramienta estarán conformados y dispuestos de tal manera que la sustitución de la herramienta de perforación profunda y de las guías de la herramienta asociadas pueda realizarse simultáneamente, para lo cual los dispositivos pueden estar dispuestos a una distancia axial y a una altura adecuadas.
Puesto que, por regla general, también pueden realizarse perforaciones de paso, en una forma de realización preferida está previsto un dispositivo de aislamiento para aislar los puntos de penetración de las herramientas de perforación profunda al realizar la perforación en la pieza de trabajo. De esta manera, se puede impedir que el refrigerante mezclado con las virutas de la perforación salpique el lado opuesto de la herramienta durante la penetración de la perforadora, ensuciando el dispositivo y dando lugar a que bajo ciertas circunstancias la perforadora funcione en seco, lo cual podría ocasionar un desgaste anticipado de la perforadora.
Un aislamiento particularmente fiable es posible mediante un perfeccionamiento, según el cual está previsto un dispositivo de aislamiento para el aislamiento de una sección axial de la pieza de trabajo, por ejemplo un cojinete principal o un cojinete de elevación, que presenta en la sección de aislamiento al menos una cáscara de aislamiento presionada sobre una sección periférica de la superficie de revestimiento de la pieza, de manera que puede lograrse un aislamiento sobre una gran superficie resistente a las altas presiones de las perforaciones para la extracción de aceite. La cáscara de aislamiento en el lado orientado hacia la pieza de trabajo puede ser de plástico, el cual puede ser perforado. Preferiblemente, se prevén por cada sección de aislamiento varias cáscaras de aislamiento, de manera que puede lograrse un aislamiento completo en la dirección perimetral, que sólo deja libre prácticamente la zona de entrada de la herramienta.
Se puede lograr una flexibilidad particularmente alta y una buena adaptación a la diferente geometría de los cigüeñales mediante la aplicación de diferentes dispositivos de aislamiento intercambiables para diferentes diámetros y/o longitudes axiales de las secciones de aislamiento en el dispositivo portaherramientas, de manera que la fijación puede realizarse preferiblemente en dirección axial en cualquier punto. Esto es posible por ejemplo porque los dispositivos de aislamiento están configurados de tal manera que pueden ser suspendidos de perfiles de sujeción paralelos al eje longitudinal de la pieza de trabajo y descansar sobre ellos.
Se sabe que los medios auxiliares utilizados en la perforación profunda pueden ser perjudiciales, si después del trabajo se transportan a las sucesivas estaciones de trabajo. En consecuencia resultará oportuno realizar una limpieza de las piezas completamente acabadas, la cual se realiza normalmente en estaciones de limpieza separadas. Un perfeccionamiento preferido se caracteriza por el hecho de que presenta un dispositivo de limpieza integrado para la eliminación los residuos sólidos y fluidos del mecanizado de las piezas de trabajo. Se considera particularmente conveniente realizar una limpieza sin emplear productos de limpieza extraños, como detergentes líquidos o similares. Con tal objeto, el dispositivo de limpieza está formado preferiblemente como un dispositivo de centrifugado, en el cual la limpieza puede realizarse aprovechando las fuerzas centrífugas sin emplear medios auxiliares. Es conveniente que el accionamiento giratorio, previsto para girar las piezas de trabajo alrededor de su eje longitudinal, se realice de tal manera que puedan ejecutarse velocidades de giro de por ejemplo más de 500 revoluciones por minuto, especialmente entre aproximadamente 800 revoluciones por minuto y aproximadamente 1.700 revoluciones por minuto. Tales piezas de trabajo limpias y secas de esta manera, por regla general quedan en gran parte libres de virutas y, como mucho, presentan una película muy fina de aceite de perforación que no es perjudicial para los dispositivos posteriores.
Para un aumento de la productividad del dispositivo de perforación profunda se prevé, en una forma de realización preferida, que la unidad de soporte de las piezas de trabajo esté conformada para la admisión simultánea de varias piezas de trabajo, especialmente dos, las cuales preferiblemente han de disponerse paralelas al eje una encima de la otra. Preferiblemente, se prevé para cada pieza de trabajo un accionamiento de giro propio controlado independientemente. Especialmente la estructura puede ser modular, de manera que para cada pieza de trabajo pueda preverse un módulo adecuado para entrar en funcionamiento de forma completamente independiente, el cual presenta un accionamiento del giro, unos medios de sujeción y, si se considera necesario, dispositivos auxiliares de sujeción y dispositivos de aislamiento y similares.
De forma conveniente, el cabezal de husillo asignado puede estar dotado de varios, especialmente dos, husillos de trabajo superpuestos paralelos al eje o bien pueden preverse varios cabezales de husillo superpuestos. Un dispositivo de guía de herramientas adecuado puede estar provisto de varias, especialmente dos, cuatro, seis u ocho etc. guías de herramienta superpuestas en paralelo al eje. Mediante la oportuna disposición superpuesta de las piezas de trabajo, los casquillos de perforación, las herramientas y los husillos durante el mecanizado múltiple, es posible sin más un aumento de la productividad del dispositivo, sin necesidad de modificar las dimensiones de construcción horizontales con respecto a los dispositivos de mecanizado individuales, o sin necesidad de ocupar el espacio de construcción sobre el bastidor de la máquina ya existente.
