ES2210743T3 - Mecanizado y acabado de cigueñales. - Google Patents
Mecanizado y acabado de cigueñales.Info
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Abstract
Procedimiento para el mecanizado de acabado de piezas de rotación especialmente, especialmente de los cojinetes o puntos de apoyos de cigüeñales, especialmente cigüeñales de automóvil, teniendo lugar después de la conformación primaria una extracción de material o sólo mediante el mecanizado por parte de arranque de viruta con determinada cuchilla y a continuación tiene lugar el acabado, caracterizado porque la transición del mecanizado con arranque de viruta con cuchilla determinada y acabado posterior tiene lugar si: a) la desviación de redondez es menor de 60 mi, especialmente menor de 40 mi, en especial menor de 10 mi, b) la desviación de diámetro es menor de 200 mi, especialmente menor de 150 mi, especialmente menor de 100 mi - como desviación positiva referida al contorno nominal después del acabado y/o c) la rugosidad (Ra) es menor de 10 mi, especialmente menor de 6 mi, en especial menor de 2 mi, y d) en la transición del mecanizado con arranque de viruta en el acabado, la desviación de redondez del punto de apoyo es de pequeñas ondas con por lo menos 10, especialmente 20, en especial como mínimo 30 valles de onda por perímetro.
Description
Mecanizado y acabado de cigüeñales.
La presente invención se refiere a un
procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1. Un
procedimiento de esta clase se conoce por el documento VS 5 078 566
A.
Los cigüeñales, especialmente los cigüeñales para
motores de automóvil con un elevado número de cilindros, son
inestables durante su mecanizado y con ello piezas difíciles de
mecanizar. La evaluación de la precisión de medidas de un cigüeñal
acabado tiene
lugar primeramente, además de la anchura del cojinete axial, por la evaluación de los siguientes parámetros:
lugar primeramente, además de la anchura del cojinete axial, por la evaluación de los siguientes parámetros:
- -
- Desviación del diámetro = desviación del diámetro nominal de la muñequilla,
- -
- Redondez = desviación macroscópica del contorno nominal circular de la muñequilla,
- -
- Concentricidad = desviación del diámetro con la pieza girando, es decir, por ejemplo, el desvío del contorno de la posición nominal, que un punto del cojinete central lleva a cabo durante la rotación del cigüeñal debido, por una parte, a la falta de redondez de este muñón del cojinete y, por otra parte, de la muñequilla que se encuentra fuera del centro del cigüeñal, que para ello sólo se apoya en sus extremos,
- -
- Rugosidad Ra = el valor medio teórico que representa la rugosidad microscópica de la superficie del cojinete,
- -
- Porcentaje del área de contacto = porcentaje del área de contacto de la estructura superficial microscópica considerada, que se encuentra en contacto con la contra superficie,
y, además, en el caso de los puntos del cojinete
de elevación:
- -
- Desviación de elevación = desviación porcentual de la elevación real (distancia del centro real de la muñequilla de elevación desde el centro real del cojinete central) de la elevación nominal, y
- -
- Desviación angular = desviación indicada en grados o como medida de longitud referida a la elevación en la dirección periférica de la posición angular real de la muñequilla del cojinete de elevación desde su posición nominal relativa al eje del cojinete central y referida a la posición angular con relación a las demás muñequillas de elevación,
dificultándose el mantenimiento de las
tolerancias deseadas en todos estos parámetros en menor grado por
el procedimiento de mecanizado disponible que por la inestabilidad
de la pieza de trabajo y de las fuerzas de mecanizado. También la
eficacia y economía del procedimiento juega en la práctica un papel
importante.
Hasta ahora se ha realizado la extracción de
material en los cojinetes del cigüeñal en la conformación primaria,
es decir, fundido o forjado, en tres fases de mecanizado
consecutivas:
Fase
1
Mecanizado con arranque de viruta con determinada
cuchilla; empleándose los procedimientos de torneado, brochado
torneado-brochado fresado circular interior, y
fresado exterior, fresado de entorno, especialmente como fresado de
alta velocidad o combinación de su procedimiento. La medida de
material a arrancar es del orden de milímetros.
Fase
2
Rectificado mediante una herramienta de
rectificado dura y maciza, por ejemplo, de una muela abrasiva, que
rota generalmente con su eje de rotación paralelo al eje de
rotación del cigüeñal a mecanizar; la sobre medida del material a
arrancar es del orden de décimas de milímetro.
En caso de cigüeñales difíciles de mecanizar,
especialmente largos y muy inestables, tiene lugar el mecanizado por
rectificado también en varias etapas, por ejemplo, en dos etapas
mediante un rectificado previo y otro de acabado.
