ES2218271T3 - Procedimiento para el mecanizado con desprendimiento de virutas de piezas de trabajo electricamente conductoras con una herramienta. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para el mecanizado con arranque de virutas de piezas de trabajo eléctricamente conductoras con una herramienta (1), en el que se cierra un circuito entre la herramienta (1) y la pieza de trabajo que se ha de mecanizar eléctricamente aislada respecto a ésta, durante el proceso de mecanizado con arranque de virutas, en el que se determina y se evalúa al menos una magnitud eléctrica en el circuito a lo largo de la duración del proceso de mecanizado, y se realiza una aproximación de la herramienta después de que se realice una etapa de mecanizado de toda la superficie, caracterizado porque el proceso de mecanizado se finaliza cuando durante una etapa de mecanizado, con al menos una magnitud de entrada eléctrica constante se da una constancia suficiente de la magnitud eléctrica determinada entre la herramienta (1) y la pieza de trabajo.

Description

Procedimiento para el mecanizado con desprendimiento de virutas de piezas de trabajo eléctricamente conductoras con una herramienta.

La invención trata de un procedimiento para el mecanizado con desprendimiento de virutas de piezas de trabajo eléctricamente conductoras con una herramienta. También trata del uso de una herramienta para el mecanizado con desprendimiento de virutas de una pieza de trabajo eléctricamente conductora o de un soporte para una pieza de trabajo que se ha de mecanizar con desprendimiento de virutas, así como del uso del procedimiento para el mecanizado con desprendimiento de virutas.

El mecanizado con desprendimiento de virutas de piezas de trabajo eléctricamente conductoras está ampliamente extendido. De esta manera, se mecanizan piezas de trabajo especialmente por medio de tornos y fresadoras. Sin embargo, también se pueden considerar procedimientos de mecanizado con desprendimiento de virutas para plásticos, entre los que también existen conductores eléctricos.

En el mecanizado con desprendimiento de virutas con los dispositivos conocidos, la pieza de trabajo que se ha de mecanizar se inmoviliza en un soporte del dispositivo y, a continuación, se realiza el mecanizado con desprendimiento de virutas por parte del operador. Esto requiere, también en el caso de piezas de trabajo sencillas, al menos conocimientos básicos del mecanizado con desprendimiento de virutas y la presencia del operador durante el proceso de mecanizado. Este tipo de mecanizado con desprendimiento de virutas tiene sentido cuando se trata de piezas individuales, series pequeñas o en el caso del perfeccionamiento de piezas de trabajo, por ejemplo, en el torneado de discos y tambores de freno que ya han sido usados.

También existen dispositivos automáticos para el mecanizado con desprendimiento de virutas, que realizan un programa de mecanizado introducido anteriormente en ausencia del operador. Sin embargo, el empleo de estos dispositivos sólo tiene sentido, desde el punto de vista económico, en el caso de un gran número de piezas de piezas de trabajo idénticas o en el caso de piezas especiales.

Especialmente, en el caso de perfeccionar piezas de trabajo para alisar en éstas la superficie, normalmente es necesario que el operador realice un control óptico de la superficie perfeccionada, para determinar si es necesario otro perfeccionamiento. Para ello, habitualmente se ha de extraer la pieza de trabajo del soporte, lo cual lleva un cierto tiempo, y además, debido a las malas relaciones de luz, habitualmente no se reconocen fallos todavía existentes en la superficie.

El documento DE 10 85 009 B describe un dispositivo para la prolongación del tiempo de permanencia de las herramientas con plaquita de carburo sinterizado usadas en las máquinas-herramienta, en el que se intentan compensar las corrientes termoeléctricas que aparecen en la posición de mecanizado entre la pieza de trabajo y la herramienta.

Del documento US-A-6.802.937 se conoce un procedimiento para el mecanizado con desprendimiento de virutas de precisión nanométrica de piezas de trabajo en el que se cierra un circuito entre la pieza de trabajo y la herramienta y se regula la sección de corte de la herramienta por medio de una comparación entre las magnitudes teóricas y reales en el circuito.

En el documento DE 196 33 942 A1 se describe un soporte, en particular para un filo cortante de la herramienta para el uso en máquinas de fabricación y/o de mecanizado, que posee una conductividad eléctrica y presenta, al menos parcialmente, una capa eléctricamente aislante en su superficie, para poder constatar la penetración del filo cortante de la herramienta en una pieza de trabajo por medio de una medición de contacto eléctrica entre los dos.