Otras características y detalles de la invención se deducen de la siguiente descripción de una forma de realización preferida, junto con los dibujos y las reivindicaciones secundarias. En este caso, las características individuales pueden ponerse en práctica en la forma de realización por sí solas o bien varias en combinación. En los dibujos se representa una forma de realización de la invención descrita a continuación con más detalle. En los dibujos se muestra:
Figura 1 una vista lateral esquemática de una forma de realización de un dispositivo de perforación profunda según la invención,
Figura 2 una vista superior del dispositivo de perforación profunda de la figura 1,
Figura 3 una vista frontal del dispositivo de perforación profunda según las figuras 1 y 2,
Figura 4 una vista superior de otro dispositivo de perforación profunda con bastidores de maquinaria separados para la unidad de perforación profunda y la unidad de soporte de las piezas de trabajo,
Figura 5 una vista lateral de la forma de realización de la figura 4,
Figura 6 una vista parcial en perspectiva diagonal de una forma de realización preferida de un dispositivo portaherramientas con un cambiador lineal triple de casquillos de perforación y un dispositivo de avellanado integrado con contrapuntas, en combinación con una forma de realización preferida de una unidad de soporte de las piezas de trabajo con dispositivos de giro que se accionan por separado para activar los cigüeñales y para aislar los puntos de perforación,
Figura 7 una vista lateral de un dispositivo de aislamiento intercambiable, que puede ser colocado en la unidad de soporte de las piezas según la figura 6, y
Figura 8 una vista lateral de un dispositivo intercambiable que se puede colocar en una unidad de soporte de las piezas según la figura 6 para la orientación radial de los cigüeñales previa a la sujeción en la unidad de soporte de las piezas según la figura 6.
La forma de realización de un dispositivo de perforación profunda 1 según la invención mostrada en las figuras 1 a 3 se basa en un centro de perforación profunda estándar, en el cual hay fijada una unidad de perforación profunda 3 en la parte superior de una bancada de maquinaria 2. Ésta está provista de un primer dispositivo de situación 4 con una corredera transversal 5, la cual es guiado con movimientos deslizantes sobre dos carriles lineales paralelos al eje 6 y que puede trasladarse paralelamente a un primer eje horizontal 8 (eje X) mediante un primer motor de accionamiento NC (no mostrado) con un primer accionamiento de husillo 7.
Sobre la corredera transversal se alza un bastidor vertical 9 con un par de carriles de dirección lineales 10 de ejes paralelos y orientados verticalmente, sobre los cuales es guiado un dispositivo portaherramientas 11 móvil vertical. Para subir y bajar el dispositivo de soporte de la herramienta 11 se utiliza un motor NC dispuesto en la parte superior del bastidor vertical, por ejemplo un servomotor 12, de manera que el eje del motor se extiende en paralelo a los ejes de las guías lineales 10 y utiliza la parte trasera del dispositivo portaherramientas 11 sobre un segundo accionamiento de husillo 13 vertical dispuesto entre los carriles de guía. Por ello se ha creado un segundo dispositivo de situación 14 sencillo para el desplazamiento vertical del dispositivo portaherramientas 11 en paralelo a un segundo eje vertical 15, denominado eje Y.
El dispositivo portaherramientas 11 comprende un soporte 18 que se extiende en horizontal, construido en forma de una placa vertical, en cuya parte trasera orientada hacia el bastidor vertical se fijan unos elementos de guía 19 que utilizan las guías lineales 10, así como una tuerca de husillo 20 que entra en acción conjunta con el segundo husillo vertical 13. Sobre la parte frontal opuesta se extiende en dirección horizontal una guía lineal con dos carriles de guía 21 de ejes paralelos, sobre los cuales se puede desplazar de forma lineal un cabezal de husillo 22. Para el desplazamiento del cabezal de husillo a lo largo de la guía lineal 21 paralela al eje Z horizontal 28 está previsto otro servomotor NC 24, el cual emplea una tuerca roscada con un husillo roscado 25 horizontal en la parte inferior del cabezal de husillo.
En el cabezal de husillo 22 se encuentran dispuestos a cierta distancia dos husillos de trabajo de ejes paralelos 26, de manera que para cada uno de los husillos de trabajo en el cabezal de husillo está previsto un accionamiento de husillo 27 electromotriz que se acciona por separado para girar el husillo de trabajo 10 alrededor de un eje horizontal de husillo 30. Cada uno de los husillos de trabajo está provisto de un mandril de sujeción rápida en el lado opuesto del accionamiento, para la admisión de una herramienta de perforación profunda 32. También pueden existir formas de realización con sólo un husillo o con más de dos husillos.
En la posición de funcionamiento mostrada del dispositivo de perforación profunda no se han colocado herramientas de perforación profunda. Algunas herramientas de perforación profunda se disponen con los ejes paralelos y dispuestas unas encima de las otras en un cargador de intercambio 33 que se explica más adelante, el cual está dispuesto al lado del dispositivo portaherramientas junto a una placa de soporte vertical en el borde de la bancada de maquinaria.
Para guiar las herramientas de perforación profunda colocadas en los respectivos husillos de trabajo antes, durante y después de un proceso de perforación está previsto un dispositivo de guía de herramientas 35, el cual está fijado en el extremo de la placa de soporte 18, opuesto al accionamiento de avance 24, y el cual tiene un soporte de casquillos de perforación 36 para la admisión de los casquillos de perforación o las guías de herramienta 37 intercambiables.
La unidad de perforación profunda preferida descrita permite desplazar las herramientas mediante movimientos rectangulares uno respecto al otro de las herramientas en paralelo al eje X o al eje Y, con el fin de ocupar una posición de trabajo perpendicular al eje longitudinal de la herramienta. Además, mediante el desplazamiento del cabezal del husillo, es posible un desplazamiento axial de la herramienta en la dirección del dispositivo de guía de herramientas 35 o partiendo de éste en la dirección del eje Z. Este avance del mecanizado de la herramienta de perforación profunda es posible sin necesidad de desplazar las grandes masas de la unidad de perforación profunda, por ejemplo el dispositivo portaherramientas en su conjunto. El avance del mecanizado se realiza mediante un desplazamiento lineal del cabezal del husillo, también a través de un eje Z dispuesto en la herramienta 28.