Fase
3
Acabado mediante, en general, un medio de
rectificado inmóvil (cinta abrasiva o muela abrasiva), que se
comprime contra el perímetro exterior del punto de apoyo rotativo;
la sobre medida del material extraído se encuentra actualmente en
el orden de las centésimas de milímetro, incluso de las micras.
Con ello hay que distinguir todavía el mecanizado
según el material del cigüeñal (acero o fundición), templándose
especialmente los cigüeñales de acero, preferentemente para casos
de aplicación de elevadas cargas, después del mecanizado por
arranque de viruta en la superficie de los puntos de apoyo. Esto
lleva consigo una nueva distorsión del cigüeñal que se debe
compensar mediante el rectificado y acabado. El templado de los
cigüeñales de fundición, actualmente ya se omite muchas veces,
puede evitarse completamente y por el empleo de material de
fundición de mayor dureza, por ejemplo, GGG 60 ó 70 o mayor, y
valores de resistencia mejorados.
Para reducir los costes del mecanizado de
cigüeñales, se pretende que el mecanizado de puntos de apoyo se
reduzca de tres a dos diferentes fases de mecanizado.
Esto significa, sin embargo, que especialmente
mediante el rectificado el arranque de material a llevar a cabo es
mayor que con el procedimiento de tres fases. En el arranque de
material por rectificado, sin embargo, es desventajoso que
- -
- debido al lubricante refrigerante a aportar, el barro de rectificado resulta problemático y muy caro, en cuanto a la eliminación
- -
- debido a que el agente contenido en el lubricante-refrigerante, por ejemplo, en el rectificado CBN, existe siempre un peligro latente de deflagración,
- -
- durante el rectificado, la cantidad de lubricante-refrigerante empleada es esencialmente mayor que con el procedimiento de mecanizado con arranque de viruta, ya que el lubricante-refrigerante se utiliza, además, para quitar el polvo de rectificado nuevamente de la superficie del disco de rectificado, mediante rociado bajo alta presión,
- -
- sin embargo, el peligro de un sobre calentamiento de la pieza de trabajo es muy grande,
- -
- también las presiones de mecanizado que actúan sobre la pieza de trabajo son más elevadas que en el mecanizado por arranque de viruta, y
- -
- se origina una estructura superficial microscópica, en la que los límites de grano arrancados, por el grano del abrasivo se lubrica nuevamente mediante los siguientes granos abrasivos con material arrancado de la pieza de trabajo, es decir, una estructura superficial con relativamente puntas poco extremas, sino con escamas en parte solapadas con puntas más o menos planas dobladas.
El objeto de la presente invención es simplificar
el arranque de material para el mecanizado de los puntos de apoyo
de un cigüeñal.
Este problema se soluciona con las
características de la reivindicación 1. Formas de realización
ventajosas resultan de las subreivindicaciones.
Con la supresión del mecanizado por rectificado
se reduce la secuencia de mecanizado de tres a sólo dos
procedimientos de mecanizado en principio diferentes. De este modo,
no sólo desaparecen todos los problemas de eliminación del barro de
rectificado, sino también los considerables costes de inversión
para las máquinas de rectificado, los costes para el consumo de
material y, no en último lugar, las existencias elevadas debidas a
que el rectificado de piezas de trabajo originado tiempos de
circulación prolongados de las piezas de trabajo. La eliminación de
las virutas de mecanizado por arranque de viruta no es
problemático, ya que se corta en seco (fresado de alta velocidad) o
la separación de virutas-aceite es totalmente
viable debido a la superficie especifica más reducida de las
virutas con relación al polvo de viruta.
Para que en el arranque de material el acabado
pueda seguir directamente al mecanizado con arranque de viruta con
determinada cuchilla, en adelante se llamará brevemente mecanizado,
debe encontrarse el grado de la desviación admisible de los valores
reales de los valores nominales, como estos se encuentran después
del mecanizado con arranque de viruta, de tal manera que en la
suma, de los procedimientos de mecanizado (arranque de viruta +
acabado) presente una coste lo más bajo posible, con un tiempo de
mecanizado total lo más corto posible.
Para ello no es suficiente pretender medidas
nominales que con el mecanizado por arranque de viruta que se
acerquen tanto como sea posible a la medida final después del
acabado, para que mediante el acabado y con una extracción de
material relativamente lenta, las sobre medidas a conseguir
permanezcan tan reducidas como sea posible.
