ES2266143T3 - Maquina-herramienta con un sistema de guiado para un dispositivo de traslacion de coordenadas. - Google Patents

Abstract

Una máquina-herramienta para el mecanizado con desprendimiento de virutas de componentes con un sistema de guiado para un dispositivo de traslación de coordenadas en el que se guía y se mantiene el accionamiento principal para herramientas en el dispositivo de traslación de coordenadas, en el que están presentes, en cada caso, dos guías (2) dispuestas de forma distanciada entre sí y alineadas de forma paralela la una a la otra, caracterizada porque las guías (2) están sujetas en dos paredes laterales (1, 1¿) del armazón de la máquina de la máquina herramienta, alineadas de forma paralela entre sí, y porque en las guías (2) se mantienen dos vigas de puente (4) del dispositivo de traslación de coordenadas con una pieza cruzada (3) situada ahí en medio, y guiadas a lo largo de un eje.

Description

Máquina-herramienta con un sistema de guiado para un dispositivo de traslación de coordenadas.

La invención se refiere a una máquina-herramienta para el mecanizado para el mecanizado con desprendimiento de virutas de componentes con un sistema de guiado para un dispositivo de traslación de coordenadas. Con este tipo de máquina-herramienta pueden llevarse a cabo trabajos de taladrado y fresado en los componentes configurados con las formas geométricas y contornos más variados, especialmente para trabajos duros y rápidos.

Los requerimientos de rentabilidad en el mecanizado de componentes aumentan continuamente, de modo que, para conseguir tiempos de desprendimiento de virutas y, por lo tanto, intervalos de tiempo más cortos, se deben alcanzar altas velocidades de mecanizado. Sin embargo, al mismo tiempo se establecen grandes requerimientos de calidad con respecto a los componentes a procesar. A consecuencia de eso, a pesar de la gran dinámica existente durante los mecanizados de alta velocidad, se debe mantener la precisión en la posición de las herramientas y, correspondientemente, la rigidez de los armazones de las máquinas y de los sistemas de guiado que se utilizan en una máquina-herramienta de este tipo debe aumentarse.

Además, por parte del usuario se requiere que todos los elementos funcionales dinámicos, como por ejemplo los accionamientos de los ejes, las resbaladeras de los ejes, los sistemas alineadores de ejes y también el accionamiento principal deben disponerse fuera del espacio de desprendimiento de virutas. Para este tipo de máquinas se ha naturalizado el término "Máquinas Gantry", con lo que se trata, así, de estructuras conformadas de una manera parecida a un puente. Las guías con las que las herramientas pueden moverse, generalmente, por varios ejes con respecto a las herramientas tensadas en las mesas de las máquinas, y posicionarse, se colocan, así, sobre paredes laterales de un armazón de la máquina estático y sobre un "puente" de este tipo, entre o bajo los cuales se dispone la ya mencionada mesa de máquina para el alojamiento de piezas de trabajo.

Las paredes laterales alineadas de forma paralela entre sí y opuestas las unas a las otras que forman, así, los soportes de un puente de este tipo y una denominada pieza cruzada, que es un componente de un dispositivo de traslación de coordenadas, pueden desplazarse al menos a lo largo de un eje que se ha previsto a través del eje longitudinal de las paredes laterales. Sin embargo, una pieza cruzada de este tipo de un dispositivo de traslación de coordenadas se diseña generalmente de tal forma que se posibilita un movimiento de la herramienta por otro eje alineado de forma ortogonal al ya mencionado primer eje, con lo que la herramienta accionada de forma rotativa se guía por una pinola para avanzar por un tercer eje.

Una máquina-herramienta en la que se cumple este principio, al menos parcialmente, se describe en el DE 44 41 253.

En las soluciones conocidas influyen, debido a las fuerzas de desprendimiento de virutas y/o de aceleración, otras fuerzas y momentos en las ya mencionadas paredes laterales y un "puente" que, con respecto a sus características físicas y mecánicas (momento de inercia de una superficie, módulo de elasticidad y dimensiones), se desvían de un valor y correspondiente a estos factores y tuercen hacia una posición definida.

