ES2263892T3

ES2263892T3 - Unidad de mecanizado para una fresadora mandrinadora controlada por programa.

Info

Publication number: ES2263892T3
Application number: ES03025034T
Authority: ES
Inventors: Alfred Geissler; Robert Jung
Original assignee: Deckel Maho Pfronten GmbH
Current assignee: Deckel Maho Pfronten GmbH
Priority date: 2002-11-04
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2006-12-16
Anticipated expiration: 2023-10-30
Also published as: JP2004167679A; EP1415758B1; US6944923B2; DE10251257B4; CN100515661C; DE10251257A1; CN1500590A; DE50303352D1; JP4335653B2; EP1415758A1; US20040134050A1

Abstract

Unidad de mecanizado para una mandrinadora fresadora controlada por programa, con - un portacabezal (1), desplazable en varios ejes de coordenadas, que contiene un eje de giro (27) orientado 45° hacia delante y hacia abajo, - un cabezal orientable (5) dispuesto en la cara frontal del portacabezal (1), giratorio motorizado alrededor del eje de giro (27) de 45°, - un cabezal portahusillos (6) montado fijo en el cabezal orientable (5), con un husillo de trabajo (7), cuyo eje discurre formando un ángulo de 45° con respecto al eje de giro (27) de 45°, - un motor del husillo (22), orientado coaxial con respecto al eje de giro (27) de 45°, y - una transmisión angular (28, 29) dispuesta en el cabezal orientable (5), para el accionamiento del husillo, caracterizada porque - el cabezal orientable (5) presenta una parte de carcasa (40) cilíndrica hueca, coaxial con el eje de giro (27) de 45°, en la cual va fijado el motor del husillo (22), y - el portacabezal (1) presenta un saliente de carcasa (4) enla que apoya giratoria la parte de carcasa (40) del cabezal orientable (5).

Description

Unidad de mecanizado para una fresadora mandrinadora controlada por programa.

La invención se refiere a una unidad de mecanizado para una fresadora mandrinadora controlada por programa, con un portacabezal desplazable en varios ejes de coordenadas, que contiene un eje de giro orientado 45º hacia adelante hacia abajo, un cabezal orientable dispuesto giratorio alrededor del eje de giro de 45º, situado frontalmente en el portacabezal, un cabezal portahusillos montado fijo en el cabezal orientable, con un husillo de trabajo cuyo eje discurre formando un ángulo de 45º con respecto al eje de giro de 45º.

Hace tiempo que se conocen unidades de mecanizado con cabezales orientables o giratorios para efectuar el mecanizado opcional, horizontal o vertical, de una pieza en un mismo amarre, que llevan un husillo de trabajo y que permiten la orientación de su eje en dirección horizontal y vertical.

Así se describe en la patente DE 44 02 084 A una unidad de mecanizado conforme a la especie, que lleva una carcasa de soporte desplazable en un montante de máquina, en cuya pared frontal, inclinada 45º respecto a la vertical y dirigida oblicuamente hacia abajo, va guiado un cabezal de fresado con una superficie de asiento inclinada también 45º respecto a la vertical, giratorio alrededor de un eje perpendicular a la pared frontal. En el cabezal de fresado orientable se aloja un husillo de trabajo dispuesto a 45º con respecto al eje de giro, y que mediante el correspondiente giro del cabezal de fresado orientable se puede orientar entre una posición de trabajo horizontal y otra vertical. En la carcasa de soporte para el cabezal orientable está dispuesto un motor de accionamiento controlable, cuyo eje, coaxial al eje de giro, acciona el husillo de trabajo a través de una pareja de engranajes cónicos y un tren de engranajes desplazables, opcionalmente con dos velocidades diferentes. El eje del motor del husillo está realizado como eje hueco, y rodea con holgura un eje macizo que atraviesa la carcasa del motor y también el cabezal orientable para girar el cabezal orientable, en cuyo extremo interior va fijada una transmisión de husillo sin fin y en cuyo extremo exterior inferior va fijada la carcasa del cabezal orientable. En un saliente extremo de forma anular del cabezal orientable, coaxial con el eje de giro de 45º, hay un dentado frontal, y en un alojamiento de forma anular del soporte del cabezal se encuentra otro dentado frontal correspondiente a aquél. Mediante el acoplamiento de ajuste positivo de los dos dentados frontales se fija el cabezal orientable con ajuste positivo en una posición angular especificada. Para este fin, el eje macizo central se puede desplazar axialmente, y va unido a través de una placa extrema con un cilindro de fluido a presión pretensado elásticamente. Mediante la fijación de ajuste positivo del cabezal orientable en posiciones angulares especificadas debe efectuarse el mecanizado de la pieza únicamente en posiciones del husillo predeterminadas estando fijado el cabezal orientable. Además, la tecnología necesaria para la fijación del cabezal orientable es muy
compleja.