Hay que considerar que la desviación de elevación
y la desviación angular de los muñones de elevación se pueden
compensar muy poco o sólo de forma muy pequeña mediante el
acabado.
Además, hay que tener en cuenta que, en primer
lugar durante el acabado sólo las reducciones de material
conseguibles (reducción del diámetro) son muy reducidas, es decir
se pueden alcanzar hasta unos 200 m\mu con gastos económicamente
justificables y además, un segundo lugar, por el acabado primero de
la parte de área de contacto de aproximadamente 95%. La parte de
área de contacto de 100% no es deseable, puesto que ya no habría
ninguna cavidad, que son necesarias para el mantenimiento de una
película lubricante en los puntos de apoyo.
En cuanto a la estructura microscópica de la
superficie, mediante el mecanizado con arranque de viruta se
consigue una superficie, en la que los límites de grano
parcialmente se rompen, al separar la cuchilla el material, separa
los granos. Con ello la superficie presenta un número relativamente
grande de elevaciones en punta, interrumpidas por valles en forma de
límites de grano abiertos. Una estructura superficial de esta clase
favorece el acabado, porque las muchas elevaciones en punta, no sólo
facilitan el arranque de material por el acabado, sino que al mismo
tiempo retardan el embotamiento de la banda de acabado empleada, ya
que las elevaciones en punta de la superficie de la pieza sacan
nuevamente, de la banda de acabado en parte, el material ya
depositado.
Ya durante la reducción de las desviaciones de
redondez mediante el acabado muestran los límites de este
procedimiento, porque el tiempo necesario o las desviaciones de
redondez a superar, no sólo dependen del valor absoluto de
desviación de la redondez a igualar, sino también de su
configuración:
Si la falta de redondez consiste en que por
encima del perímetro existen distribuidos sólo unos pocos (por
ejemplo, 2 - 7) valles de ondas o elevaciones (falta de redondez de
ondas largas), entonces con el valor absoluto igual de la falta de
redondez para la igualación mediante el acabado, es necesario un
tiempo esencialmente mayor no se puede alcanzar bajo ciertas
circunstancias ninguna igualación, con relación a la falta de
redondez de ondas pequeñas de por lo menos 10, preferentemente
incluso 30 o más valles de onda por circunferencia del punto de
apoyo con valor absoluto igual de la falta de redondez.
Además, hay que tener en cuenta que con el
acabado se reduce al mismo tiempo, por un lado, la rugosidad, y con
ella la parte de área de contacto y, por otro lado, se iguala la
redondez existente. Estos dos efectos apenas se pueden desacoplar
uno del otro o de forma muy limitada. Si, por consiguiente,
partiendo de una rugosidad reducida durante el acabado se alcanza
después de un determinado tiempo la rugosidad deseada, se
interrumpe el acabado, ya que no se debe sobrepasar una determinada
parte del área de contacto. La igualación alcanzada en este estado
de la desviación de la redondez se acepta entonces como resultado
final, y no se puede continuar por separado.
La rugosidad y la parte del área de contacto no
se pueden tratar de este modo por separado - si se empieza desde un
estado inicial determinado de estos dos parámetros desde el acabado
- para el valor final deseado.
Para las consecuencias directas del acabado
después del mecanizado con arranque de viruta se recomienda, por
consiguiente, especialmente un acoplamiento específico de los
parámetros de entrada durante el acabado y con ello de los
parámetros de salida durante el mecanizado por arranque de viruta,
por una parte, en cuanto al valor absoluto y grado de las desviación
de rugosidad, y, por otra, en cuanto a la rugosidad microscópica y
desde la parte del área de contacto existente.
En el mecanizado con arranque de viruta mediante
el procedimiento de torneado y también el procedimiento de brochado
y eventualmente también con el procedimiento de fresado lento se
presentan oscilaciones de onda larga en la estructura de la
máquina, las herramientas y las piezas de trabajo con el mecanizado
de arranque de viruta también en las desviaciones de redondez. En
cambio, especialmente el fresado exterior de alta velocidad genera
desviaciones de redondez de ondas pequeñas de alta velocidad.
Mediante el empleo de fresado exterior en el que en comparación con
cigüeñales giran fresas de gran diámetro de redondez exterior de
aproximadamente 700 cm de diámetro con una velocidad de corte de
150 a 1000 m/min junto a la pieza rotativa que gira relativamente
lenta con muchos elevaciones a lo largo de un perímetro del
cojinete.