Los elementos de guiado axial utilizados que se disponen en un plano actúan, así, como articulaciones giratorias y se ocasionan momentos de fuerza alrededor del eje longitudinal de los elementos de guiado axial, de modo que las paredes laterales se tuercen y la precisión de posición de la herramienta se ve mermada. Además, los pares iniciados llevan a elevadas presiones superficiales en los elementos de guiado y, especialmente, en las tablas de los cilindros que ahí se utilizan, lo que lleva a una reducción del tiempo de funcionamiento de los elementos de guiado.

Las mismas condiciones afectan al guiado axial dirigido por las paredes laterales ortogonales al eje longitudinal, al que se puede desviar, asimismo, la herramienta. Sin embargo, a lo largo de este eje, generalmente, la desviación y su curvatura correspondiente es mayor, pues esta pieza de la estructura del puente y/o de la pieza cruzada muestra un pequeño momento de inercia de una superficie y/o momento de resistencia.

Los fallos de geometría que se presenten durante el procesamiento de la pieza de trabajo debido a las curvaturas no son detectados por parte de los sistemas alineadores de ejes y, por lo tanto, puede que tampoco se compensen, de modo que la calidad y la precisión del procesamiento disminuyen. En la cantidad de fallos de geometría que se presenten influye, además, la posición que la herramienta adopta mediante la curvatura del husillo, así como la distancia correspondiente de la herramienta con respecto a las guías del dispositivo de traslación de coordenadas.

Además, por el documento FR 2 699 233 se conoce un sistema portante tipo pórtico horizontal, en la que se alinean y colocan dos vigas horizontales de forma paralela entre sí, que se fijan además, a cuatro pilares dispuestos de forma distanciada entre sí. Incorporados en los recogedores horizontales se disponen, en cada caso, dos guías alineadas horizontalmente y de forma paralela entre sí, para un travesaño horizontal que se puede desplazar con un movimiento traslativo a lo largo de las guías.

Por lo tanto, es un objetivo de la invención proporcionar una máquina-herramienta con un sistema de guiado para un dispositivo de traslación de coordenadas que muestre una gran rigidez estática y dinámica.

Este objetivo se soluciona, según la presente invención, con una máquina-herramienta que presente las características de la reivindicación 1. Con las características señaladas en las reivindicaciones subordinadas se pueden alcanzar las formas de realización y variantes ventajosas de la presente invención.

En la máquina-herramienta según la presente invención con un sistema de guiado para un dispositivo de traslación de coordenadas de una máquina-herramienta, se recoge el "Principio de Gantry" señalado al comienzo y se utilizan al menos dos paredes laterales entre las cuales se puede fijar una mesa de máquina tensándola a los componentes.

A diferencia de las soluciones conocidas, las guías no se disponen o colocan sobre las superficies frontales exteriores de estas paredes laterales, sino que, en cada caso, están incorporadas en las paredes laterales y, además, de dos en dos, de modo que estos elementos axiales de guía se encuentran incorporados en dos planos dispuestos de forma distanciada entre sí.

Así, al contrario que en las soluciones conocidas, la desviación de las paredes laterales y, por lo tanto, también la curvatura, se reduce a la mitad, puesto que en las paredes laterales del armazón de la máquina se inician dos solicitaciones de flexión en contrasentido durante las fuerzas transversales disparadas.

Además, no se inicia ningún momento de fuerza en los elementos de guía alrededor del eje longitudinal de las guías, de modo que el desgaste producido se reduce considerablemente y el tiempo de funcionamiento se prolonga.

Naturalmente, el principio de las guías incorporadas, dispuestas en dos planos también puede utilizarse en otros ejes de un sistema de guiado para un dispositivo de traslación de coordenadas de una máquina-herramienta. Asimismo, estas guías pueden disponerse incorporadas de dos en dos y de forma ortogonal a las guías situadas en las paredes laterales, en dos vigas de puente, para poder colocar una herramienta en dos ejes con respecto a una pieza de trabajo que se mecaniza. Las dos vigas de puente se guían por las guías situadas en las paredes laterales y se mantienen ahí.