Para sujetar las piezas de trabajo que se van a perforar, así como para la correcta orientación de las piezas de trabajo con respecto a la herramienta o al eje del husillo, está prevista una unidad de soporte de las piezas 40, que en el ejemplo mostrado incluye dos cigüeñales 41 cuyos ejes longitudinales 42 están orientados en paralelo horizontalmente uno respecto al otro. La unidad de soporte de las piezas comprende esencialmente dos dispositivos parciales que funcionan en conjunto. Un primer dispositivo parcial 43 sirve para sujetar las piezas de trabajo con el eje orientado horizontalmente y para girar las piezas de trabajo alrededor del eje longitudinal de la pieza de trabajo, también denominado eje A. En el ejemplo mostrado los cigüeñales 41 son introducidos para ello en unos mandriles 44, los cuales se pueden girar mediante un accionamiento de giro 45, por ejemplo mediante una correa dentada 46 o una cadena o una rueda cilíndrica dentada. Para cada cigüeñal está previsto un accionamiento controlable por separado independiente de los otros motores. En el lado opuesto pueden estar alojadas las piezas de trabajo sobre cabezales o mandriles de sujeción. Los elementos descritos están fijados a un soporte 47 en forma de L en sección transversal a la placa de deslizamiento vertical. El soporte está fijado sobre una mesa giratoria 50 que se puede apreciar bien en figura 3, la cual forma parte de un segundo dispositivo parcial de la unidad de soporte de las piezas, y el cual es giratorio alrededor de un eje de giro vertical 49, en lo sucesivo también eje B. Si se considera conveniente, mediante el empleo de una mesa giratoria ya existente de un dispositivo de perforación profunda, los dispositivos convencionales pueden ser mejorados de manera oportuna y económica en forma de un dispositivo de perforación profunda según la invención, fijando el primer dispositivo parcial adecuadamente a la mesa giratoria.
La mesa giratoria es desplazable mediante un tercer dispositivo de situación 51 paralelo a un tercer eje, o eje W 48 que está orientado en paralelo al eje del husillo 30. Para ello se dispone la mesa giratoria sobre un tercer dispositivo de guía lineal 52, que comprende dos carriles de guía 53 fijados sobre la bancada de maquinaria, dispuestos horizontalmente y con los ejes paralelos, sobre los cuales se dirige la parte inferior de la placa giratoria en un desplazamiento en línea recta. Para el desplazamiento del dispositivo tensor de los cigüeñales en la dirección W está previsto un motor de accionamiento 54, que hace girar un husillo roscado 55, sobre el cual va una tuerca fijada a la parte inferior de la mesa giratoria.
Es posible acceder a cualquier ángulo del área deseada mediante la superposición de giros alrededor del eje A 42 y del eje B 49. De esta manera, se ajustan los diversos ángulos de inclinación de las perforaciones con respecto a los ejes de las piezas de trabajo mediante el giro vertical alrededor del eje B, mientras que mediante el giro alrededor del eje A pueden ajustarse diversas posiciones con respecto a la circunferencia de una pieza de trabajo. En todos los ajustes del ángulo, los ejes longitudinales 42 de las piezas de trabajo permanecen horizontales.
Mediante el desplazamiento de las herramientas en paralelo en la dirección X se pueden ajustar diferentes posiciones a lo largo del eje longitudinal de la pieza de trabajo, al tiempo que, pueden aprovecharse para ello los desplazamientos paralelos en la dirección Y vertical, diferentes a la dirección radial del eje longitudinal para realizar una perforación desplazada lateralmente respecto al eje longitudinal. De esta manera mediante movimientos rectangulares de la herramienta puede accederse a las posiciones de trabajo necesarias en la pieza de trabajo.
Mediante un movimiento paralelo al eje W de la unidad de soporte de las piezas 40 con el motor 54 puede trasladarse la pieza de trabajo contra el casquillo de perforación 37 dispuesto en dirección W o bien en dirección Z. Mediante movimientos en dirección W pueden efectuarse también movimientos de compensación, que resultan necesarios para girar las piezas de trabajo alrededor del eje B vertical, cuando las herramientas son trasladadas horizontalmente contra el eje B vertical.
El avance del mecanizado para efectuar una perforación, o para extraer la herramienta del agujero, se realiza de manera conveniente por medio del eje Z dispuesto en la herramienta, desplazando el cabezal del husillo con respecto al dispositivo de guía de las herramientas, de manera que el casquillo de perforación fijo se ajusta en la pieza de trabajo orientada hacia la herramienta.
Un procedimiento de perforación de agujeros que han de establecerse en diversas posiciones y/o con diversas orientaciones con respecto al eje longitudinal de la pieza de trabajo, puede llevarse a cabo de la manera siguiente. La unidad de perforación profunda está equipada para que puedan colocarse herramientas de perforación profunda en los husillos de trabajo, con casquillos de perforación incorporados adaptados a las herramientas de perforación profunda y a la geometría de la pieza de trabajo, en el dispositivo de guía de herramientas 37. Para la sujeción de los cigüeñales en la unidad de soporte de las piezas, la mesa giratoria puede ser trasladada mediante un avance en dirección W hasta la altura de un portal de carga 58 dispuesto lateralmente junto al bastidor de la máquina. La mesa giratoria puede ser girada en una posición de carga, en la cual los elementos tensores de las piezas de trabajo son dirigidos hacia el portal de carga, o también hacia una posición de carga girada aproximadamente 90º contra la orientación mostrada. Una vez sujetos los cigüeñales, éstos son girados mediante el accionamiento del eje B y los accionamientos de giro 45 en una primera posición de trabajo, que corresponde a la orientación para las primeras perforaciones que se van a realizar. Mediante el desplazamiento del portaherramientas en dirección X y/o en dirección Y se procede a la correcta posición de las herramientas. A continuación, mediante el desplazamiento de la mesa giratoria en la dirección del eje W, los contornos de la pieza de trabajo son presionados contra los casquillos de perforación fijos. Al poner en marcha el accionamiento del husillo, el cabezal del husillo avanza entonces mediante el accionamiento de avance 24 y, de esta manera, la herramienta soportada por éste es introducida a través del casquillo de guía en la pieza de trabajo hasta la profundidad preestablecida. A continuación se retira la herramienta. Después, la mesa giratoria puede retirarse para efectuar una nueva orientación de la pieza de trabajo con respecto a la herramienta realizando giros alrededor del eje B y/o del eje A. Al mismo tiempo o después de este giro puede accederse a la nueva posición de la herramienta mediante movimientos de la herramienta en dirección X y/o Y. Entonces se inicia el procedimiento descrito para las nuevas perforaciones.