También el fresado en torno, especialmente cuando
funciona con elevadas velocidades de corte, proporciona más bien
oscilaciones de onda corta y con ello las desviaciones de redondez
de onda corta. Con el fresado por torno se disponen con un tipo de
fresas de espiga que desplaza paralelamente a la dirección radial a
la superficie de recubrimiento a mecanizar, que selecciona en el
lado frontal de las fresas de espiga. Para ello ha resultado
especialmente ventajoso el mecanizado con sólo una cuchilla, si con
ello, con altas velocidades de fresado, y la pieza de trabajo gira
de forma relativamente lenta. Si con ello también se deben
mecanizar las superficies especulares de un punto de apoyo, está
equipado también la fresa de espiga también en su superficie de
recubrimiento con una o varias cuchillas.
Además, se debe considerar que con el acabado, en
general durante el proceso, el agente abrasivo que se encuentra
sobre la pieza, por ejemplo, una banda de acabado, no se cambia. El
abrasivo se deposite, por consiguiente, durante proceso de acabado
cada vez más en su superficie, y el arranque de material por unidad
de tiempo decrece constantemente.
Cuán rápido, sobre todo al principio del acabado,
se sedimenta el abrasivo, depende no sólo de la rugosidad que
existe inicialmente en la superficie, sino también de la parte de
área de contacto:
Cuanto menor sea la parte de área de contacto con
una determinada rugosidad – al comienzo del acabado - se
representa con más puntas y con flancos más pendientes la
estructura de la superficie microscópica, tanto antes se depositará
una estructura de superficie de esta clase sobre la cinta de acabado
o también sobre la muela de acabado o medios de acabado comparables
y se podrán quitar todavía las partículas de material depositadas
en la cinta de acabado. Con una igualación creciente de superficie
microscópica se embota también la superficie del abrasivo durante
el acabado.
Esto significa que con la misma rugosidad del
acabado es ventajoso una parte de área de contacto reducida para
una reducción de material inicialmente elevadas y con ello un
acabado temporalmente breve.
Esto significa, además, que durante el acabado se
deben superar grandes rugosidades, cuanto más reducida sea la parte
de área de contacto en estas grandes rugosidades.
Con el rectificado empleado ahora se produce
ciertamente la rugosidad de la superficie con relación al
mecanizado con arranque de viruta, la parte de área de contacto con
ello se mantiene constante o incluso se incrementa, ya que la
preparación del arranque de viruta deja una estructura de superficie
microscópica, que presenta una parte de área de contacto reducida,
y por el mecanizado con la cuchilla determinada en las zonas
próximas a la superficie parcialmente los límites de grano en la
estructura metálica discurren radialmente desde el exterior hacia el
interior.
Para que sea posible, de forma económica,
realizar el acabado después del mecanizado con arranque de viruta,
siempre que con un arranque de material en el acabado se favorezca
por la preparación, que, por una parte, por la selección del
procedimiento de mecanizado con arranque de viruta presente la
rugosidad conseguida una reducida parte de área de contacto, y la
desviación de redondez sea una desviación de redondez a ser posible
de ondas cortas.
Para ello se tiene que considerar que con el
rectificado utilizados hasta ahora, las desviaciones de redondez
que resultan de una preparación con arranque de viruta, mediante el
rectificado, en general, sólo soluciona en un valor absoluto, pero
no en su característica. Es decir, no se convierten las
desviaciones de redondez de onda larga en desviaciones de redondez
de ondas cortas por el rectificado, sino que se mantiene el número
de los valles de ondas o incluso se reduce, con la consecuencia de
que otra mejora de las desviaciones de redondez por el acabado
considerado la mejora de resultados por unidad de tiempo, en el
acabado más bien se dificulta.
De ello resulta que un acabado directamente
después del mecanizado es especialmente rentable después del
mecanizado las desviaciones de redondez son menores de 60 m\mu,
especialmente menores de 40 m\mu, la desviación de diámetro menor
de 200 especialmente menores de 150 m\mu y la rugosidad Ra menor
de 10 m\mu, especialmente menores 10 m\mu. Para ello se pretende
conseguir desviaciones de redondez con una ondulación de onda corta
de por lo menos 30 ondas por perímetro, lo que es válido para
diámetros del cojinetes de unos 50 mm, pero con diámetros del
cojinete crecientes o descendientes sólo se debe modificar
subproporcionalmente, es decir, por ejemplo, 100% de modificación
de velocidad origina sólo un 30% de modificación del número de
ondas.
Además, se consigue con ello una parte de área de
contacto más reducida que en la rugosidad a conseguir después del
mecanizado por arranque viruta, que la que se mantiene después del
rectificado.