El objetivo de la invención es el de crear una unidad de mecanizado para una máquina fresadora mandrinadora, que con una disposición de diseño simplificado y mayor rigidez permita unos procesos de trabajo más universales, por ejemplo, mecanizados durante los movimientos de orientación del cabezal de
fresado.

Este objetivo se resuelve de acuerdo con la invención por el hecho de que el cabezal orientable presenta una parte de la carcasa cilíndrica hueca coaxial con el eje de giro de 45º, en la que va fijado el motor del husillo, y porque el portacabezal presenta un saliente de la carcasa cilíndrico hueco en el cual apoya giratoria la parte de carcasa del cabezal orientable.

Mediante la fijación del conjunto motor del husillo en el cabezal orientable y por el apoyo giratorio en el portacabezal, de la parte de carcasa cilíndrica hueca del cabezal orientable, unida firmemente a la carcasa del motor, se consigue que al girar el cabezal orientable alrededor del eje de giro de 45º, el motor del husillo gire al mismo tiempo con el tren de engranajes y el husillo de trabajo, y esto sin que haya un movimiento relativo de los distintos elementos de todo este conjunto. No está prevista la fijación del cabezal orientable en una posición angular predeterminada por medio de un acoplamiento de ajuste positivo de dentados frontales, de manera que con la unidad de mecanizado objeto de la invención se puede trabajar en todas las posiciones angulares que se desee, y también durante el movimiento de giro del cabezal orientable. La disposición del motor del husillo conforme a la invención y el apoyo del cabezal orientable en el portacabezal permiten el empleo de motores de husillo potentes, y con ello también unos rendimientos de arranque de viruta superiores, con unas dimensiones aproximadamente iguales de la unidad de
mecanizado.

Como accionamiento para el giro del cabezal del husillo se puede emplear un accionamiento eléctrico directo coaxial al eje de giro de 45º, o un motor eléctrico convencional, que esté unido cinemáticamente con un anillo dentado fijado en la carcasa del motor, por medio de una transmisión de correa dentada pretensada y un engranaje cilíndrico. Un tren de accionamiento de esta clase garantiza la transmisión sin holgura de unos pares elevados y un posicionamiento de alta precisión del cabezal orientable en posiciones angulares predeterminadas.

El apoyo del cabezal orientable en la carcasa del portacabezal se efectúa convenientemente mediante un anillo de soporte fijado en el saliente cilíndrico hueco de la carcasa, que encaja en una ranura periférica realizada en la parte de carcasa cilíndrica hueca del cabezal orientable, y está apoyado allí mediante tres cojinetes de rodamiento.

En los cabezales orientables conformes a la especie, la alimentación de energía, señales de control y líquido de refrigeración al husillo de trabajo presenta ciertas dificultades debido a las reducidas condiciones de espacio. Una particularidad consiste en prever un tubo flexible exterior para el alojamiento protegido de los conductos de energía y fluidos, que va en forma de arco desde el portacabezal a la carcasa del husillo de trabajo. Este tubo flexible va conectado convenientemente al portacabezal por medio de una tubuladura angular giratoria, y de forma orientable a la carcasa del husillo por medio de un adaptador. La posibilidad de orientación de la conexión del tubo a la carcasa del husillo se puede conseguir mediante una realización especial del adaptador, concretamente por medio de un casquillo con superficies exteriores abombadas, sobre las cuales asienta un anillo terminal orientable con apoyo deslizante. Para evitar las solicitaciones de plegado de los conductores, puede haber convenientemente en el adaptador unos elementos de rodadura, especialmente rodillos, que giren libremente, entre los cuales asienten los diversos conductores.