En este caso, dos vigas de puente con una pieza cruzada pueden formar un componente de un dispositivo de traslación de coordenadas. Así, en una pieza cruzada de este tipo puede guiarse una pinola para el accionamiento de herramientas y mantenerse ahí, de modo que es posible la pinola con herramienta y eje conductor, con la ayuda de la pieza cruzada y del sistema de guiado en los dos ejes ya señalados y, mediante la pinola, un tercer movimiento del eje de las herramientas. Para ello pueden disponerse otras dos guías en los lados opuestos de la pinola, por los que ésta es guiada. Estas guías para la pieza cruzada se alinean de forma ortogonal con respecto a, al menos, una de las guías axiales ya señaladas.

Para disminuir las tensiones y las fuerzas requeridas para el movimiento del dispositivo de traslación de coordenadas existen cuerpos de rodamiento en las guías.

A continuación se describe la presente invención más detalladamente mediante los ejemplos de ejecución.

Así, se muestra:

Figura 1: Dos vistas de un sistema de guiado conocido con un dispositivo de traslación de coordenadas apoyado;

Figura 2: Una representación esquemática de un sistema de guiado acorde a la presente invención para un dispositivo de traslación de coordenadas de una máquina-herramienta, en dos vistas;

Figura 3: El detalle "X" de la Figura 1 de forma esquemática con una deformación de una pared lateral condicionada por la fuerza;

Figura 4: El detalle "Z" de la Figura 2 en una representación esquemática con una deformación reducida condicionada por el efecto de la fuerza, y

Figura 5: En una representación esquemática, un ejemplo de una máquina-herramienta con un sistema de guiado para un dispositivo de traslación de coordenadas.

En la Figura 1 se representa esquemáticamente, en dos vistas, un concepto convencional que utiliza el "Principio de Gantry" para un sistema de guiado, en el que se disponen guías 12 en los lados frontales de las paredes laterales 1 y 1' de un armazón de la máquina, que posibilitan, con la pinola 6, un movimiento de un puente o de una pieza cruzada 4 a lo largo del eje-y, es decir, hacia fuera del plano del dibujo y/o hacia dentro de la herramienta que aquí no se representa. Además, se utilizan guías 15 que posibilitan un movimiento de la pinola 6 y la herramienta dirigido de forma correspondientemente ortogonal a este eje, es decir, en la dirección del eje-x.

En esta conocida solución, con la mesa de máquina 8 para las piezas de trabajo situadas entre las paredes laterales 1 y 1' y el sistema de guiado situado encima, también puede garantizarse que el espacio para el desprendimiento de virutas se mantenga sin piezas y/o elementos críticos. Desventajosamente, sin embargo, especialmente el dispositivo de las guías utilizadas 12 y 15 y, aquí particularmente, las guías 12, repercuten en las paredes laterales 1 y 1', lo que se expresa con la representación esquemática en la Figura 3, en la que se muestra el detalle X de la representación de la derecha de la Figura 1.

Así, durante el procesamiento inciden fuerzas dirigidas axialmente hacia fuera en la guía 12, que lleva a la curvatura de las paredes laterales 1 y 1' y, por lo tanto, también a una desviación con el valor y, sobre el que sólo influyen las mismas fuerzas incidentes, mediante el material de la pared lateral con el módulo de elasticidad correspondiente y el momento de inercia de la superficie y/o el momento de resistencia de la pared lateral 1, 1'.

Por el contrario, en el sistema de guiado según la invención se utiliza una doble guía incorporada en dos planos.

Para esto se presentan en las paredes laterales 1 y 1' guías 2 incorporadas de dos en dos en dos planos distanciados entre sí, con los que las vigas de puente 4 de un dispositivo de traslación de coordenadas y, asimismo, también una denominada pieza cruzada 3, se mueve a lo largo del eje-y, y puede desplazarse con respecto a una pieza y/o componente de trabajo (que aquí no se representa). Para esto, también pueden utilizarse sistemas de medición de desplazamiento y accionamientos no representados, que se conectan con un control electrónico, para una colocación a lo largo de otros ejes.

