ES2284929T3 - Herramienta rotatoria con multiples cuchillas. - Google Patents

Abstract

Herramienta rotativa de múltiples cuchillas para el procesamiento por arranque, dotada de varios portaútiles que en la parte anterior presentan alojamientos para placas de corte y en el segmento entre sus extremos, un taladro para que atraviese un elemento de fijación con el que cada portaútil puede ser fijado en un soporte, en donde el portaútil en su pieza que porta la placa de corte, es desviable elásticamente mediante un dispositivo de ajuste respecto a un apoyo, el portaútil está provisto de una apertura y forma una disposición de muelle espiral en paralelo, de modo que la placa de corte sufre básicamente un desplazamiento paralelo respecto al borde de corte durante su ajuste, caracterizada por que el dispositivo de ajuste está conformado como tornillo de ajuste central (1, 3, 5, 9, 10, 11, 13, 31, 32) que en un segmento del tornillo junto a una zona complementaria en el portaútil, conforma un par de superficies cónicas, en donde cada portaútil (21'') es ajustable en su posición respecto a su soporte (2'') en el extremo contrapuesto a la placa de corte (20'') mediante un tornillo a presión (22) y un manguito (5) del tornillo de ajuste que está alojado de forma radial sin juego según el principio de estado fijo en la circunferencia externa (13) en el cuerpo de la herramienta (2, 2'') en elementos elásticos (6, 6'').

Description

Herramienta rotatoria con múltiples cuchillas.

El invento trata de una herramienta rotatoria con múltiples cuchillas con ajuste radial individual de cada cuchilla o con ajuste central común para todas las cuchillas.

Por la patente DE 198 27 778 A1 se conoce una herramienta rotativa en la que una cuchilla sobre un muelle paralelo es ajustable con delicadeza mediante un tornillo de ajuste, prescindiendo del efecto stick-slip.

La herramienta está concebida como cortador; varias cuchillas pueden estar dispuestas sobre un soporte una tras otra. Es utilizable especialmente para pequeños taladros.

Una herramienta de este tipo representa una unidad pequeña montable. Sus medidas puedes ser seleccionada de modo que sea apta también para taladros con un reducido diámetro. En este caso también se puede realizar sin más, una posibilidad de ajuste axial como es necesario en muchos casos, para realizar por ejemplo, taladros escalados. En cualquier caso, la herramienta se distingue por su posibilidad de ajuste favorable en sentido axial, sin que se presenten por ejemplo otras dimensiones, especialmente del ángulo de ajuste. Esto se ha logrado en un modelo de fabricación mediante la formación del portaútil como disposición de muelle espiral en paralelo. En este caso se entiende una configuración en la que utilizando una torsión elástica de segmentos del portaútil, cuyo cabezal, es decir la pieza que soporta la placa de corte, sufre básicamente un desplazamiento paralelo respecto a sí misma.

La conformación se puede realizar de modo que el portaútil en estado desviado, no esté sometido a ninguna fuerza básicamente y que una fuerza de retroceso elástica que contraría un desvío, se produzca sólo si el dispositivo de ajuste es activado desde una posición inicial o de salida. De manera especialmente favorable, el portaútil es mantenido en pre-tensión ya en estado no desviado, de modo que está garantizada una ausencia de juego desde un principio. Esto se puede conseguir de modo que el portaútil que conforma un muelle, es atornillado fijamente al cuerpo base, estando así directamente en contacto con el tornillo de ajuste.

Para esta abertura prevista para esta conformación de muelle paralelo existen diferentes posibilidades de fabricación, concretamente aquellas con escotaduras en las zonas angulares que impiden la formación de hendiduras. En el caso de un modelo de fabricación muy favorable, la abertura tiene básicamente la forma de U con una lengüeta de sujeción central.

El dispositivo de ajuste está conformado como un tornillo que se engancha en una tuerca de la pieza base sobre la cual se soporta. En el caso de un modelo de fabricación especialmente favorable, el tornillo de ajuste juntamente con el portaútil presenta un par de superficies cónicas de modo que no puede producirse ninguna autoinhibición. De este modo, al girar aflojando el tornillo, las superficies cónicas pueden deslizarse debido a la alta pre-tensión, es decir, el portaútil permanece fijo en el tornillo.

El emparejamiento de superficies cónicas entre portaútil y tornillo de ajuste se puede producir por ejemplo, a través de un segmento bombeado o cónico del tornillo, emparejado con el segmento vertical de portaútil, pero también a la inversa o combinando formas. Lo importante es el contacto directo de los elementos y su sentido de actuación entre sí.

