ES2289439T3

ES2289439T3 - Mandril.

Info

Publication number: ES2289439T3
Application number: ES04104395T
Authority: ES
Inventors: Masakazu c/o Nikken Kosakusho Works Ltd Matsumoto; Masahiro c/o Nikken Kosakusho Works Ltd Taguchi; Yusaku c/o Nikken Kosakusho Works Ltd Yamamoto
Original assignee: Nikken Kosakusho Works Ltd
Current assignee: Nikken Kosakusho Works Ltd
Priority date: 2003-10-01
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2008-02-01
Anticipated expiration: 2024-09-10
Also published as: US7017919B2; JP3997189B2; JP2005103730A; EP1527835B1; ATE365601T1; DE602004007213D1; EP1527835A1; DE602004007213T2; US20050073115A1

Abstract

Un mandril que comprende: un cuerpo portador (10) que tiene una porción de espiga (11) para la inserción en un husillo de una máquina herramienta, una brida de agarre (12) formada en un extremo de dicha porción de espiga (11), y un casquillo del mandril (13) que se extiende desde dicha brida (12) en una dirección contraria a dicha porción de espiga (11) en alineación con un eje de dicha porción de espiga (11), teniendo dicho casquillo del mandril (13) una superficie circunferencial exterior cónica cuyo diámetro disminuye desde un extremo inferior adyacente a dicha brida (12) hasta un extremo de punta de dicho casquillo del mandril (13); un casquillo de fijación (17) encajado en la superficie de circunferencia exterior de dicho casquillo del mandril (13) para que dicho casquillo de fijación (17) sea rotativo y axialmente movible en relación a dicho casquillo del mandril (13), teniendo dicho casquillo de fijación (17) una superficie circunferencial interior cónica cuyo diámetro disminuye desde un extremo inferior adyacente a dicha brida (12) hacia un extremo de punta de dicho casquillo de fijación (17); y rodillos de aguja (16) dispuestos entre la superficie circunferencial exterior de dicho casquillo del mandril (13) y la superficie circunferencial interior de dicho casquillo de fijación (17) por toda la circunferencia, inclinándose dichos rodillos de aguja (16) en la dirección circunferencial en un ángulo predeterminado respecto a los ejes centrales de dicho casquillo del mandril (13) y dicho casquillo de fijación (17), y siendo rotado dicho casquillo de fijación (17) para provocar que dichos rodillos de aguja (16) den vueltas espiralmente a lo largo de la superficie circunferencial exterior de dicho casquillo del mandril (13) mientras rotan sobre sus propios ejes para disminuir y restablecer el diámetro de dicho casquillo del mandril (13); y un miembro de empuje (19) dispuesto entre una superficie terminal (12a) de dicha brida (12) opuesta a dicha porción de espiga (11) y una superficie terminal (17a) correspondiente de dicho casquillo de fijación (17), caracterizado porque dicho miembro de empuje (19) se mantiene por medio de un portador (23) del miembro de empuje de una forma plana anular que tiene en una porción central una abertura para permitir el paso de dicho casquillo del mandril (13) por la misma, estando alojado un extremo de dicho portador (23) del miembro de empuje en un surco anular (22) formado en la superficie terminal de dicha brida (12) e incluyendo dicho portador (23) del miembro de empuje un miembro elástico que se proporciona en el extremo de dicho portador (23) del miembro de empuje alojado en el surco (22) y se acopla a una superficie de pared del surco (22) de modo que se restrinja el movimiento de dicho portador (23) del miembro de empuje en la dirección axial.

Description

Mandril.

La presente invención se refiere a mandriles para sujetar una herramienta de corte como un taladro o fresa, y más especialmente a mandriles en los que un casquillo de fijación se encaja en la circunferencia exterior de un casquillo del mandril de un cuerpo portador a través de rodillos de aguja y en los que, por la rotación del casquillo del mandril en una dirección de fijación, el diámetro del casquillo del mandril se reduce para sujetar fuertemente una herramienta deseada. Un mandril según el preámbulo de la reivindicación 1 es, por ejemplo, conocido del documento JP10263908.