Así pues, el objetivo de la invención es conseguir un procedimiento con el que se pueda finalizar el mecanizado de la superficie al alcanzar una calidad prefijada de la superficie.

Este objetivo se consigue, según la invención, gracias a que entre la herramienta y la pieza de trabajo que se ha de mecanizar eléctricamente aislada respecto a ésta se cierre un circuito durante el proceso de mecanizado con desprendimiento de virutas, en el que al menos se determina y se evalúa una magnitud eléctrica en el circuito a lo largo de la duración del proceso de mecanizado, a que se produce una aproximación de la herramienta después de cada etapa de mecanizado de toda la superficie, y a que el proceso de mecanizado se finaliza cuando durante una etapa de mecanizado, con al menos una magnitud de entrada eléctrica constante, se dé una constancia suficiente de la magnitud eléctrica determinada entre la herramienta y la pieza de trabajo.

En el marco de la invención se ha constatado que en un circuito de este tipo entre la herramienta y la pieza de trabajo que se ha de mecanizar, debido a la resistencia que aumenta de modo discontinuo en la región de irregularidades en la superficie que se ha de mecanizar, la señal determinada a lo largo de un proceso de mecanizado es una buena representación de la calidad de la superficie que ya se ha alcanzado. En este caso, en el marco de un proceso de calibrado se puede determinar qué grado de constancia es necesario para la calidad de la superficie deseada en cada caso. Cuando se alcanza este nivel de calidad de la superficie se finaliza el proceso de mecanizado.

Según la invención, está previsto que, dependiendo de la tensión de entrada o de la intensidad de corriente de entrada, se determine la tensión, la intensidad de corriente o la resistencia en el circuito cerrado.

Se ha revelado como algo adecuado que la intensidad de corriente de entrada tenga un valor de hasta 50 mA.

En el marco de la invención se incluye el hecho de que se disponga una tensión de entrada de hasta 24 v.

Es ventajoso que la solicitación con corriente eléctrica se realice en la región de la herramienta o en la región del soporte de la pieza de trabajo que se ha de mecanizar.

Del mismo modo, el hecho de que se realice la determinación de la magnitud eléctrica en la región de la herramienta o en la región del soporte de la pieza de trabajo que se ha de mecanizar se encuentra conforme a la invención.

Una configuración de la invención viene dada por el hecho de que la herramienta es un cincel.

Dentro del marco de la invención está incluido además el uso de una herramienta para el mecanizado con desprendimiento de virutas de una pieza de trabajo eléctricamente conductora, en el que en la región de la herramienta están previstos en un procedimiento conforme a la invención medios para la solicitación con corriente eléctrica o medios para la determinación de una magnitud eléctrica.

Una configuración de la invención viene dada por el hecho de que la herramienta es un cincel.

También se encuentra en el marco de la invención, en un procedimiento conforme a la invención, el uso de un soporte para la pieza de trabajo que se ha de mecanizar con desprendimiento de virutas, en el que en la región del soporte están previstos medios para la solicitación con corriente eléctrica o medios para la determinación de una magnitud eléctrica.

Finalmente, el uso del procedimiento según las reivindicaciones del procedimiento para el mecanizado con desprendimiento de virutas de piezas de trabajo cilíndricas, en particular de discos de freno y de tambores de freno también se encuentra conforme a la invención.

Las ventajas de la invención residen fundamentalmente en la circunstancia de que se hace posible identificar, durante el proceso de mecanizado con arranque de virutas, y con una gran precisión, irregularidades todavía existentes, como estrías, del objeto que se ha de mecanizar, y se puede influir, dependiendo directamente del estado del objeto que se ha de mecanizar, sobre el proceso de mecanizado, en particular se puede finalizar el mecanizado al alcanzar la calidad deseada de la superficie.

Además existe la posibilidad de proteger la máquina de mecanizado, haciendo para ello que al determinar una magnitud eléctrica que apunte a un cuerpo eléctricamente conductor en una región en la que no se espera un cuerpo de este tipo (por ejemplo, en una región en la que se ha de adelantar el cincel), se realice una desconexión automática o una petición de confirmación.

A continuación se explican ejemplos de realización de la invención a partir de los dibujos.