En la representación de la izquierda de la Figura 2 se distinguen otras guías 5, asimismo, en dos planos, incorporadas en dos vigas de puente 4, con las que se puede variar la posición de la pinola 6 y, por lo tanto, también la de la herramienta que aquí no se representa, hacia un eje-x dispuesto de forma ortogonal al eje-y.

Como ocurre particularmente con el detalle "Z" de la representación de la derecha de la Figura 2, con las fuerzas y deformaciones presentes queda patente que la deformación y, por lo tanto, también el valor de la inclinación y_{1} frente a la inclinación y, como se desprende del estado de la técnica, puede disminuir a la mitad con las mismas dimensiones y los mismos materiales de la pared lateral.

La Figura 5 muestra una representación en perspectiva de un ejemplo de una máquina-herramienta con un sistema de guiado según la invención, en el que, en las dos paredes laterales 1 y 1' opuestas del armazón de la máquina, se integran las guías 2, en los dos planos opuestos. En las vigas de puente 4 del dispositivo de traslación de coordenadas, entre las guías 2 dispuestas en ambos lados, se presentan, de forma ortogonal con respecto a estos planos también incorporados, situados de forma superpuesta, otras guías 5 para una pieza cruzada 3 con pinola 6. Así, con el sistema de guiado según la presente invención con las características mencionadas anteriormente en varias ocasiones, el dispositivo de traslación de coordenadas debe mantener la posición de la pinola 6 de una forma más precisa con respecto a una pieza de trabajo para procesar, tensada sobre una mesa de máquina 8.

Con ayuda de las otras guías 7 situadas de forma opuesta en las partes externas de la pinola 6, la pinola 6 y, por lo tanto, también la herramienta, puede desplazarse y colocarse a lo largo del eje-z, que se encuentra, en este caso, en las verticales, de modo que se puede conseguir, con las tensiones y estructuras paralelas, una colocación en tres coordenadas con una rigidez estática y dinámica en constante aumento, frente a las soluciones conocidas y, por lo tanto, con una precisión de fabricación perfeccionada.

Claims (5)

1. Una máquina-herramienta para el mecanizado con desprendimiento de virutas de componentes con un sistema de guiado para un dispositivo de traslación de coordenadas en el que se guía y se mantiene el accionamiento principal para herramientas en el dispositivo de traslación de coordenadas, en el que están presentes, en cada caso, dos guías (2) dispuestas de forma distanciada entre sí y alineadas de forma paralela la una a la otra, caracterizada porque las guías (2) están sujetas en dos paredes laterales (1, 1') del armazón de la máquina de la máquina herramienta, alineadas de forma paralela entre sí, y porque en las guías (2) se mantienen dos vigas de puente (4) del dispositivo de traslación de coordenadas con una pieza cruzada (3) situada ahí en medio, y guiadas a lo largo de un eje.

2. La máquina-herramienta según la reivindicación 1, caracterizada porque en las vigas de puente (4) del dispositivo de traslación de coordenadas, están dispuestas, de dos en dos, otras guías (5) alineadas de forma opuesta e integradas, de forma ortogonal a las guías (2) dispuestas en las paredes laterales (1, 1').

3. La máquina-herramienta según la reivindicación 2, caracterizada porque en las guías (5) de las vigas de puente (4) está sujeta, en una pieza cruzada (3), una pinola (6) para el accionamiento de la herramienta.

4. La máquina-herramienta según la reivindicación 3, caracterizada porque la pinola (6) está guiada en dos guías (7) alineadas de forma ortogonal a, al menos, una de las guías (2) y/o (5) y dispuestas en los lados opuestos de la pinola (6).

5. La máquina-herramienta según una de las reivindicaciones de la 1 a la 4, caracterizada porque está dispuesta una mesa de máquina (8) para el tensado de piezas de trabajo entre las paredes laterales (1, 1') con las guías (2).