En el dispositivo parcial 43 pueden incorporarse también otros dispositivos descritos con más detalle en relación a las figuras 6 a 8, por ejemplo, dispositivos de orientación de la posición exacta del ángulo del cigüeñal durante el proceso y/o dispositivos auxiliares de la perforación, por ejemplo un dispositivo de aislamiento, que en caso de agujeros de paso aísla el punto de penetración de la perforadora en la parte trasera de la pieza de trabajo, para que no salpique el refrigerante mezclado con las virutas de la perforación hacia el lado opuesto de la penetración de la perforadora, de manera que no ensucie el dispositivo y no permita que, bajo ciertas circunstancias, la perforadora funcione en seco, lo que ocasionaría un desgaste anticipado de la misma.
Para facilitar un contacto seguro del dispositivo entre el casquillo de perforación y la pieza de trabajo, está previsto que los casquillos de perforación se adapten a los respectivos contornos de los cigüeñales. En caso de tener que perforar agujeros de diferentes diámetros, se prevén unas correspondientes herramientas de perforación profunda con diferentes dimensiones y casquillos de perforación adaptados a los respectivos diámetros de la herramienta. Se puede realizar automáticamente y al mismo tiempo un cambio de herramienta y, en su caso, un cambio de los casquillos de perforación en la forma de realización mostrada. Para ello se prevé un cambiador de casquillos de perforación 33 automático junto a la unidad de perforación profunda 1, así como un dispositivo cambiador de casquillos de perforación 34 en la unidad de soporte de las piezas 40. Mientras que el dispositivo de cambio de herramientas 33 está fijado al bastidor, el dispositivo de cambio de las guías de las herramienta 34 está unido al soporte 47 de la unidad de soporte de las piezas y puede desplazarse con ésta en dirección W. Para el cambio simultáneo de las herramientas de perforación profunda y de los casquillos de perforación adecuados, se retira la mesa giratoria para que sea posible un desplazamiento transversal del bastidor vertical 9 sin hacer contacto con la unidad de soporte de la pieza o piezas de trabajo sujetas a la misma. El cabezal del husillo se desplazará linealmente hasta la posición de alejamiento máximo, mostrada en las figuras. A continuación, el bastidor vertical se desplaza lateralmente hasta que el eje del husillo es coaxial al eje de la herramienta 32 que se va a intercambiar que está sujeta a un mecanismo de retención 33. En esta posición, los casquillos de perforación que se van a intercambiar son orientados el uno hacia el otro y el cambio de los casquillos de perforación puede efectuarse con las manipulaciones adecuadas, en consecuencia la mesa giratoria puede trasladarse en la dirección W. El cambio de la herramienta, en caso necesario, puede realizarse simultáneamente mediante un desplazamiento del cabezal de husillo y las manipulaciones adecuadas del husillo de trabajo. Tras el cambio de la herramienta y el cambio de los casquillos de perforación, que naturalmente también pueden efectuarse siempre por separado, puede llevarse a cabo el proceso de trabajo descrito para la realización de nuevas perforaciones. Otra posibilidad para el cambio de los casquillos de perforación se describe en relación a figura 6.
El dispositivo de perforación profunda de estructura muy clara, sencilla y compacta, el cual puede aprovechar, por ejemplo, junto a la unidad de perforación profunda 4 y la mesa giratoria 50, los componentes esenciales de los centros modernos de perforación profunda, aumenta la flexibilidad de perforación de piezas de trabajo, especialmente cigüeñales, con una alta productividad y una gran precisión. Todos los accionamientos para el movimiento de los elementos que pueden ser desplazados y girados unos en relación a los otros son controlados mediante un control numérico asistido por ordenador. Este equipo de control está alojado en un panel de servicio 59 junto a la instalación mostrada. Mediante el control NC los procedimientos durante y entre los procedimientos de perforación son completamente automatizables. El control NC puede estar equipado también de tal manera que las manipulaciones para la colocación y el intercambio de las piezas de trabajo sean en gran parte automatizables. De la misma manera, es posible, con el "Hardware" mecánico descrito o uno correspondiente y mediante unos programas de control adecuados, configurar las más diversas geometrías de perforación y distribuciones de las piezas de trabajo, especialmente cigüeñales. La estructura compacta permite alojar todos los componentes móviles del dispositivo dentro de una cubierta protectora 60 compacta, que puede estar provista de puertas o aberturas similares cerradas para los trabajos en el dispositivo de perforación profunda, por ejemplo en el lado orientado hacia el portal de carga 58.
En las figuras 4 y 5 se muestra otra forma de realización de un dispositivo de perforación profunda 70, en el que, por motivos de claridad, algunos elementos correspondientes están marcados con las mismas referencias que en las figuras 1 a 3. Mientras que la forma de realización según las figuras 1 a 3 está pensada preferiblemente para cigüeñales cuya longitud no supere aproximadamente de 850 mm a 900 mm, la forma de realización según las figuras 4 y 5 está particularmente optimizada para piezas de trabajo más grandes, por ejemplo, con longitudes de hasta aproximadamente 1.500 mm. Dichos cigüeñales más largos se emplean sobretodo en motores Diesel estacionarios, así como en motores Diesel de barcos o de vehículos de servicio.
Existen esencialmente dos diferencias. Mientras que en el caso de la forma de realización arriba mencionada, la unidad de perforación profunda y la unidad de soporte de las piezas están instaladas sobre un bancada de maquinaria 2 común en una disposición compacta, en la forma de realización según las figuras 4 y 5 se proveen bastidores de maquinaria 71 ó 72 separados para la unidad de soporte de las piezas de trabajo 73 y la unidad de perforación profunda 74. Estos bastidores de maquinaria pueden ser fijados una vez dispuestos en forma de L, por ejemplo mediante tornillos, de modo que se obtiene una base estable para todo el conjunto del dispositivo.