Con un dispositivo de ajuste de este tipo es posible desviar radialmente la placa de corte en menos de 3 \mum y producir taladros correspondientemente exactos. La repetibilidad es tan exacta, que el movimiento del tornillo de ajuste en un escalamiento anular dispuesto a este, respecto a un punto de referencia en el cuerpo base de un ajuste radial respectivo, puede ser asignado a la cuchilla. Una medida del arco de 1 mm en el tornillo corresponde por ejemplo, 1/1000 mm en la cuchilla. Esta repetibilidad es condición para cumplir las condiciones de calidad exigidas por la norma DIN/ISO 9000 s.

No se revelado la utilización de un modelo de construcción de este tipo para hacer otra clase de taladros. Se deben realizar especialmente taladros con un diámetro de aproximadamente 10 a 50 mm.

Por la patente US 4 692 069 se conoce una herramienta rotativa de múltiples cuchillas en la que cada cuchilla independiente una de la otra puede ser ajustada en sentido radial con tolerancias muy reducidas de 1/1000 mm.

No se ha descubierto ni una posibilidad de ajuste libre de vibración de cuchillas individuales, lo cual no es posible en el tipo de elementos de máquina seleccionados, ni un ajuste central de las cuchillas.

Por la patente US 2 138 727 y 3 664 755 se conocen herramientas rotativas de múltiples cuchillas con una posibilidad de ajuste simultánea de las cuchillas a través de un dispositivo central de ajuste, en el primer caso en una taladradora y en el segundo caso en una fresa.

En el caso de la taladradora, en el cuerpo de la herramienta en un taladro de rosca, se ajusta un manguito correspondiente con rosca externa de manera central y axial. La cabeza cónica del manguito mueve hacia delante brazos que se extienden alojados de manera flotante con cuchillas de bote dispuestas en los extremos, de manera axial y al mismo tiempo radial, siempre y cuando lo permita un conducto que se abre dentro del cuerpo de la herramienta, incrementando o reduciendo de este modo, el diámetro del taladro. Para asegurar la posición de las cuchillas, se fijan la rosca macho mediante un tornillo prisionero y los brazos en la posición extendida mediante un tornillo a presión que se fija desde el interior. El ajuste de un diámetro de un taladro respecto a otro, requiere aflojar el tornillo fijable y el ajuste axial del manguito roscado, lo cual es complicado, impreciso y requiere mucho tiempo.

En el caso de la fresa se desplazan seis cuchillas dispuestas radialmente de manera axial y escalonada a lo largo de un cono como cojinete de empuje y sujetado por un tornillo central.

Por lo tanto, el objetivo del invento es utilizar un modelo de construcción adecuado de este tipo según el estado de la técnica, también para otras herramientas.

El objetivo del invento se consigue mediante las características de la reivindicación 1. Otras configuraciones favorables del invento se encuentran en las subreivindicaciones.

El objetivo del invento comprende una herramienta rotatoria de múltiples cuchillas para el procesamiento por arranque dotada de varios portaútiles que en la parte anterior presentan alojamientos para placas de corte y en el segmento entre sus extremos, un taladro para que atraviese un elemento de fijación con el que cada portaútiles puede ser fijado en un soporte, en donde el portaútil en su pieza que porta la placa de corte, es desviable elásticamente mediante un dispositivo de ajuste respecto a un apoyo.

La cantidad de las cuchillas puede ser 3, 5, 7 u otra cantidad múltiple, considerando que la cantidad debe ser seleccionada de modo que, se practique un taladro para cada cuchilla, en donde cada cuchilla corta el circuito completo y que no produzca ninguna marca de vibración.

Una herramienta de este tipo se puede emplear favorablemente por ejemplo para practicar taladros cilíndricos, especialmente en líneas de transferencia. En este caso se preajustan las cuchillas al diámetro deseado y en caso necesario pueden ser reajustadas luego respectivamente durante el funcionamiento, mediante dispositivos de ajuste individuales en cada emparejamiento de superficies cónicas para cada cuchilla. A parte de la problemática específica de colocar el gran número de cuchillas con una disposición de muelles paralelos de este tipo en la circunferencia de una barra de taladro o de un cabezal de una herramienta, existe también el problema de preajustar con determinación las cuchillas que actúan en conjunto. Como ya se conoce por el estado de la técnica, el respectivo portaútil de cada cuchilla está provisto de un dispositivo de preajuste que es accesible y ajustable desde el perímetro de la herramienta, después de que el portaútil ya sido en principio fijado en la herramienta. De este modo, se compensan primeramente las tolerancias de fabricación, mientras que el dispositivo de ajuste es empleado para adaptar el diámetro.