Se muestra

Fig. 1 una vista en perspectiva de un ejemplo de realización de una herramienta conforme a la invención,

Fig. 2a a

Fig. 2c Representaciones de curvas de tensión registradas con una herramienta según la Fig. 1

La herramienta presenta medios 2 para la solicitación de la herramienta 1, un cincel 1 en este caso, con corriente eléctrica con una tensión preferentemente de 5 V aproximadamente. Esta tensión es conducida desde el cincel 1 eléctricamente conductor a la pieza que se ha de mecanizar, también eléctricamente conductora, pero aislada del cincel 1, que se puede fijar así mismo en un soporte eléctricamente conductor. La solicitación con corriente eléctrica se puede realizar en la región de la herramienta 1 (por ejemplo, tal y como se representa en la Fig. 1, en la región 4 delantera de la herramienta que está eléctricamente aislada de la región trasera) o en la región de la pieza de trabajo que se ha de mecanizar. Se prefiere poner en la región de la herramienta 1 una tensión constante de aproximadamente 5V, preferentemente con resistencia a continuación, y medir en la región de la pieza de trabajo o del soporte la tensión o la resistencia restante.

Durante el proceso de mecanizado con arranque de virutas se cierra el circuito entre el cincel 1 y la pieza de trabajo. En el caso de que el cincel 1 se encuentre con una estría en la superficie de la pieza de trabajo, se interrumpe el contacto entre el cincel 1 y la pieza de trabajo, y la resistencia aumenta bruscamente. El dispositivo conforme a la invención hace uso de este efecto, determinando para ello a través de una medición a lo largo del proceso de mecanizado si todavía existen salientes significantes, y a partir del resultado de estas medidas se continúa, se repite o se interrumpe el proceso de mecanizado con arranque de virutas.

En este caso es posible, con una cierta tensión de entrada o intensidad de corriente de entrada, preferentemente constante, determinar la tensión, la intensidad de corriente o la resistencia entre la herramienta y la pieza de trabajo.

Una variante preferida de la invención radica en que el cincel 1 está previsto además con un dispositivo de medida de distancia 3, que permite registrar la distancia del cincel 1 respecto a la pieza de trabajo. En caso de que dos cinceles 1 de este tipo se desplacen 90º y preferentemente se dispongan en carros desplazables independientes entre ellos, entonces, con uno de los cinceles 1 se puede realizar el mecanizado del lado frontal de un objeto cilíndrico, y con el otro cincel 1 se puede realizar el mecanizado de las superficies laterales. También se puede prever un cincel 1 con dos filos cortantes desplazados uno respecto al otro 90º, con el que las etapas de mecanizado se realizan una después de la otra.

Además, por medio de dispositivos de medida de la distancia 3 se pueden registrar las dimensiones (diámetro, grosor) de la pieza de trabajo, aproximando para ello el cincel 1 a la pieza de trabajo que se ha de mecanizar hasta que la distancia sea cero o hasta una medida de distancia. A partir de la distancia recorrida en este caso y, dado el caso, del resultado de la medición de la sección restante, se pueden determinar entonces las dimensiones del objeto que se ha de mecanizar. Estos dispositivos de medida de la distancia 3 también pueden servir para parar al cincel 1 a tiempo, antes de que éste (por ejemplo, debido a un error de manejo) se aproxime con demasiada fuerza a la pieza de trabajo, y para evitar de esta manera daños en la pieza de trabajo o en la herramienta.

En cooperación con el procedimiento de detección conforme a la invención, de esta manera, después de la inmovilización de la pieza de trabajo en el soporte, es posible un mecanizado completamente automático de piezas de trabajo (en particular, cilíndricas) también de diferentes dimensiones (por ejemplo, torneado de discos o tambores de freno que ya han sido usados) de modo completamente automático, tal y como se describe a continuación.

Para ello, en primer lugar, se desplazan los cinceles, estando uno dispuesto en el eje de la pieza de trabajo que se ha de mecanizar y el otro en el plano de la pieza de trabajo que se ha de mecanizar, por medio de un mecanismo de desplazamiento hacia la pieza de trabajo que se ha de mecanizar, hasta que un dispositivo de medida del diámetro (por ejemplo, una barrera de luz) haya determinado el diámetro de la pieza de trabajo que se ha de mecanizar. En esta posición, se mueve entonces al menos un mecanismo de desplazamiento hacia la pieza de trabajo que se ha de mecanizar hasta que el dispositivo de medida de la distancia 3 haya alcanzado una distancia definida.

A continuación, se pone a girar la pieza de trabajo que se ha de mecanizar y, con un lento desplazamiento lateral de los dispositivos de medida de la distancia 3 se determina cuándo los dispositivos de medida de la distancia 3 se encuentran permanentemente delante de la pieza de trabajo que se ha de mecanizar, respectivamente (más allá de un giro de la pieza de trabajo). De esta manera, se pueden determinar los fallos de redondez (oval) y la oscilación del grosor o alabeo (irregularidad en la dirección del plano) de la pieza de trabajo que se ha de mecanizar.