Un mandril convencional se describirá con referencia a la Fig. 12 de los dibujos esquemáticos adjuntos, que es una vista en sección transversal de un mandril de herramienta convencional.

Como se muestra en la Fig. 12, el mandril de herramienta tiene un cuerpo portador 1. El cuerpo portador 1 de la herramienta tiene una porción de espiga cónica 1A que será insertada en un husillo de una máquina herramienta (no mostrada), una brida de agarre 1B formada en el extremo del diámetro más grande de la porción de espiga cónica 1A, y un casquillo de mandril 1C que se extiende desde la superficie terminal de la brida 1B opuesta a la porción de espiga cónica 1A. El casquillo del mandril 1C se extiende en la dirección contraria a la porción de espiga cónica 1A para que el eje del casquillo del mandril 1C coincida con el eje de la porción de espiga cónica 1A. Una superficie cónica 1Ca se forma en la circunferencia exterior del casquillo del mandril 1C para que el diámetro de la superficie 1Ca disminuya hacia el extremo de punta del mismo.

El número de referencia 2 denota un casquillo de retención de rodillos que se encaja en la circunferencia exterior del casquillo del mandril 1C con un espacio libre entre los mismos. El diámetro del casquillo de retención de rodillos 2 disminuye hacia el extremo de punta del mismo sustancialmente en la misma proporción que el de la superficie cónica 1Ca del casquillo del mandril 1C. El casquillo de retención de rodillos 2 es mantenido por un anillo retenedor 3 proporcionado en la circunferencia exterior de la porción del extremo de punta del casquillo del mandril 1C para que se evite que el casquillo de retención de rodillos 2 se desprenda del casquillo del mandril 1C.

En el casquillo de retención de rodillos 2, se disponen numerosos rodillos de aguja 4 para formar una pluralidad de filas. Los rodillos de aguja se encajan en el casquillo de retención de rodillos 2 de tal manera que los rodillos de aguja se inclinan en la dirección circunferencial en un ángulo predeterminado respecto al eje central del casquillo de retención de rodillos 2. Cada uno de los rodillos de aguja 4 tiene un diámetro más grande que el grosor de pared del casquillo de retención de rodillos 2, para que la porción de cada rodillo de aguja 4 que se proyecta hacia dentro de la superficie circunferencial interior del casquillo de retención de rodillos 2 esté en contacto con la superficie cónica 1Ca del casquillo del mandril 1C, mientras que la porción de cada rodillo de aguja 4 que se proyecta hacia fuera de la superficie circunferencial exterior del casquillo de retención de rodillos 2 esté en contacto con la superficie circunferencial interior de un casquillo de fijación 5, que se describirá a continuación.

El casquillo de fijación 5 está adaptado para reducir el diámetro del casquillo del mandril 1C para sujetar fuertemente de ese modo una herramienta deseada. El casquillo de fijación 5 se encaja en la circunferencia exterior del casquillo del mandril 1C a través de los rodillos de aguja 4 mantenidos por el casquillo de retención de rodillos 2. El casquillo de fijación 5 tiene una superficie circunferencial interior cónica cuyo diámetro disminuye desde el extremo que mira a la brida 1B hacia el extremo de punta del mismo. Además, un anillo de sellado/retención 6 se une a la circunferencia interior de la porción extrema inferior del casquillo de fijación 5 adyacente a la brida 1B. El anillo de sellado/retención 6 está en contacto con la superficie circunferencial exterior del casquillo del mandril 1C de modo que proporcione una función de sellado. El anillo de sellado/retención 6 también linda con la superficie terminal del casquillo de retención de rodillos 2 para evitar que el casquillo de fijación 5 se desprenda del casquillo del mandril 1C.