Otras particularidades y ventajas de la invención se deducen de la descripción de un ejemplo de realización a la vista del dibujo. Las figuras muestran:

Figura 1 una unidad de mecanizado en una vista frontal en perspectiva;

Figura 2 una unidad de mecanizado en una sección vertical esquemática;

Figura 3 el tubo flexible empleado en la unidad de mecanizado según la figura 1, con conexiones por ambos extremos, en una representación explosionada en perspectiva;

Figura 4 una conexión final orientable del tubo flexible con el adaptador.

Tal como se puede ver en la figura 1, la unidad de mecanizado dispone de un portacabezal acodado 1, que lleva una estructura de soporte 2 a modo de bastidor o placa vertical en la parte posterior, una parte central voluminosa 3 y un saliente de carcasa 4 cilíndrico hueco inclinado hacia adelante y hacia abajo con un ángulo de 45º. En el portacabezal 1 apoya un cabezal orientable 5, giratorio alrededor del eje central 27 del saliente de carcasa 4 cilíndrico hueco, en uno de cuyos lados va fijado rígidamente un cabezal portahusillos 6, formando un ángulo de 45º con respecto al eje geométrico 27 del saliente de la carcasa 4. Transversalmente en este cabezal portahusillos 6 apoya un husillo de trabajo 7. En una parte posterior 8 en forma de cajón de cabezal portahusillos 6 va conectado un tubo flexible 9 orientable por medio de un adaptador 10, cuyo extremo superior está unido a la parte central 3 del portacabezal 1 por medio de una tubuladura angular giratoria 11.

En la figura 2 están representadas las partes funcionales internas de la unidad de mecanizado objeto de la invención, en una sección vertical esquemática. En el portacabezal 1 está dispuesto un motor de ajuste 15, cuyo eje de salida acciona una correa dentada 16, que para mantener una tensión constante forma parte de lo que se llama una transmisión cyclo, y que pasa por encima de dos ruedas dentadas 17 ligeramente desplazadas angularmente entre sí, de las cuales en la figura 2 solamente se ve una. Cada rueda dentada 17 acciona respectivamente un árbol 18 alojado en el portacabezal 1, y un piñón dentado 19 fijado sobre éste, que engrana con un anillo 20 de dentado cilíndrico. Este anillo dentado 20 va fijado sobre la carcasa 21 de un motor de husillo 22, realizada como cilindro hueco. El estátor 23 de este motor del husillo 22 va unido firmemente a la carcasa del motor 21, a través de un casquillo 24 dotado de canales de refrigeración. El rotor 25 del motor del husillo va fijo sobre un árbol hueco 26, cuyo eje longitudinal 29 discurre oblicuamente hacia abajo formando un ángulo de 45º con respecto a la vertical. Sobre el extremo sobresaliente del árbol 26 va colocado fijo un engranaje cónico 28, que engrana con otro engranaje cónico 29, que es parte de un casquillo dentado 32 fijado sobre un árbol 31 que gira libremente en la carcasa 30 del cabezal orientable. Este casquillo dentado 32 engrana con la mayor parte 33 de un engranaje deslizante que va fijado sobre un árbol intermedio 34, y que engrana con un dentado cilíndrico 35 en el perímetro exterior de un husillo de trabajo 36. En una zona anterior de este husillo de trabajo 36 va un engranaje mayor 37, que por desplazamiento del engranaje deslizante 33 sobre al árbol intermedio 34 llega a engranar con el engranaje menor 38 de aquél.

La carcasa 30 del cabezal orientable 5 tiene una parte de carcasa 40 coaxial con el eje de giro 27, que encaja en un saliente cilíndrico hueco 4 del portacabezal 1. En la pared interior de este saliente de la carcasa 4 va fijado un anillo soporte 41 robusto y rígido de forma, que va guiado en una ranura periférica realizada en el saliente de la carcasa 40 por medio de tres cojinetes de rodamiento 42, que están diseñados para soportar cargas radiales y axiales.