En los cojinetes de elevación debería ser la
desviación angular después del mecanizado por arranque viruta menor
de 0,4º, especialmente menor de 0,20, y la desviación por elevación
menor del 0,40%, especialmente menor del 0,20%, lo que corresponde
a las tolerancias a mantener del cigüeñal apto para utilizarse, ya
que sus parámetros llenos y pueden modificar de forma económicamente
justificable por el acabado.
Para el mecanizado con arranque de viruta ofrece
el fresado exterior o el fresado por torno, especialmente en forma
de fresas de alta velocidad debido a las relaciones anteriormente
descritas.
Especialmente con piezas de trabajo difíciles se
ha demostrado que una constelación ventajosa para el acoplamiento
directo del mecanizado con arranque de viruta y el acabado después
del mecanizado por arranque viruta y antes del acabado, las
desviaciones existentes entre valores nominales y valores reales de
los parámetros relevantes sólo se pueden conseguir sí el mecanizado
por arranque de viruta tiene lugar en varias etapas, especialmente
dos etapas (arranque de viruta previo y arranque de acabado). Para
ello el fresado exterior de alta velocidad o el fresado por torno
de alta velocidad, tanto de los cojinetes de elevación como de los
cojinetes centrales, se prefiere para la segunda etapa del arranque
de viruta de acabado.
La primera etapa del arranque de viruta previo
tendrá lugar en los cojinetes de elevación asimismo con fresado
exterior, especialmente con fresado exterior de alta velocidad, en
los cojinetes centrales puede realizarse esto también mediante
fresado o vaciado por torno o torneado-vaciado por
torno.
Si se ha de realizar mecanizado por arranque
viruta de dos o más etapas, el arranque de viruta de acabado se
mueve en unas medidas óptimas comprendidas entre 0,2 y 0,5 mm, para
mejorar mediante la extracción de virutas delgadas sobre todo la
redondez y la desviación de diámetro, y conseguir una rugosidad lo
más permanente posible en el proceso de cada uno de los cortes desde
la fresas de alta velocidad con una parte de área de contacto
constante en cuanto a punto de vista microscópica.
Por otra parte, se recomienda con el acabado el
empleo de acabados de cinta, presionados las cintas abrasivas
mediante revestimientos de presión contra el punto de apoyo
rotativo y al mismo tiempo originando en dirección longitudinal una
oscilación relativa entre cinta adhesiva y pieza de trabajo. Las
cubiertas de apriete deben abarcar la pieza de trabajo en por lo
menos 120º, preferentemente hasta 180º.
Si adicionalmente durante el proceso de acabado
se comprueba la medida real y el proceso en cuanto a la velocidad y
la presión de apriete, se puede reducir la desviación de diámetro
especialmente bien, sin que en la pieza de trabajo se genere
demasiado calor por las fuerzas de fricción y de este modo una
distorsión de la pieza de trabajo. Un procedimiento de acabado
adecuado se describe, por ejemplo, en el documento
US-PS 4,682,444. El acabado tiene lugar de forma
ideal con medios secos, es decir sin desviación de medios
refrigerantes/lubricantes en el punto de mecanizado, lo que no
siempre se puede realizar.
Los parámetros anteriormente citados se
explicarán a continuación con mayor detalle mediante las figuras,
que muestran:
la figura 1, una sección transversal de una
muñequilla de cojinete de elevación,
la figura 2, una sección transversal de una
muñequilla de cojinete de elevación en general, y
la figura 3, un contorno en sección transversal
en el que se ha de determinar su concentricidad.
La figura 1 muestra en sección transversal una
muñequilla de cojinete de elevación, por ejemplo, después del
maquinado por arranque de virutas y antes del acabado, habiéndose
dibujado en línea continúa gruesa su contorno real, con línea de
trazos su contorno nominal después del maquinado y con línea de
puntos o de trazos cortos su contorno nominal después el acabado,
es decir, el contorno final.
Para ello son los contornos teóricos contornos
circulares exactos alrededor de un centro teórico, que presenta una
elevación teórica determinada, es decir, distancia radial del
centro del cojinete central del cigüeñal.
El contorno real del muñón de cojinete de
elevación en cambio no es circular. Los defectos de redondez se han
representado muy exagerados en la figura.
En el cuadrante superior derecho se ha
representado para ello una desviación de redondez de pequeñas ondas
con muchos picos y valles por segmento angular, mientras el resto
del perímetro se ha representado una desviación de la redondez de
onda larga con pocas ondas y valles de onda.