En el mandril convencional que tiene la estructura descrita anteriormente, cuando se va a sujetar una herramienta 7, una pinza elástica 8 se encaja en la espiga 7A de la herramienta 7, y la espiga 7A de la herramienta 7, junto con la pinza elástica 8, se inserta en el orificio cilíndrico del casquillo del mandril 1C. Cuando el casquillo de fijación 5 es rotado en el sentido de las agujas del reloj, cada rodillo de aguja 4 en contacto con la superficie interior cónica del casquillo de fijación 5 da vueltas espiralmente a lo largo de la superficie exterior del casquillo del mandril 1C mientras rota sobre su propio eje. Así, el casquillo de retención de rodillos 2 se mueve hacia la brida 1B, mientras rota, de acuerdo con la revolución de los rodillos de aguja 4, y al mismo tiempo el casquillo de fijación 5 también se mueve hacia la brida 1B. Los movimientos del casquillo de retención de rodillos 2 y el casquillo de fijación 5 hacia la brida 1B reducen el espacio libre entre la superficie interior cónica del casquillo de fijación 5 y la superficie exterior cónica del casquillo del mandril 1C, para que el casquillo de fijación 5 presione fuertemente el casquillo del mandril 1C desde toda la circunferencia exterior del mismo a través de los rodillos de aguja 4 para reducir el diámetro del casquillo del mandril 1C. Como resultado, la espiga 7A de la herramienta 7 insertada en el orificio cilíndrico del casquillo del mandril 1C es fijada y mantenida por el casquillo del mandril 1C a través de la pinza elástica 8. Cuando el casquillo de fijación 5 en un estado fijado es rotado en sentido contrario a las agujas del reloj, el casquillo de retención de rodillos 2 se mueve hacia el extremo de punta del casquillo del mandril 1C, y el casquillo de fijación 5 también se mueve en la misma dirección. Por lo tanto, el diámetro del casquillo del mandril 1C es restablecido a su tamaño original, para que la fuerza de fijación aplicada a la herramienta 7 sea liberada. Esto permite que la herramienta 7 sea extraída del casquillo del mandril 1C o que sea reemplazada con una herramienta diferente.

En tal mandril convencional, el casquillo del mandril 1C se extiende desde la superficie terminal de la brida 1B opuesta a la porción de espiga cónica 1A. Por lo tanto, dentro de un área de la superficie cónica 1Ca adyacente a la porción de la base del casquillo del mandril 1C continua a la brida 1B, la rigidez contra la deformación elástica en la dirección radial es considerablemente más alta que la del área restante. Por lo tanto, cuando el casquillo de fijación 5 es rotado en la dirección de fijación de modo que se reduzca el diámetro del casquillo del mandril 1C, dentro del área descrita anteriormente de la superficie cónica 1Ca la relación de reducción del diámetro es muy pequeña comparada con la del área restante.

Para solucionar el inconveniente descrito anteriormente, uno de los presentes inventores ha propuesto un mandril mejorado como se muestra en el documento USP-6.105.974. En el mandril mejorado, un surco que tiene una profundidad predeterminada se forma en la superficie terminal de la brida opuesta a la porción de espiga para que el surco se extienda a lo largo de la circunferencia exterior del extremo inferior del casquillo del mandril por el que el casquillo del mandril se junta con la brida. Puesto que el surco aumenta la longitud de sujeción efectiva del casquillo del mandril; es decir, la longitud de una porción del casquillo del mandril en la que el casquillo del mandril se puede deformar elásticamente en una dirección de reducción de diámetro, la deformación elástica del casquillo del mandril en la dirección de reducción de diámetro se produce fácilmente sobre sustancialmente toda la longitud del casquillo del mandril. Por lo tanto, la longitud de sujeción efectiva del casquillo del mandril se puede aumentar sin ningún aumento complementario de la longitud general del casquillo del mandril.