Además está previsto, al contrario que en la forma de realización según las figuras 1 a 3, un eje de giro vertical (eje B1 75) adicional en la unidad de perforación profunda, que permite un giro horizontal del dispositivo portaherramientas 76. Para ello se prevé una mesa giratoria 77 móvil lineal sobre los carriles de guía lineal del primer dispositivo de situación 4, cuya parte inferior es dirigida sobre los carriles de guía 6 y la parte superior soporta el bastidor vertical 78 con el segundo dispositivo de situación 14 (desplazamiento vertical paralelo al eje Y). Gracias a esto es posible especialmente un giro del dispositivo portaherramientas 76, de tal manera que éste gira desde una posición de base, en la cual el eje del husillo 79 se extiende paralelo al eje W 48 de la unidad de soporte de las piezas, hasta la posición 76' dibujada con una línea discontinua en la figura 4, en la cual el eje del husillo está colocado con un ángulo agudo de por ejemplo 20º contra el eje W. También es posible un giro en la dirección opuesta.
El segundo eje de giro 75 vertical dispuesto en la herramienta, permite que también puedan realizarse ángulos de mayor inclinación de las perforaciones con respecto a la dirección radial, sin que, con la posición oblicua del eje del husillo 79 necesaria para ello opuesta al eje longitudinal de la pieza de trabajo 42, la pieza de trabajo deba ser girada alrededor del eje vertical 49 propio de la pieza hasta el punto de que sobretodo las zonas de los extremos que molestan en el dispositivo de soporte de las piezas de trabajo sobresalgan en la zona de movimiento del bastidor vertical 78 o del dispositivo portaherramientas 76. Este problema aumenta, cuanto más largas son las piezas de trabajo giradas en horizontal. Si al menos una parte del ángulo de inclinación necesario es resultado de un giro del eje de husillo alrededor del eje vertical 75, puede evitarse el problema de que estorbe el contorno, puesto que un giro alrededor del eje B 49 sólo deberá proporcionar el ángulo restante correspondiente y, debido a esto, es suficiente un giro más corto que con un husillo sin rotación.
La figura 6 muestra, entre otras cosas, el extremo girado hacia la pieza de trabajo de una forma de realización particularmente preferida de un dispositivo portaherramientas 84, en el que como dispositivo de guía de la herramienta 85 está previsto un cambiador de casquillos de perforación en forma de cambiador lineal triple. Éste comprende un soporte 86 desplazable en vertical a lo largo de una guía lineal, en el cual, superpuestos a cierta distancia de los dos ejes del husillo están dispuestos dos grupos consistentes en tres pares de casquillos de perforación 87 idénticos respectivamente. De estos siempre son idénticos en dirección vertical el primero y el cuarto, el segundo y el quinto, y el tercero y el sexto casquillo de perforación. La guía lineal para el soporte 86 está fijada en la parte frontal de un recipiente colector de virutas 88 en forma de caja que se extiende en vertical, en cuya parte superior está previsto un accionamiento encapsulado por una envoltura en forma de caja, para el desplazamiento lineal del soporte de casquillos de perforación 88. El dispositivo colector abierto por su parte inferior 88 será atravesado horizontalmente por las herramientas perforadoras 95 durante la operación, de manera que en la parte trasera de los casquillos de perforación opuestos están previstas unas guías aisladas para las herramientas. De esta manera, se logra que el aceite disponible a baja presión que se utiliza para el lavado de las virutas del agujero perforado y para el enfriamiento de la herramienta perforadora y que es transportado a lo largo de una ranura axial en las herramientas perforadoras 95 de vuelta al recipiente, no salga salpicando sino que pasa a un recipiente receptor adecuado. Si para cambiar las diferentes herramientas perforadoras deben cambiarse los casquillos de perforación 87 con el triple cambiador lineal mostrado, basta entonces un desplazamiento lineal común de los casquillos de perforación para disponer el par de casquillos de perforación deseado a la altura del eje del husillo. Para ello, se retiran primero las herramientas, al menos hasta la caja de virutas 88, o bien se cambian automáticamente mediante el cambio del diámetro de perforación.
Esta forma de realización no permite sólo un cambio cómodo de los casquillos de perforación y un funcionamiento sin que se produzca en gran parte suciedad, sino también un avellanado de los extremos de la perforación directamente por la máquina de perforación profunda, sin tener que cambiar las piezas de trabajo. Para ello, está previsto un dispositivo de avellanado 90, que presenta dos contrapuntas 91 superpuestas a una distancia en vertical respecto al eje de husillo. Las contrapuntas paralelas son ajustables en altura mediante un desplazamiento vertical del dispositivo portaherramientas 84 y se pueden accionar por un giro mediante un accionamiento propio común 89, que en caso necesario puede acoplarse a la herramienta de avellanado. El avance horizontal se realiza hidráulicamente mediante un émbolo hidráulico no mostrado, en cuya biela 93 están fijadas las unidades de herramientas del dispositivo de avellanado guiadas de forma lineal. Las contrapuntas son trasladadas lateral y verticalmente contra el eje del husillo, de modo que al estar retiradas no estorban durante el proceso de avellanado y los movimientos de giro necesarios en cada momento. Para el avellanado, las contrapuntas se disponen en primer lugar de forma coaxial respecto a las perforaciones a tratar y, a continuación, las herramientas de avellanado se acercan a la pieza de trabajo mediante el avance de las contrapuntas. En el avance del mecanizado, durante el cual las herramientas de avellanado giratorias entran en la pieza de trabajo, se efectúa mediante un movimiento de las piezas de trabajo a lo largo del eje W.
La forma de realización de la figura 6, igualmente preferida, de un dispositivo parcial 100 para la sujeción horizontal, así como para el giro de las piezas de trabajo, comprende una placa de soporte 101 correspondiente al soporte en forma de L del dispositivo 43, en cuya parte frontal orientada hacia la herramienta están fijados cuatro carriles perfilados 102 horizontales y superpuestos, que pueden estar curvados por el lado de la herramienta. A éstos pueden fijarse todas las unidades intercambiables deseadas para el montaje del dispositivo parcial. Permiten la fijación de las unidades en cualquier posición axial cada vez, de modo que es posible una adaptación del dispositivo parcial 100 a cualquier geometría de cigüeñales deseada de un modo sencillo. En el extremo orientado hacia el observador están fijadas dos partes idénticas superpuestas de un cojinete 103, las cuales en sus partes interiores incluyen mandriles para las piezas de trabajo no mostradas. En el extremo opuesto están previstas unas partes de contra cojinete en forma de cabezas móviles 104 con puntas de cojinete 105 para establecer el eje de giro de los cigüeñales. Entre los cojinetes axiales de los extremos 103, 104 se acoplan un número de cojinetes que van a ser mecanizados que se corresponde con el número de dispositivos de aislamiento 106 intercambiables (véase figura 7) en los carriles perfilados 102 y se sujetan a éstos. También hay acoplado y sujetado un dispositivo de orientación 107 hidráulico, que se representa detalladamente en la figura 8. Los dispositivos visibles 103 a 107 sirven para la manipulación y el mecanizado del cigüeñal superior, no mostrado por motivos de representación. Por debajo de los dispositivos 106, 107 están fijados unos dispositivos intercambiables idénticos para el cigüeñal inferior en los dos carriles perfilados.