Para efectuar el mecanizado horizontal de una pieza, después de amarrar, en la posición representada en la figura 2, una herramienta en el husillo de trabajo, se pone en marcha el motor del husillo que va fijado en la carcasa del cabezal orientable 5, cuyo árbol del motor 26 acciona el husillo de trabajo 7 a través de la transmisión angular 28, 29 y la caja de transmisión 33, 35. Para orientar el cabezal del husillo 6 a una posición oblicua o a su posición vertical se pone en marcha el motor de ajuste 15, que por medio de la transmisión pretensada de correa dentada 16, 17 y de la pareja de engranajes cilíndricos 19, 20, gira la carcasa del motor 21 alrededor del eje de giro 25, a 45º. Dado que la carcasa del motor 21 está firmemente unida a la parte de carcasa cilíndrica hueca 40 del cabezal orientable 5, este giro del motor 22 da lugar al correspondiente movimiento de giro u orientación del cabezal orientable 5 y también del cabezal del husillo 6 alrededor del eje de giro 27 a 45º. Este movimiento de giro o de orientación del cabezal orientable 5 y del cabezal del husillo 6 tienen lugar con independencia del accionamiento del husillo de trabajo 7 por medio de su motor de accionamiento 22.

El tubo flexible 9 representado en las figuras 1, 3 y 4 es un elemento de construcción conocido, que se caracteriza por una resistencia relativamente alta a la compresión y por suficiente flexibilidad. En el extremo del tubo flexible 9, que en la figura 3 queda en la parte superior, se fija la tubuladura angular 11 mediante una abrazadera de tubo convencional. En el lado de salida de la tubuladura 11 se montan un anillo giratorio 50, un anillo elástico 51 y un anillo terminal 52, de manera que la tubuladura angular 11 se pueda girar alrededor del eje geométrico de estos anillos 50, 51 y 52.

En el otro extremo del tubo flexible 9 se fija un adaptador 53, representado en sección axial en la figura 4, mediante una abrazadera de tubo convencional. Este adaptador contiene un cuerpo anular 54 de sección sensiblemente cuadrada, en el cual va fijado un postizo 55, también cuadrado, por medio de tornillos, cuya superficie superior e inferior 56, 57 tiene forma abombada o de arco de círculo. Sobre estas superficies abombadas 56, 57 van guiadas con un asiento deslizante la parte superior 58 y la parte inferior 59 de un elemento terminal 60, también cuadrado, en el cual van alojados dos rodillos laterales 61, 62. Este elemento terminal 60 va fijado en la parte posterior 8 en forma de cajón del cabezal del husillo 6, tal como se puede ver en la figura 1. La longitud del tubo flexible 9 y las posiciones de las dos conexiones 10, 11 se han elegido de tal manera que al efectuar el cabezal del husillo 6 un movimiento alrededor del eje de giro 27 de 45º, el tubo flexible 9 conserva aproximadamente su curvatura, y únicamente tiene lugar un giro en el cabezal angular 11 y una oscilación en el adaptador 10.

La invención no está limitada a los ejemplos de realización antes descritos y representados. Así, por ejemplo, y según la aplicación, se puede suprimir la caja de transmisión 33 a 38, y con el correspondiente aumento de diámetro hacer que el engranaje cilíndrico 32 engrane directamente con el dentado 35 en el cuerpo del husillo 36. De este modo se obtiene naturalmente una reducción de tamaño de la unidad de mecanizado. En lugar del accionamiento de giro representado en la figura 2, a base de motor eléctrico 15, correa dentada 16 y tren de engranajes tensado 17, 18, 19 para el cabezal orientable 5, se puede utilizar también un accionamiento eléctrico directo, cuyo estátor cilíndrico hueco vaya fijado en el interior del portacabezal 1, y su rotor en la parte de carcasa 40 y/o sobre la carcasa 21 del motor del husillo 22. Para un apoyo estable del cabezal orientable 5 en el portacabezal 6 se puede emplear también, en lugar del anillo de soporte 41, con los cojinetes de rodamiento 42, otra disposición de apoyo adecuada, que admita cargas elevadas en dirección axial y radial y que permita movimientos de giro suaves y exactos del cabezal orientable alrededor del eje de giro 27 de 45º. Para poder fijar el cabezal orientable en posiciones preseleccionadas, también en el caso de cargas extremadamente altas, se puede prever un dispositivo de apriete adicional de accionamiento hidráulico y/o mecánico, que tenga por lo menos un elemento de apriete en forma de disco o casquillo (por ejemplo, según las patentes DE 195 22 711 C2 o DE 41 22 711 A1), entre un elemento de construcción inclinado del portacabezal y el cabezal orientable. Por otra parte, el tubo flexible representado en las figuras 1, 3 y 4 con la tubuladura angular giratoria y el adaptador que permite los movimientos basculantes, se puede emplear también en otras unidades de mecanizado que tengan un cabezal orientable giratorio alrededor de un eje de giro de 45º, con husillo de trabajo montado fijo.