En el mandril convencional, la relación de cambio del diámetro interior del casquillo del mandril se puede aumentar hasta cierto punto cuando el casquillo de fijación 5 dispuesto para rodear la superficie circunferencial exterior del casquillo del mandril 1C es apretado a un grado tal que la superficie terminal del casquillo de fijación 5 linde con la superficie terminal de la brida 1B opuesta a la porción de espiga cónica 1A. Sin embargo, si se continúa con la operación de apretamiento incluso después de que la superficie terminal del casquillo de fijación 5 haya lindado con la superficie terminal de la brida 1B opuesta a la porción de espiga cónica 1A, la fuerza de apretamiento pasa a ser excesiva, por lo que el casquillo del mandril 1C se deforma debido a efectos de torsión. Esto provoca un problema en cuanto a que la deformación torsional del casquillo del mandril 1C provoca una vibración deflectora en el portador 1 de herramienta y una herramienta de corte encajada en el casquillo del mandril cuando el portador 1 de herramienta es rotado, haciendo que una operación de corte precisa sea imposible.

Formas de realización preferidas de la presente invención tienen el propósito de solucionar los problemas mencionados anteriormente, y un objeto de la misma es proporcionar un mandril que pueda evitar la deformación torsional de un casquillo del mandril, que de otra manera se produciría debido al apretamiento excesivo de un casquillo de fijación contra el casquillo del mandril, para eliminar de ese modo los efectos adversos de la deformación torsional del casquillo del mandril, que a su vez evita una vibración deflectora en el casquillo del mandril, que es una porción de un portador de herramienta, para aumentar de ese modo la precisión de mecanizado.

Según la presente invención, se proporciona un mandril que comprende: un cuerpo portador que tiene una porción de espiga para la inserción en un husillo de una máquina herramienta, una brida de agarre formada en un extremo de la porción de espiga, y un casquillo del mandril que se extiende desde la brida en una dirección contraria a la porción de espiga en alineación con un eje de la porción de espiga, teniendo el casquillo del mandril una superficie circunferencial exterior cónica cuyo diámetro disminuye desde un extremo inferior adyacente a la brida hasta un extremo de punta del casquillo del mandril; un casquillo de fijación encajado en la superficie de circunferencia exterior del casquillo del mandril para que el casquillo de fijación sea rotativo y axialmente movible en relación al casquillo del mandril, teniendo el casquillo de fijación una superficie circunferencial interior cónica cuyo diámetro disminuye desde un extremo inferior adyacente a la brida hacia un extremo de punta del casquillo de fijación; y rodillos de aguja dispuestos entre la superficie circunferencial exterior del casquillo del mandril y la superficie circunferencial interior del casquillo de fijación por toda la circunferencia, inclinándose los rodillos de aguja en la dirección circunferencial en un ángulo predeterminado respecto a los ejes centrales del casquillo del mandril y el casquillo de fijación, y siendo rotado el casquillo de fijación para provocar que los rodillos de aguja den vueltas espiralmente a lo largo de la superficie circunferencial exterior del casquillo del mandril mientras rotan sobre sus propios ejes para disminuir y restablecer el diámetro del casquillo del mandril: en el que un miembro de empuje se dispone entre la superficie terminal de la brida opuesta a la porción de espiga y una superficie terminal correspondiente del casquillo de fijación y se mantiene por medio de un portador del miembro de empuje de una forma plana anular que tiene en una porción central una abertura para permitir el paso del casquillo del mandril por la misma, estando alojado un extremo del portador del miembro de empuje en un surco anular formado en la superficie terminal de la brida, e incluyendo el portador del miembro de empuje un miembro elástico que se proporciona en el extremo del portador del miembro de empuje alojado en el surco y se acopla a una superficie de pared del surco de modo que se restrinja el movimiento del portador del miembro de empuje en la dirección axial.

Preferentemente, dicho surco se extiende a lo largo de la circunferencia exterior del extremo inferior del casquillo del mandril por el que el casquillo del mandril se junta con la brida.

Preferentemente, una porción radialmente exterior de la superficie terminal correspondiente del casquillo de fijación se levanta de modo que linde con una porción radialmente exterior del miembro de empuje.

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Preferentemente, al menos una de las superficies opuestas del miembro de empuje es tratada en la superficie de modo que se reduzca la resistencia de fricción producida cuando la superficie terminal del casquillo de fijación entre en contacto con el miembro de empuje.