Finalmente se realiza el auténtico proceso de mecanizado, en el que en la región del cincel 1 está puesta una tensión de, por ejemplo, 5 V por medio de una resistencia previa, y se determina la tensión entre la herramienta y la pieza de trabajo, mientras se mecaniza (se desgasta) por capas el lado frontal y/o las superficies laterales de la pieza de trabajo. Después de cada capa se realiza una aproximación de la herramienta. Esto se realiza hasta que no aparece ningún salto de tensión o de resistencia (debido a las estrías todavía existentes), o hasta que los saltos de tensión o de resistencia se encuentran por debajo de un nivel de tolerancia. Entonces el mecanizado está finalizado y los cinceles 1 se vuelven a desplazar a su posición de salida.

Las Figuras 2a a 2c muestran estas etapas. En la Fig. 2a, que muestra el diagrama de tensión a lo largo del radio de la pieza de trabajo que se ha de mecanizar al comienzo del mecanizado con arranque de virutas (en el desgaste de la primera capa de la superficie), existen todavía 3 pequeños saltos de tensión y un gran salto de tensión, que se corresponden con 3 estrías pequeñas y con una estría grande en la superficie de la pieza de trabajo. Durante el mecanizado, por ejemplo, al desgastar la segunda capa de la superficie, se produce el diagrama de tensión según la Fig. 2b, en el que se documentan únicamente una de las estrías pequeñas (la más profunda) y la estría grande por medio de saltos de tensión correspondientes. Al final del mecanizado (por ejemplo, después de desgastar la tercera capa de la superficie), se produce el diagrama de la Fig. 2c, en el que ya no se puede reconocer ningún salto de tensión.

De esta manera, se consigue un procedimiento de mecanizado sencillo y completamente automático que no requiere ninguna programación del dispositivo de mecanizado, que no requiere fundamentalmente ninguna presencia del operador (excepto al inmovilizar y al soltar la pieza de trabajo) y con el que, con ello, es posible un mecanizado barato con una calidad objetiva constante también en el caso de diferentes piezas individuales, como en el caso del torneado de discos de freno que ya han sido usados en la práctica de taller.

Claims (11)

1. Procedimiento para el mecanizado con arranque de virutas de piezas de trabajo eléctricamente conductoras con una herramienta (1), en el que se cierra un circuito entre la herramienta (1) y la pieza de trabajo que se ha de mecanizar eléctricamente aislada respecto a ésta, durante el proceso de mecanizado con arranque de virutas, en el que se determina y se evalúa al menos una magnitud eléctrica en el circuito a lo largo de la duración del proceso de mecanizado, y se realiza una aproximación de la herramienta después de que se realice una etapa de mecanizado de toda la superficie, caracterizado porque el proceso de mecanizado se finaliza cuando durante una etapa de mecanizado, con al menos una magnitud de entrada eléctrica constante se da una constancia suficiente de la magnitud eléctrica determinada entre la herramienta (1) y la pieza de trabajo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque, dependiendo de la tensión de entrada eléctrica o de la intensidad de corriente de entrada, se determina la tensión, la intensidad de corriente o la resistencia en el circuito cerrado.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque la intensidad de corriente de entrada tiene un valor de hasta 50 mA.

4. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque se dispone una tensión de entrada de hasta 24 V.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la solicitación con corriente eléctrica se realiza en la región de la herramienta (1) o en la región del soporte de la pieza de trabajo que se ha de mecanizar.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la determinación de la magnitud eléctrica se realiza en la región de la herramienta (1) o en la región del soporte de la pieza de trabajo que se ha de mecanizar.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la herramienta (1) es un cincel.

8. Uso de una herramienta (1) para el mecanizado con arranque de virutas de una pieza de trabajo eléctricamente conductora, en el que en la región de la herramienta (1) están previstos medios (2) para la solicitación con corriente eléctrica o medios para la determinación de una magnitud eléctrica, en un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7.

9. Uso según la reivindicación 8, caracterizado porque la herramienta (1) es un cincel (1).

10. Uso de un soporte para una pieza de trabajo que se ha de mecanizar con arranque de virutas, en el que en la región del soporte están previstos medios (2) para la solicitación con corriente eléctrica o medios para la determinación de una magnitud eléctrica en un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7.

11. Uso del procedimiento según las reivindicaciones 1 a 7 para el mecanizado con arranque de virutas de piezas de trabajo cilíndricas, en particular, de discos de freno y de tambores de freno.