Para cada pieza de trabajo sujetada está previsto un accionamiento giratorio 125 controlable independientemente para el giro de la pieza de trabajo alrededor del eje A. Éste comprende, en el ejemplo mostrado, un servomotor 126 fijado cada vez al soporte 101, el cual se sirve de una correa dentada 127 alojada de forma giratoria en el mandril. Los servomotores están diseñados para girar la pieza de trabajo hasta aproximadamente 1.700 r.p.m., de manera que, en caso necesario, permite una limpieza de las piezas de trabajo sacudiendo el aceite extraído y las virutas. Los accionamientos independientes favorecen, por un lado, una instalación modular ventajosa del dispositivo parcial, que puede ser estructurado de nuevo fácilmente para un número diferente de piezas de trabajo. Por otro lado, se permite un ajuste de la posición de rotación correcta para cada pieza de trabajo, lo cual es especialmente ventajoso gracias al ajuste mediante calibres de medición.
Según se puede apreciar en las figuras 7 y 8, cada uno de los dispositivos intercambiables 106, 107 comprende un cuerpo de base estrecho 108 ó 109 orientado axialmente mediante un dedo de sujeción 110 ó 111 previsto en el extremo superior y que sobresale hacia abajo, el cual se engancha, respectivamente, en una ranura de soporte superior del carril perfilado superior. En el extremo inferior opuesto está prevista una palanca de aseguramiento 112 ó 113 giratoria, la cual una vez enganchada al dedo de sujeción del carril superior y colocada en el cuerpo básico de la parte frontal de los perfiles de sujeción se acopla a una ranura de admisión en la parte inferior del carril guía asegurando así el perfil 102 contra tambaleos y pérdidas. Este tipo de fijación permite una colocación de estos dispositivos en cualquier posición axial ajustable conveniente a lo largo de los perfiles guía sin escalones. La adaptación del dispositivo a cigüeñales diseñados de manera diferente resulta por lo tanto muy sencilla.
El dispositivo de aislamiento 106 (figura 7) comprende tres cáscaras de aislamiento 115, 116, 117, que abarcan cada una un ángulo periférico de aproximadamente 110º, colocadas sobre un mecanismo de palanca acodada común, y que presentan un revestimiento de plástico en las superficies cilíndricas arqueadas orientadas hacia la pieza de trabajo. El mecanismo de la palanca acodada está diseñado de tal manera que durante un avance hidráulico de la cáscara intermedia 115 en dirección hacia la sección de la pieza de trabajo (cojinete 119), las cáscaras exteriores 116, 117, dispuestas simétricamente respecto a la cáscara central, se colocan alrededor de la sección de la pieza de trabajo que se quiere aislar, para la formación de una junta anular casi hermética, de modo que sólo en el lado opuesto a la cáscara 115 queda un intersticio para dejar pasar la herramienta perforadora. Mediante este aislamiento periférico se evita de una manera fiable la salida del líquido de perforación estancado bajo presión, al penetrar la herramienta perforadora. Ésta penetra solamente un poco en el revestimiento blando de la cáscara 115. De esta manera se impide de una manera fiable una salida del líquido de la perforación y por tanto el ensuciamiento de la zona de perforación, así como en su caso un funcionamiento en seco de las herramientas perforadoras.
El dispositivo de orientación 107 hidráulico, empleado en la figura 8, se pone en marcha cuando se fijan las piezas de trabajo, para garantizar la orientación de giro correcta, o sea la posición radial de la pieza de trabajo. Éste comprende un órgano de apoyo 120 hidráulico que se mueve hacia adelante y hacia atrás en horizontal, con una escotadura trapezoidal 121 orientada hacia la pieza de trabajo, la cual está delimitada por unas superficies de apoyo prismáticas 122. Al sujetar un cigüeñal, éste es fijado en primer lugar axialmente entre una punta 105 en el soporte del cojinete 104 y el mandril opuesto, sin que el mandril sujete y fije radialmente la pieza de trabajo. A continuación se realiza la fijación radial de la pieza de trabajo, o sea, el ajuste de la posición de giro correcta alrededor del eje longitudinal de la pieza de trabajo, de modo que el órgano de apoyo es presionado contra un cojinete de elevación adecuado del cigüeñal. La posición de rotación correcta se alcanza cuando el revestimiento del cojinete de elevación se apoya en las superficies de soporte 122 opuestas. A continuación, se sujeta radialmente la pieza de trabajo mediante el accionamiento del mandril y ésta puede ser ahora mecanizada. Este tipo de fijación mediante elementos de orientación es ventajosa sobre todo para series grandes, ya que se prevén elementos de orientación diseñados adecuadamente para cada cigüeñal y geometría de ejes. Para series más pequeñas, el dispositivo puede ser preparado también para aumentar de la flexibilidad con calibres de medición, los cuales por ejemplo pueden estar colocados en la unidad de perforación profunda.
Los dispositivos mostrados en las figuras 6 a 8 pueden proveerse parcialmente o en su totalidad en todos los dispositivos de perforación profunda según la invención, por ejemplo, según las figuras 1 a 3 y las figuras 4 y 5.