En un mandril según una forma de realización preferida de la presente invención, el miembro de empuje puede evitar la deformación, como la deformación torsional, del casquillo del mandril, que de otra manera se produciría debido al apretamiento excesivo del casquillo de fijación contra el casquillo del mandril, para evitar de ese modo los efectos adversos de la deformación torsional del casquillo del mandril, que a su vez evita una vibración deflectora en el casquillo del mandril, que es una porción de un portador de herramienta, para aumentar de ese modo la precisión de mecanizado.

Además, en el caso donde un surco que tiene una profundidad predeterminada se forma en la superficie terminal de la brida opuesta a la porción de espiga para que el surco se extienda a lo largo de la circunferencia exterior del extremo inferior del casquillo del mandril por el que el casquillo del mandril se junta con la brida, el casquillo del mandril se puede extender hacia el lado de la brida sin ningún aumento complementario de la longitud general del cuerpo portador. La deformación elástica radialmente hacia dentro del casquillo del mandril en un área del extremo inferior adyacente a la brida se puede hacer sustancialmente igual a la del área restante. Además, la longitud de sujeción efectiva del casquillo del mandril sobre la que se puede deformar elásticamente el casquillo del mandril en la dirección de reducción de diámetro se puede aumentar sin ningún aumento de la longitud general del cuerpo portador. Como resultado, la deformación elástica del casquillo del mandril en la dirección de reducción de diámetro se produce más fácilmente, permitiendo de ese modo a un operador apretar el casquillo de fijación con facilidad hasta que la superficie terminal del cas-
quillo de fijación linde con la brida del cuerpo portador, sin la necesidad de una mayor fuerza de apretamiento.

Además, cuando el casquillo de fijación es apretado excesivamente, la superficie terminal del casquillo de fijación se desliza debido a la presencia del miembro de empuje, por lo que la deformación torsional del casquillo de fijación se reduce, y así no se transmite ninguna fuerza torsional al casquillo del mandril. Así, la vibración, como la vibración deflectora o la vibración de traqueteo, no se produce durante el mecanizado por el uso de una herramienta, por lo que la operación de corte se puede realizar bajo condiciones favorables, y la precisión del mecanizado se puede mejorar.

Además, en el caso donde al menos una de las superficies opuestas del miembro de empuje es tratada en la superficie de modo que se reduzca la resistencia de fricción, incluso cuando la superficie terminal del casquillo de fijación entra en contacto con el miembro de empuje debido al apretamiento excesivo del casquillo de fijación, sólo se genera resistencia de fricción de un nivel reducido entre el casquillo de fijación y el miembro de empuje, y así se facilita el movimiento de deslizamiento del casquillo de fijación, por lo que la función del miembro de empuje es mejorada.

Para un mejor entendimiento de la invención, y para mostrar cómo se pueden poner en acción las formas de realización de la misma, se hará ahora referencia, a modo de ejemplo, a los dibujos esquemáticos adjuntos, en los que:

la Fig. 1 es una vista en sección transversal de un mandril en un estado en el que un casquillo de fijación está aflojado;

la Fig. 2 es una vista en sección transversal del mandril en un estado en el que el casquillo de fijación está apretado;

las Figs. 3A y 3B muestran un miembro de empuje usado en el mandril de las Figs. 1 y 2, donde la Fig. 3A es una vista en planta del miembro de empuje, y la Fig. 3B es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea 3B-3B de la Fig. 3A;

la Fig. 4 es una vista en sección transversal de un mandril modificado en un estado en el que un casquillo de fijación está aflojado;

la Fig. 5 es una vista en sección transversal del mandril de la Fig. 4 en un estado en el que el casquillo de fijación está apretado;

la Fig. 6 es una vista en sección transversal de una porción principal de un mandril según una forma de realización de la presente invención en un estado en el que un casquillo de fijación está aflojado;

la Fig. 7 es una vista en sección transversal de la porción principal del mandril de la Fig. 6 en un estado en el que el casquillo de fijación está apretado;