En los diferentes parámetros, que se toman para
la evaluación de la calidad de una superficie simétrica de rotación
y especialmente de los puntos de apoyo del cigüeñal, hay que
distinguir entre parámetros que se refiere al centro teórico del
correspondiente y muñón de cojinete y parámetros que se determinan
independientemente del centro teórico.
Los parámetros macroscópicos que no se refieren a
un centro teórico determinado, son la redondez y la desviación del
diámetro. Respecto a los diferentes parámetros:
La denominada redondez, es decir propiamente la
desviación del contorno nominal ideal, se determina según ISO 1101,
punto 3.8 porque el contorno real entre dos círculos concéntricos
entre sí, el círculo interior Ki y el círculo exterior Ka, se
adapta tan estrechamente como sea posible. Los dos círculos deben
ser sólo concéntricos entre sí, pero no con relación al centro
teórico. La distancia radial, es decir, la mitad de la diferencia
del diámetro en estos dos círculos Ki y Ka se designan como
redondez.
Puesto que los círculos Ki y Ka deben transcurrir
concéntricos entre sí, no coinciden siempre su centro, el centro de
redondez, con el centro real, que, por ejemplo, se determina como
el centro de gravedad del contorno real considerado como
superficie.
La redondez es con ello casi la separación de
altura entre el pico máximo y el valle más profundo de la onda del
contorno real desarrollado.
En este caso es primeramente de importancia sí se
elige como diámetro teórico el diámetro teórico después de la
correspondiente fase de mecanizado como el diámetro final, es
decir, el diámetro teórico después del acabado. En general se
refieren los límites máximos contenidos en el catálogo de
requerimientos para un procedimiento de mecanizado o una máquina de
mecanizado para la desviación de diámetro de un valor nominal según
esta fase de mecanizado especial.
En la figura 2 se ha dibujado tanto el contorno
nominal después del maquinado como también el contorno nominal
después del acabado, es decir, el contorno final, además, del
contorno real.
La desviación de diámetro se puede determinar por
lo menos de dos maneras distintas:
Los controles antes usuales del diámetro
consistían en que el contorno mecanizado se introducía en calibres
en forma de casquillo con diámetro interior conocido o radialmente
calibres en forma de horquilla, en los cuales la distancia libre
entre los extremos del horquilla era conocida. Tales calibres se
podrían disponer en pequeños escalonados de medición, y sí la pieza
a se podía introducir en un primer calibre, ya no se podía
introducir, sin embargo, en el siguiente calibre, con lo cual la
medida del diámetro de la pieza a probar se encontraba entre las
medidas de los dos tamaños de calibre.
El método de medición con calibres en forma de
casquillo y, con introducciones múltiples en diferentes planos
transversales, también el método con calibres en forma de horquilla
se determina por consiguiente, siempre el diámetro real máximo.
Actualmente, con elevados requerimientos en
calidad se miden las piezas a comprobar, en general, con las
llamadas máquinas de medición y los valores deseados se determinan
por las máquinas de medición. En el caso de la desviación de
diámetro mide la máquinas de medición con su palpador el contorno
periférico de la muñequilla en un plano determinado o en varios
planos. Ya que todos los diámetros individuales resultantes en
cualquier posición angular deseada son conocidos, se puede
calcular, por ejemplo, un diámetro real medio.
La desviación de diámetro A consiste en la
diferencia del diámetro real máximo y del diámetro teórico como
está dibujado en la figura 1. La redondez, o el desvío de la
redondez ideal se encuentra de este modo que forma totalmente
radial dentro del diámetro real máximo.
Sí se determinan el desvío de diámetro desde el
diámetro se obtienen valores reducidos para la desviación de
diámetro, ya que la redondez se encuentra parcialmente dentro, y
parcialmente fuera del diámetro real medio.
En ambos casos, hay que prestar atención que los
contornos nominales no deben encontrarse sin falta después de la
fase de mecanizado considerada en este momento, por ejemplo, el
maquinado, como se indica en la figura 2, pero el contorno final sí
debe encontrarse completamente dentro del contorno real.
El contorno final puede encontrarse por lo menos
parcialmente fuera del círculo interior Ki, que se toma para la
determinación de la redondez.
Para la determinación de la desviación del
diámetro B del diámetro interior medio y del diámetro teórico, se
debe tener en cuenta para la precisión de medida de la pieza a
comprobar, que parte de la redondez se extiende de este diámetro
real medio radialmente hacia el interior. Además, debe conocerse si
el diámetro real medio se desvía positiva o negativamente del
diámetro teórico después de la fase de mecanizado correspondiente,
es decir, por ejemplo, después del maquinado difiere, y el diámetro
real medio – como resultado la figura 1 - puede ser también menor
que el contorno teórico después del maquinado, sin que la pieza de
prueba se puede considerar como desecho. Mientras el diámetro real
medio sea mayor que el contorno final, se puede conseguir mediante
la siguiente fase de mecanizado, por ejemplo, el acabado, el
contorno final.