En especial, el dispositivo de aislamiento, un dispositivo integrado para el acabado de las perforaciones, un dispositivo de cierre de las perforaciones y la integración de una instalación de limpieza en el dispositivo de perforación profunda son disposiciones que, independientemente de la orientación exclusivamente horizontal de las piezas de trabajo, pueden ser ventajosas también en otros dispositivos de perforación profunda del tipo descrito. Éstos permiten un mecanizado completo, por ejemplo de los canales de aceite, en una estación de trabajo única, y gracias a esto surgen ventajas de ahorro de espacio considerable y aumento de la productividad en comparación con el estado de la técnica.

Claims (28)

1. Dispositivo de perforación profunda para perforar agujeros en piezas de trabajo, especialmente en cigüeñales, mediante el cual las perforaciones pueden realizarse en diversas posiciones y/o con diferentes orientaciones con respecto al eje longitudinal de la pieza de trabajo, con
- una unidad de perforación profunda (3; 74) con al menos un cabezal de husillo (22), el cual presenta al menos un husillo de trabajo (26) giratorio mediante un accionamiento de husillo (27) alrededor del eje horizontal del husillo (30; 79), para la admisión de una herramienta de perforación profunda (32) desplazable en paralelo al eje de husillo;
- una unidad de soporte de las piezas (40) con un primer dispositivo parcial (43; 100) para sujetar al menos una pieza de trabajo (41) y para el giro de la misma alrededor del eje longitudinal de la pieza de trabajo (42); y con un segundo dispositivo parcial (50) para el giro de la pieza de trabajo (41) alrededor de un eje de giro (49) en orientación perpendicular al eje longitudinal de la pieza de trabajo;
- un primer dispositivo de situación (4) para el desplazamiento relativo de la pieza de trabajo y la herramienta de perforación profunda en paralelo a un primer eje (8) horizontal (eje X) perpendicular al eje del husillo (30);
- un segundo dispositivo de situación (14) para el desplazamiento relativo de la pieza de trabajo y la herramienta de perforación profunda en paralelo a un segundo eje (15) vertical (eje Y) ortogonal respecto al eje del husillo (30); y
- un tercer dispositivo de situación (51) para el desplazamiento relativo de la pieza de trabajo y la herramienta de perforación profunda en paralelo respecto a un tercer eje (48) (eje W) paralelo o en ángulo agudo respecto al eje del husillo (30),
caracterizado por el hecho de que presenta un dispositivo integrado para el tratamiento de acabado de las perforaciones (90), preferiblemente para el tratamiento de eliminación de material de las áreas de entrada y/o áreas de salida de las perforaciones en la superficie de revestimiento de la pieza de trabajo.
2. Dispositivo de perforación profunda según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el dispositivo para el tratamiento de acabado de las perforaciones (90) está configurado para el avellanado de las áreas de entrada y/o áreas de salida, de manera que presenta preferiblemente al menos una contrapunta de avellanado (91) con al menos una herramienta de avellanado desplazable paralelamente con respecto al eje del husillo, de manera que la contrapunta está preferiblemente unida a un dispositivo de guía de herramientas (85) y/o es móvil transversalmente con respecto al eje del husillo.
3. Dispositivo de perforación profunda según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que se prevé un dispositivo integrado para la preparación del cierre de una perforación.
4. Dispositivo de perforación profunda según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que el dispositivo integrado para la preparación del cierre de una perforación está configurado de tal modo que en primer lugar se produce un ensanchamiento del diámetro de la sección final de la perforación, luego se coloca un cuerpo de cierre, preferiblemente de forma esférica, en el ensanchamiento del diámetro y después se fija el cuerpo de cierre en el ensanchamiento del diámetro, especialmente mediante calafateado.
5. Dispositivo de perforación profunda según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que presenta una instalación de limpieza integrada para la eliminación de residuos de las piezas de trabajo.
6. Dispositivo de perforación profunda según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que la instalación de limpieza está configurada en forma de un dispositivo centrífugo, de manera que comprende preferiblemente un motor de rotación (45; 125) para girar la pieza de trabajo alrededor del eje longitudinal de la pieza de trabajo (42) de tal modo que se puede girar la pieza de trabajo con una velocidad de rotación de aproximadamente más de 500 r.p.m., especialmente entre aprox. 800 y aprox. 1.700 r.p.m.
7. Dispositivo de perforación profunda según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que se prevé al menos un dispositivo de aislamiento (106) para el aislamiento de los puntos de penetración de las herramientas de perforación profunda en la parte de una pieza de trabajo opuesta a la herramienta de perforación profunda.
8. Dispositivo de perforación profunda según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que el dispositivo de aislamiento (106) presenta al menos una cáscara de aislamiento (115, 116, 117) que puede ser presionada contra la superficie de revestimiento de la pieza de trabajo en una sección de aislamiento, de manera que el dispositivo de aislamiento (106) presenta preferiblemente varias cáscaras de aislamiento para cada sección de aislamiento, con el fin de obtener un aislamiento que esencialmente no deje intersticios entre las secciones de aislamiento a lo largo de la circunferencia de la pieza de trabajo.
9. Dispositivo de perforación profunda según cualquiera de las reivindicaciones 7 ó 8, caracterizado por el hecho de que los dispositivos de aislamiento (106) son intercambiables y pueden ser instalados o estar ya incluidos en el dispositivo portaherramientas (100) y/o que la posición del dispositivo de aislamiento (106) se puede ajustar sin escalones en dirección axial a la pieza de trabajo.
10. Dispositivo de perforación profunda según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el primer dispositivo parcial (43; 100) está configurado para sujetar al menos una pieza de trabajo (41) con el eje longitudinal de la pieza de trabajo (42) alineado en horizontal, y para el giro de la pieza de trabajo alrededor del eje longitudinal de la pieza de trabajo (42) alineado en horizontal.
11. Dispositivo de perforación profunda según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el segundo dispositivo parcial (50) está configurado para el giro de la pieza de trabajo (41) alrededor de un eje de giro (49) orientado en vertical, de manera que el segundo dispositivo parcial (50) gira preferiblemente alrededor del eje de giro (49) de tal modo que la pieza de trabajo puede ser girada hacia o desde una posición de carga, que permite la carga y descarga lateral en dirección horizontal.