las Figs. 8A y 8B muestran un miembro de empuje usado en el mandril de las Figs. 6 y 7, donde la Fig. 8A es una vista en planta del miembro de empuje, y la Fig. 8B es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea 8B-8B de la Fig. 8A;

la Fig. 9 es una vista en sección transversal de un mandril según una forma de realización adicional de la presente invención en un estado en el que un casquillo de fijación está apretado;

la Fig. 10 es una vista en sección transversal de una porción principal del mandril de la Fig. 9 en un estado en el que el casquillo de fijación está apretado;

la Fig. 11 es una vista parcial en sección transversal a escala ampliada de un miembro de empuje y un portador del miembro de empuje usados en las Figs. 9 y 10; y

la Fig. 12 es una vista en sección transversal de un mandril convencional.

En las figuras, referencias similares denotan partes similares o correspondientes.

Las Figs. 1 y 5 muestran características que son parte de formas de realización de la invención, aunque los mandriles de las Figs. 1 a 5 no están cubiertos por las reivindicaciones.

Como se muestra en la Fig. 1, el mandril de herramienta tiene un cuerpo portador 10, que tiene una porción de espiga cónica 11 que se insertará en un husillo de una máquina herramienta (no mostrada), una brida de agarre 12 formada en el extremo del diámetro más grande de la porción de espiga cónica 11, y un casquillo del mandril 13 que se extiende desde una superficie terminal 12a de la brida 12 opuesta a la porción de espiga cónica 11. El casquillo del mandril 13 se extiende en la dirección contraria a la porción de espiga cónica 11 para que el eje del casquillo del mandril 13 coincida con el eje de la porción de espiga cónica 11. El casquillo del mandril 13 tiene una superficie circunferencial exterior cónica 13a cuyo diámetro disminuye desde el extremo inferior adyacente a la brida 12 hacia el extremo de punta.

El número de referencia 14 denota un casquillo de retención de rodillos encajado en la circunferencia exterior del casquillo del mandril 13 con un espacio libre entre los mismos. El diámetro del casquillo de retención de rodillos 14 disminuye hacia el extremo de punta del mismo en la misma proporción que el de la superficie cónica 13a del casquillo del mandril 13. El casquillo de retención de rodillos 14 es mantenido por un anillo retenedor 15 proporcionado en la circunferencia exterior de la porción del extremo de punta del casquillo del mandril 13 para que se evite que el casquillo de retención de rodillos 14 se desprenda del casquillo del mandril 13.

En el casquillo de retención de rodillos 14, se disponen numerosos rodillos de aguja 16 en la dirección circunferencial para formar una pluralidad de filas en la dirección longitudinal. Los rodillos de aguja 16 se encajan en el casquillo de retención de rodillos 14 de tal manera que los rodillos de aguja 16 se inclinan en la dirección circunferencial en un ángulo predeterminado respecto al eje central del casquillo de retención de rodillos 14. Cada uno de los rodillos de aguja 16 tiene un diámetro más grande que el grosor de pared del casquillo de retención de rodillos 14, para que la porción de cada rodillo de aguja 16 que se proyecta hacia dentro de la superficie circunferencial interior del casquillo de retención de rodillos 14 esté en contacto con la superficie cónica 13a del casquillo del mandril 13, mientras que la porción de cada rodillo de aguja 16 que se proyecta hacia fuera de la superficie circunferencial exterior del casquillo de retención de rodillos 14 esté en contacto con la superficie circunferencial interior de un casquillo de fijación 17, que se describirá a continuación.

El casquillo de fijación 17 está adaptado para reducir el diámetro del casquillo del mandril 13 para sujetar fuertemente de ese modo una herramienta deseada. El casquillo de fijación 17 se encaja en la circunferencia exterior del casquillo del mandril 13 a través de los rodillos de aguja 16 mantenidos por el casquillo de retención de rodillos 14. El casquillo de fijación 17 tiene una superficie circunferencial interior cónica cuyo diámetro disminuye desde el extremo que mira a la brida 12 hasta el extremo de punta del mismo. Además, un anillo de sellado/retención se une a la circunferencia interior de la porción extrema inferior del casquillo de fijación 17 adyacente a la brida 12. El anillo de sellado/retención 18 está en contacto con la superficie circunferencial exterior del casquillo del mandril 13 de modo que proporcione una función de sellado. El anillo de sellado/retención 18 también linda con la superficie terminal del casquillo de retención de rodillos 14 para evitar que el casquillo de fijación 17 se desprenda del casquillo del mandril 13.