Una herramienta rotatoria de múltiples cuchillas de este tipo puede estar dotada de un dispositivo de ajuste especial que está conformado como tornillo de ajuste central, el cual como tornillo diferencial ajustable axialmente a través de piezas de presión que se apoyan en un cono sobre el tornillo diferencial, conduce radialmente al portaútil en posición, respecto a su soporte, mediante un movimiento de elevación. En este caso, los dispositivos individuales previstos para cada portaútil son sustituidos por piezas de presión que son movidas por un dispositivo central de ajuste que produce el desvío elástico del soporte, de modo que un avance radial de las cuchillas es la consecuencia para la producción de otro diámetro de taladro que el anteriormente ajustado. Para posibilitar un ajuste central de este tipo, cada muelle paralelo, cada portaútil, tiene que estar preajustado para sí mismo, con un tornillo y un perno de presión para compensar tolerancias de fabricación y posibles tolerancias de las hojas de corte y otros y para ajustar la herramienta rotatoria a un diámetro de taladro redondo respectivo. Esto tiene que suceder por separado para cada diámetro de taladro a generar, ya que siempre se debe contar con tolerancias al cambiar de una placa de corte a otra o al cambiar la placa de corte debido a una rotura de la placa, al menos con la exactitud en el rango de \mum, pretendida en este caso.

En el caso ideal, todas las cuchillas, por ejemplo, las 5 cuchillas representadas en el ejemplo de fabricación, están alineadas regularmente en el perímetro de la herramienta para un diámetro de taladro, antes de que éstas puedan ser avanzadas exactamente a 1/1000 mm, por un dispositivo de ajuste central, si una prueba aleatoria después del primer arranque de la fabricación, es decir en el primer segmento, muestra un taladro que haga necesario un ajuste de este tipo.

Para ello, el husillo de una máquina herramienta engancha mediante un motor de ajuste, en un acoplamiento por el lado de la máquina herramienta o por el lado de la herramienta rotatoria y gira el tornillo diferencial en torno a una medida definida o a un valor por definir. Este valor depende de los incrementos seleccionados de la rosca y del cono en el tornillo diferencial y de la medida de avance para una ampliación o reducción del diámetro del taladro.

De modo alternativo, el accionamiento para el tornillo diferencial puede ser ejecutado también desde el cabezal de la herramienta, conforme que la herramienta, por ejemplo, un dispositivo dentro de una línea de transferencia, se desplace contra un destornillador fijo y que el husillo gire en torno a una medida predefinida, la cual habría sido determinada previamente por un ordenador juntamente con un motor de paso a paso. De este modo, al cambiar la herramienta durante el funcionamiento, puede estar previsto un movimiento relativo del tornillo diferencial posiblemente actual y adicionalmente necesario, para lograr una modificación del diámetro.

Adicionalmente, puede estar previsto también que cuando el husillo de la máquina herramienta esté fuera de servicio, sirva éste como soporte de par y que un conductor de máquina, desde el cabezal de la herramienta, gire este tornillo diferencial con la ayuda de una herramienta adecuada, manualmente o mediante un motor, recorriendo de este modo el tornillo diferencial, el tramo necesario. El tornillo diferencial está compuesto básicamente por un eje con dos roscas externas de diferente escalamiento, que se enganchan en dos manguitos con segmentos externos cónicos. A través del desplazamiento axial de los manguitos en forma de tuerca uno frente al otro, un manguito diferencial provisto de un borde externo cónico o hundido es introducido o expulsado mediante los manguitos en forma de tuerca y en este caso son concéntricamente ejecutados transversalmente al eje del tornillo diferencial, mediante una pieza de presión que se apoya sobre el manguito diferencial, extendiendo o retrayendo las disposiciones de muelles paralelos, ya que las piezas de presión están bajo tensión.

La conicidad de los manguitos puede estar seleccionada de modo que se produzca en cualquier caso un movimiento diferencial definido si se gira el tornillo diferencial y si se desplazan axialmente las piezas del manguito.

Un problema en este caso podría ser un avance extremadamente exacto, si las piezas cónicas de los manguitos no fueron alojadas radialmente sin juego respecto al tornillo diferencial. Es por ello, que en un modelo del invento se ha previsto, que las piezas cónicas del tornillo diferencial sean alojadas según el principio de estado fijo de probada eficacia, considerando preferentemente que al menos algunos de los elementos de cojinete de la luneta tengan también un preajuste en sentido radial, mediante elementos elásticos correspondientes.