En la figura 1 para una mejor claridad se ha
dibujado solamente en parte los círculos Ki y Ka que no coinciden
concéntricos entre sí pero no con un determinado centro y deben
tener una separación mínima entre ellos) para determinar la
redondez, así como el diámetro real medio y el diámetro real
máximo.
Un parámetro macroscópico es importante, tanto
para la muñequilla de cojinete de elevación, como también para la
muñequilla del principal, y, sin embargo, está estructurado en la
relación al centro teórico, es
Éste se determina por la aplicación de círculos
Di o Da interiores y exteriores separados mínimamente en el contorno
real de la pieza a probar. Al contrario de la determinación de
redondez, son estos dos círculos Di y Da concéntricos, no sólo entre
sí, sino también con relación al centro teórico.
La zona anular entre los círculos Di y Da
representa por consiguiente aquella zona anular que es rozada por
el contorno real, por ejemplo, las superficie del cojinete
principal en la rotación del cigüeñal.
Sobre todo para la muñequilla del cojinete de
elevación, como se representa en la figura 1, es de decisiva
importancia el desvío del centro real del centro teórico, que es
poco influido o no influido por el acabado.
Mientras la desviación de elevación, es decir, la
desviación de la elevación real de la elevación nominal, que se
emplea posteriormente en el cigüeñal para la comprensión nominal de
la máquinas de pistón alternativo, se modifican en forma deseada,
incluye el desvío angular, es decir, la desviación de la posición
angular real de un muñón de cojinete con relación a todo el
cigüeñal de su posición angular teórica, la posición angular del
punto muerto de este punto del cojinete de elevación en la máquina
de pistón alternativo, es decir, con un motor de combustión
interna, por consiguiente también entre otros el punto de
encendido, el punto óptimo de apertura y de cierre para las
válvulas, etcétera.
Se deben encontrar por consiguiente después del
maquinando ya dentro de las tolerancias para las medidas final.
Con relación a las consideraciones macroscópicas
se ha representado en la parte inferior derecha de la figura en la
ampliación la estructura de superficie microscópica.
Se designa la configuración de las superficie
microscópica percibidas objetivamente.
Se designa con ello el valor medio aritmético
determinado según DIN 4768 de los valores absolutos de todas las
coordenadas del perfil de superficie microscópica, usualmente se
determinan dentro de un tramo total y después del filtrado de
grandes desviaciones, de los parques más bastos tales como la
redondez, es decir, ondulación de la superficie.
Sin embargo, este parámetro frecuentemente
empleado permite apenas una deducción con relación a la magnitud
del perfil rugosidad. Por ello, se emplea para una mejor
ilustración el parámetro.
(Asimismo según DIN 4768). Esto representa la
distancia entre la elevación máxima y la profundidad más baja de un
estructura de superficie microscópica dentro de un tramo de prueba
definida, promediándose el valor medio de cinco tramos de prueba
para la determinación de Rz, para no sobre valorar valores
extremadamente altos y bajos.
Considerado en el desarrollo, es aquel porcentaje
de superficie que al aplanar la rugosidad microscópica resulta
alguna altura residual determinada como porcentaje de superficie
continua.
En la práctica se determina el porcentaje
portante, al comprimir en una superficie determinada una contra
superficie de forma ideal, es decir, con superficies planas una
superficie plana o en el caso presente en la superficie circular
exterior, una contra superficie cóncava que corresponde al arco del
círculo, con una determinada carga nominal, por ejemplo, 0,1
N/m^{2}. Mediante esta carga nominal se comprime las elevaciones
microscópicas del perfil, sin carga sólo con sus puntos y con ello
con una porcentaje de superficie casi cercana a 0 se apoyaría en
una contra superficie, de tal manera que el porcentaje de superficie
contactado aumenta con relación a los superficie para mediante
coloreado o similar se puede determinar bien en la práctica.
También en este caso se parte de una superficie
de referencia determinada para la determinación. Sin embargo, no
existe una norma según DIN para la determinación del porcentaje,
sino sólo directrices VDI, concretamente VDI/VDE 2603.
El porcentaje portante está relacionado con la
porcentaje de superficie que con el empleo posterior del muñón se
puede apoyar en el casquillo del cojinete con que en la aplicación
práctica actúan, además, fuerzas radiales dinámicas en este porta
cojinetes, y con ello la superficie portante con relación a una
carga estática definida todavía se incrementa.