12. Dispositivo de perforación profunda según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el segundo dispositivo parcial de la unidad de soporte de las piezas (40) presenta una mesa giratoria (50) con un eje de giro vertical (49), que es desplazable preferiblemente en paralelo o en ángulo agudo respecto al eje del husillo (30).
13. Dispositivo de perforación profunda según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la unidad de perforación profunda presenta al menos un dispositivo portaherramientas (11; 84) con al menos un cabezal de husillo, y porque el dispositivo de soporte de las piezas presenta un dispositivo de guía de herramientas (35; 85) coordinado con el cabezal del husillo para dirigir la herramienta, así como un dispositivo de desplazamiento de las herramientas para el movimiento de la herramienta de perforación profunda con respecto al dispositivo de guía de herramientas en paralelo respecto al eje del husillo (30; 76).
14. Dispositivo de perforación profunda según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el tercer dispositivo de situación (51) está asociado a la unidad de soporte de las piezas (40), de manera que el tercer dispositivo de situación presenta preferiblemente un tercer dispositivo de guía lineal (52) en alineación paralela o en ángulo agudo respecto al eje del husillo, para guiar la unidad de soporte de las piezas (40) en relación al bastidor (2) del dispositivo de perforación profunda.
15. Dispositivo de perforación profunda según cualquier de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el primer dispositivo de situación (4) y el segundo dispositivo de situación (14) están asociados a la unidad de perforación profunda (3), de manera que el primer dispositivo de situación presenta preferiblemente un primer dispositivo de guía lineal (6) que se extiende en horizontal transversalmente al eje del husillo (30) y el segundo dispositivo de situación (14) presenta un segundo dispositivo de guía lineal (10) que se extiende en vertical respecto al eje del husillo para guiar el dispositivo portaherramientas (11) con respecto al bastidor (2) del dispositivo de perforación profunda, de manera que, especialmente el primer dispositivo de situación está fijado al bastidor (2), y el segundo dispositivo de situación es dirigido por los movimientos del primer dispositivo de situación.
16. Dispositivo de perforación profunda según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la unidad de perforación profunda (3) no presenta dispositivo de situación alguno para el desplazamiento del dispositivo portaherramientas (11; 84) en paralelo o en ángulo agudo respecto al eje del husillo (30; 79).
17. Dispositivo de perforación profunda según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la unidad de perforación profunda (74) presenta un dispositivo para el giro del eje del husillo (79), especialmente de un dispositivo portaherramientas (76), alrededor de un eje de giro vertical (75).
18. Dispositivo de perforación profunda según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que presenta un bastidor (72) para el soporte de la unidad de perforación profunda (74) y otro bastidor separado (71) para el soporte de la unidad portaherramientas (40).
19. Dispositivo de perforación profunda según la reivindicación 17 ó 18, caracterizado por el hecho de que el eje del husillo (30, 79) y la pieza de trabajo pueden ser inclinados uno contra el otra horizontalmente en dos direcciones contrarias, partiendo de una posición de base en la que el eje longitudinal de la pieza de trabajo (42) está alineado perpendicularmente con respecto al eje del husillo (30; 79).
20. Dispositivo de perforación profunda según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que se prevé un dispositivo de intercambio de las guías de herramienta (34; 85) para el intercambio automático de las guías de las herramienta (37; 87) del dispositivo de guía de herramientas.
21. Dispositivo de perforación profunda según la reivindicación 20, caracterizado por el hecho de que el dispositivo de intercambio de las guías de herramienta está asociado a la unidad de soporte de las piezas de trabajo (40), estando fijado especialmente a ésta y pudiéndose desplazar junto con la misma, el cual presenta especialmente un cargador de recogida, o un cargador de disco o de cadena, para las guías de herramientas.
22. Dispositivo de perforación profunda según la reivindicación 13 ó 20, caracterizado por el hecho de que el dispositivo de guía de herramientas (85) presenta al menos un soporte de las guías de herramientas móvil (86), especialmente con un movimiento lineal, dispuesto con varias guías de herramientas (87) coordinadas con el eje del husillo, y presenta guías de herramientas intercambiables mediante el movimiento del soporte de las guías de herramientas, especialmente mediante un cambiador lineal múltiple.
23. Dispositivo de perforación profunda según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende por lo menos un dispositivo de guía de herramientas (85) asociado a un dispositivo colector (88) para recoger, como protección contra las salpicaduras, los medios auxiliares líquidos y/o las virutas de la perforación, de manera que el dispositivo de guía de herramientas (85) presenta preferiblemente al menos un soporte cerrado de casquillos de perforación.
24. Dispositivo de perforación profunda según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que se prevé un dispositivo de cambio de herramientas (33) para la sustitución automática de las herramientas de perforación profunda (32) en el husillo de trabajo (26), de manera que el dispositivo de cambio de herramientas está asociado preferiblemente a la unidad de perforación profunda (3), especialmente fijado al bastidor (2), siendo accesible al dispositivo portaherramientas (11) mediante desplazamiento.
25. Dispositivo de perforación profunda según la reivindicación 24, caracterizado por el hecho de que el dispositivo de cambio de las guías de herramientas (34) y el dispositivo de cambio de las herramientas (33) están configurados y dispuestos de tal manera que puede realizarse simultáneamente un intercambio de las herramientas de perforación profunda (32) y de las guías de herramienta (37) asociadas.
26. Dispositivo de perforación profunda según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la unidad de soporte de las piezas de trabajo (40) está configurada para aceptar simultáneamente varias, especialmente dos, piezas de trabajo (41) al mismo tiempo, de manera que las piezas de trabajo pueden colocarse preferiblemente de forma superpuesta con los ejes longitudinales (42) de las piezas de trabajo en paralelo.
27. Dispositivo de perforación profunda según la reivindicación 26, caracterizado por el hecho de que para cada pieza de trabajo (41) está previsto un accionamiento de giro (45; 125) controlable por separado.
28. Dispositivo de perforación profunda según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que se prevén varios, especialmente dos, husillos de trabajo (26) superpuestos y con los ejes paralelos y/o porque el dispositivo de guía de las herramientas comprende varias, especialmente dos o más de dos, guías de herramientas (37; 87) superpuestas y con los ejes paralelos.
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