Claims

1. Unidad de mecanizado para una mandrinadora fresadora controlada por programa, con

-: un portacabezal (1), desplazable en varios ejes de coordenadas, que contiene un eje de giro (27) orientado 45º hacia delante y hacia abajo,

-: un cabezal orientable (5) dispuesto en la cara frontal del portacabezal (1), giratorio motorizado alrededor del eje de giro (27) de 45º,

-: un cabezal portahusillos (6) montado fijo en el cabezal orientable (5), con un husillo de trabajo (7), cuyo eje discurre formando un ángulo de 45º con respecto al eje de giro (27) de 45º,

-: un motor del husillo (22), orientado coaxial con respecto al eje de giro (27) de 45º, y

-: una transmisión angular (28, 29) dispuesta en el cabezal orientable (5), para el accionamiento del husillo,

caracterizada porque

-: el cabezal orientable (5) presenta una parte de carcasa (40) cilíndrica hueca, coaxial con el eje de giro (27) de 45º, en la cual va fijado el motor del husillo (22), y

-: el portacabezal (1) presenta un saliente de carcasa (4) en la que apoya giratoria la parte de carcasa (40) del cabezal orientable (5).

2. Unidad de mecanizado según la reivindicación 1, caracterizada porque el accionamiento de giro (15), para girar el cabezal orientable (5) en el portacabezal (1), lleva una transmisión pretensada sin holgura con una correa dentada (16, 17) y un engranaje cilíndrico (19), que engrana permanentemente con un anillo dentado (20) fijado sobre la carcasa del motor (21).

3. Unidad de mecanizado según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque a continuación de la transmisión angular (28, 29) hay una caja de transmisión de varias etapas (32, 33, 35, 37, 38).

4. Unidad de mecanizado según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en el saliente cilíndrico hueco de la carcasa (4) del portacabezal (1) va fijado por lo menos un anillo portante (41), que va alojado por lo menos en una ranura periférica realizada en la parte de carcasa cilíndrica hueca (40) del cabezal orientable (5).

5. Unidad de mecanizado según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la carcasa (21) del motor del husillo (22) va fijada por su parte anterior, aproximadamente la mitad, en la parte de la carcasa (40) del cabezal orientable (5), y con su parte posterior que soporta el anillo de entrada (20) penetra en el portacabezal (1).

6. Unidad de mecanizado según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque un tubo flexible exterior (9) conduce en el portacabezal (1) a la carcasa del cabezal del husillo (6) para alojamiento protegido de los conductores de energía y
fluido.

7. Unidad de mecanizado según la reivindicación 6, caracterizada porque el tubo flexible (9) va conectado por medio de una tubuladura angular giratoria (11) al portacabezal (1), y por medio de un adaptador (10) de forma orientable a la carcasa del cabezal del husillo (6).

8. Unidad de mecanizado según la reivindicación 7, caracterizada porque el adaptador (11) contiene un casquillo (55) con superficies exteriores abombadas (56, 67), sobre las cuales asienta con un asiento deslizante un anillo terminal orientable (60).

9. Unidad de mecanizado según la reivindicación 7 ú 8, caracterizada porque en el adaptador (53) van alojados unos cuerpos de rodadura (61, 62).