Las cavidades microscópicas residuales que
permanecen en este porcentaje de superficie continua se utilizan,
por ejemplo, para alojamiento de lubricante, la absorción de
desgaste microscópico o movimientos de flujo moleculares del
material, etc., porque con puntos de apoyos mecánicos como los
puntos de apoyo de un cigüeñal pueden no ser deseables porcentajes
de carga del 100%, sino como máximo de aproximadamente 95%.
Claims (13)
1. Procedimiento para el mecanizado de acabado de
piezas de rotación especialmente, especialmente de los cojinetes o
puntos de apoyos de cigüeñales, especialmente cigüeñales de
automóvil, teniendo lugar después de la conformación primaria una
extracción de material o sólo mediante el mecanizado por parte de
arranque de viruta con determinada cuchilla y a continuación tiene
lugar el acabado, caracterizado porque la transición del
mecanizado con arranque de viruta con cuchilla determinada y
acabado posterior tiene lugar si
a) la desviación de redondez es menor de 60
m\mu, especialmente menor de 40 m\mu, en especial menor de 10
m\mu,
b) la desviación de diámetro es menor de 200
m\mu, especialmente menor de 150 m\mu, especialmente menor de
100 m\mu - como desviación positiva referida al contorno nominal
después del acabado y/o
c) la rugosidad (Ra) es menor de 10 m\mu,
especialmente menor de 6 m\mu, en especial menor de 2 m\mu,
y
d) en la transición del mecanizado con arranque
de viruta en el acabado, la desviación de redondez del punto de
apoyo es de pequeñas ondas con por lo menos 10, especialmente 20,
en especial como mínimo 30 valles de onda por perímetro.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque entre el mecanizado por arranque de
viruta y el acabado no tiene lugar ningún templado de la superficie
del cojinete.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el cigüeñal es de fundición.
4. Procedimiento según una de las anteriores
reivindicaciones, caracterizado porque la desviación de la
redondez está ya contenida en la medida de la desviación del
diámetro.
5. Procedimiento según una de las anteriores
reivindicaciones, caracterizado porque la transición del
mecanizado con arranque de viruta al acabado de la pieza portante
se encuentra durante la comprensión de una contrasuperficie formada
debidamente con 0,10 N/mm^{2} entre 20% y 40%, especialmente
entre 25% y 35%.
6. Procedimiento según una de las anteriores
reivindicaciones, caracterizado porque en la transición del
mecanizado con arranque de viruta al acabado de la pieza portante
resulta menos del 50%, especialmente menos del 95% de la parte de
área de contacto, como resulta después del acabado.
7. Procedimiento según una de las anteriores
reivindicaciones, caracterizado porque para los puntos de
apoyos de elevación de la transición desde el mecanizado de
arranque diminuta para todos
- la desviación angular es menor de 0,4º,
especialmente menor de 0,2º, preferentemente menor de 0,1º, y/o
- la desviación de elevación es menor del 0,40%,
especialmente menor de 0,20%, preferentemente menor de 0,10%.
8. Procedimiento según una de las anteriores
reivindicaciones, caracterizado porque el mecanizado con
arranque de viruta se realizan en las etapas de mecanizado menos
posibles, especialmente de un escalón o de dos escalones (mediante
el arranque previo de viruta y de acabado).
9. Procedimiento según la reivindicación 8,
caracterizado porque él mecanizado por arranque de viruta de
acabado tiene lugar por el fresado exterior o torneado,
especialmente en forma de fresado de alta velocidad.
10. Procedimiento según la reivindicación 8 ó 9,
caracterizado porque el mecanizado con arranque de viruta
previo se realiza en los apoyos centrales mediante torneado por
vaciado y/o torneado-torneado por vaciado.
11. Procedimiento según la reivindicación 8, 9 ó
10 caracterizado porque en los cojinetes de elevación se
realiza el mecanizado por arranque de viruta previo mediante
fresado exterior o fresado de torno, especialmente en forma de
fresado de alta velocidad.
12. Procedimiento según una de las anteriores
reivindicaciones, caracterizado porque el acabado tiene
lugar mediante una superficie del cojinete fija, oscilante contra
la dirección longitudinal y relativamente relación longitudinal,
especialmente mediante abrasivos secos.
13. Procedimiento según la reivindicación 12,
caracterizado porque durante el acabado se comprime una
cinta de acabado mediante el punto de apoyos sobre por lo menos
-120º de apriete con una fuerza definida contra el punto de
apoyo.
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