Para conseguir un movimiento axial del manguito diferencial, la pieza cónica o una gran cantidad de piezas cónicas de todos los manguitos tienen que conformar mediante un elemento correspondiente, por ejemplo, un tornillo aplicable desde el exterior en un respectivo orificio o un pasador que impide la rotación de las piezas cónicas, es decir, un soporte de par, contra la torsión. En lugar de una aplicación de rodamientos según el principio de estado fijo naturalmente, encuentran también aplicación para el ajuste radial de las piezas cónicas, elementos de muelle conocidos, si el personal especializado toma una elección correspondiente.

También la rosca del tornillo diferencial o bien la rosca en las piezas cónicas respecto a elementos a mover desde el lado de máquina o desde el lado del cabezal de la máquina, tiene que estar configurada sin juego, para cumplir con las exigencias de precisión.

Por este motivo está previsto que la rosca también esté realizada sin juego, por ejemplo mediante tuercas elásticos a adaptar con ranuras longitudinales durante el montaje que se asientan sobra la rosca bajo tensión, de modo que finalmente se logra una rotación dificultosa de la rosca, libre de juego.

Mediante un muelle axial se puede lograr que sea posible un desajuste del tornillo diferencial también sólo contra presión de muelle de modo que no se produzca ningún juego durante la reversión del movimiento rotatorio.

En los planos y reivindicaciones adjuntos se expone el problema y la ventaja del presente invento, en base a ejemplos de fabricación. Se muestra en la

figura 1, una vista lateral en perspectiva;

figura 2, una vista lateral principal de una herramienta con ajuste central de cinco cuchillas;

figura 2a, una vista frontal de la misma herramienta respectivamente;

figura 3, posiciones de secciones A-A según la figura 2 en un primer modelo de fabricación;

figura 3a y 3b posiciones de secciones A'-A' o bien A''-A'' analógicamente;

figura 3, en otros modelos de fabricación;

figura 4, una sección B-B según figura 2;

figura 5, una vista lateral en perspectiva como la figura 2, pero para una herramienta con ajuste individual de las cinco cuchillas.

A continuación, las piezas con idéntica función o con efecto similar serán nombradas con las mismas cifras de referencia en modelos constructivos diferentes.

En el cabezal de herramienta 2 está dispuesto un tornillo diferencial 1, que axialmente a través de un multichavetero 3, en el que el husillo de una máquina M encastra mediante un motor de ajuste, es ajustable rotatoriamente y en este caso encastra con las roscas 31 y 32 en roscas complementarias en manguitos cónicos 9, 10 (figura 3). Las roscas tienen diferente escalamiento, de modo que el manguito 5, que se puede mover sólo axialmente a causa del pasador de arrastre 4, es finalmente desplazado contra presión del muelle 7. En este caso, el tornillo diferencial se apoya en el manguito 11 mediante el manguito 10, de modo que el manguito 9 y por consiguiente el manguito 5 son desplazados según sentido de rotación del motor de ajuste hacia delante o hacia atrás, representado esta el desvío máximo del muelle 7, en el que los manguitos 9 y 10 están uno al lado del otro.

Durante el desplazamiento se produce un ajuste radial de las piezas de presión V (flecha V) en el borde externo cónico 13 del manguito unido con el tornillo, lo cual se aprecia especialmente en la figura 4. En lugar del muñón cónico, el manguito 5 puede estar conformado como un muñón piramidal con una cantidad de superficies según la cantidad de cuchillas empleada en el perímetro de la herramienta.

Las piezas de presión actúan sobre el portaútil 21, sobre los cuales se asientan las placas de corte 20, modificando de este modo el diámetro a generar mediante las placas de corte. En lugar de las piezas de presión representadas, también se pueden utilizar elementos excéntricos o elementos de rodillera para el avance de las placas de corte, considerando que el desplazamiento de los elementos no siempre lineal producido por el ajuste central, es calculado automáticamente por un ordenador no representado.

A través de los tornillos 22 se pueden girar en torno a los pasadores, los portaútiles 21 fijados a través de los pasadores 23 y de este modo, preajustar con tensión inicial en el diámetro contra el soporte 2, para evitar tolerancias bastas.

Para un avance exacto, el tornillo diferencial es mantenido radialmente sin juego, de modo que el taladro central para el tornillo diferencial y los manguitos en la herramienta 2, tengan una ampliación en el borde externo 13 sobrepresentado en este caso, que según el principio de estado fijo, se sitúan enfrente dos elementos elásticos 6. De este modo, se puede producir un desplazamiento axial de los manguitos 5, pero ninguna elevación desde esta posición en sentido radial, debido a la tensión inicial a través de los elementos elásticos 6. En lugar de esta disposición también se pueden emplear los manguitos 5, por ejemplo, en el punto 8 y/o en el cuerpo de la herramienta 2, elementos elásticos traspasadores con reducido efecto. Los elementos elásticos están conformados en la solución representada como bolas plásticas presionadas en los manguitos cónicos 5.

Tampoco la rosca en el tornillo diferencial 1 y en los manguitos 9, 10 debería tener juego. Esto se realiza preferentemente a través de manguitos cónicos o tuercas 9, 10 que según la figura 3 presentan una ranura longitudinal. Los manguitos son introducidos en los manguitos externos 5, 11 complementarios formados cónicamente, de modo que son comprimidos, haciendo que finalmente la rosca sea dificultosa, luego son fijados los manguitos 9, 10, por ejemplo, mediante pegamento o por atornillamiento no representados en este caso, además, el muelle axial 7 se encarga de eliminar el juego reversible.

El avance o ajuste exacto de las placas de corte con porcentajes de avance de 1/1000 mm requiere además, una optimización tribológica en todos los emparejamientos de contacto bajo esfuerzo, que el experto tiene que dimensionar. Un par de ajuste en el tornillo diferencial inferior a 20 Nm ha resultado adecuado.

La figura 3a muestra un modelo de construcción de la herramienta con el que es también posible trabajar en superficies planas en la pieza de trabajo W. Las piezas de presión V en este caso han sido sustituidas por una combinación de la pieza de presión V con un tornillo prisionero 25. El tornillo prisionero 25 está alojado en la pieza de presión V y en el portaútil 21 o bien introducido en las correspondientes roscas, de modo que en este caso también es posible un ajuste adicional. La pieza de presión está fabricada en bronce o en metal blanco; el tornillo puede estar dotado con roscas de diferente escalamiento -incluyendo una diferencia en el escalamiento de la rosca- según el rango de ajuste o el porcentaje de avance seleccionado para la placa de corte 20 o para el portaútil 21, a fin de conseguir el diámetro deseado D.

La figura 3b muestra un dispositivo de ajuste central de una herramienta de cinco cuchillas en la que el chavetero múltiple 3' está dispuesto en la cara lateral de la pieza de trabajo W del cuerpo de la herramienta 2'.

Finalmente, la figura 5 muestra una herramienta de cinco cuchillas 2'' con ajuste individual de las cuchillas 20', mediante los tornillos de ajuste 25' respectivos ya conocidos.

Claims (5)

1. Herramienta rotativa de múltiples cuchillas para el procesamiento por arranque, dotada de varios portaútiles que en la parte anterior presentan alojamientos para placas de corte y en el segmento entre sus extremos, un taladro para que atraviese un elemento de fijación con el que cada portaútil puede ser fijado en un soporte, en donde el portaútil en su pieza que porta la placa de corte, es desviable elásticamente mediante un dispositivo de ajuste respecto a un apoyo, el portaútil está provisto de una apertura y forma una disposición de muelle espiral en paralelo, de modo que la placa de corte sufre básicamente un desplazamiento paralelo respecto al borde de corte durante su ajuste, caracterizada porque el dispositivo de ajuste está conformado como tornillo de ajuste central (1, 3, 5, 9, 10, 11, 13, 31, 32) que en un segmento del tornillo junto a una zona complementaria en el portaútil, conforma un par de superficies cónicas, en donde cada portaútil (21') es ajustable en su posición respecto a su soporte (2') en el extremo contrapuesto a la placa de corte (20') mediante un tornillo a presión (22) y un manguito (5) del tornillo de ajuste que está alojado de forma radial sin juego según el principio de estado fijo en la circunferencia externa (13) en el cuerpo de la herramienta (2, 2') en elementos elásticos (6, 6').

2. Herramienta según la reivindicación 1, caracterizada porque las piezas (13) del tornillo de ajuste sobre las que se soportan las piezas de presión (V) están conformadas de forma cónica.

3. Herramienta según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque las piezas (13) del tornillo de ajuste sobre las que se soportan las piezas de presión (V) están conformadas de forma piramidal.

4. Herramienta según la reivindicación 1 a 3, caracterizada porque un tornillo diferencial (1) se puede mover rotativamente mediante un dispositivo de enganche (3, 3'), desde el lado de la máquina M o desde el lado de la pieza de trabajo W.

5. Herramienta según la reivindicación 1 a 4, caracterizada porque las piezas de presión (V) están compuestas por una pieza de de bronce o metal blanco y por un tornillo prisionero (25).