El número de referencia 19 denota un miembro de empuje, que adopta una forma anular plana y tiene una abertura central circular, como se muestra en las Figs. 3A y 3B. El miembro de empuje 19 se dispone entre la superficie terminal 12a de la brida de agarre 12 opuesta a la porción de espiga cónica y una superficie terminal 17a correspondiente del casquillo de fijación 17, que se une al casquillo del mandril 13. Al menos una de las superficies opuestas del miembro de empuje 19 (preferentemente, ambas superficies opuestas del miembro de empuje 19) es tratada en la superficie por medio de, por ejemplo, un recubrimiento de estaño, para reducir el coeficiente de fricción de la superficie.

En el mandril que tiene la estructura descrita anteriormente, cuando se va a sujetar una herramienta 20, se encaja una pinza elástica 21 en una espiga 20A de la herramienta 20, y la espiga 20A de la herramienta 20, junto con la pinza elástica 21, se inserta en el orificio cilíndrico del casquillo del mandril 13. Cuando el casquillo de fijación 17 es rotado en el sentido de las agujas del reloj, cada rodillo de aguja 16 en contacto con la superficie interior cónica del casquillo de fijación 17 da vueltas espiralmente a lo largo de la superficie exterior del casquillo del mandril 13 mientras rota sobre su propio eje. Así, el casquillo de retención de rodillos 14 se mueve hacia la brida 12, mientras rota, de acuerdo con la revolución de los rodillos de aguja 16, y al mismo tiempo el casquillo de fijación 17 también se mueve hacia la brida 12. Los movimientos del casquillo de retención de rodillos 14 y el casquillo de fijación 17 hacia la brida 12 reducen el espacio libre entre la superficie interior cónica del casquillo de fijación 17 y la superficie exterior cónica del casquillo del mandril 13, para que el casquillo de fijación 17 presione fuertemente el casquillo del mandril 13 desde toda la circunferencia exterior del mismo a través de los rodillos de aguja 16 para reducir el diámetro del casquillo del mandril 13. Como resultado, la espiga 20A de la herramienta 20 insertada en el orificio cilíndrico del casquillo del mandril 13 es fijada y mantenida por el casquillo del mandril 13 a través de la pinza elástica 21 (véase la Fig. 2).

Al apretar el casquillo de fijación 17, una superficie terminal del miembro de empuje 19 linda con la superficie terminal 17a del casquillo de fijación 17, y la otra superficie terminal del miembro de empuje 19 linda con la superficie terminal 12a de la brida 12, por lo que la superficie terminal 17a del casquillo de fijación 17 linda con la superficie terminal 12a de la brida 12 a través del miembro de empuje 19. Cuando se continúa con la operación de apretamiento después de tal punto de contacto, se puede aplicar una fuerza de fijación excesiva. Sin embargo, la superficie terminal 17a del casquillo de fijación 17 se desliza entonces sobre la superficie del miembro de empuje 19, para evitar de ese modo la deformación, como la deformación torsional, del casquillo de fijación 17.

Cuando el casquillo de fijación 17 en un estado fijado es rotado en sentido contrario a las agujas del reloj, el casquillo de retención de rodillos 14 se mueve hacia el extremo de punta del casquillo del mandril 13, y el casquillo de fijación 17 también se mueve en la misma dirección. Por lo tanto, el diámetro del casquillo del mandril 13 es restablecido a su tamaño original, para que la fuerza de fijación aplicada a la herramienta 20 sea liberada. Esto permite que la herramienta 20 sea extraída del casquillo del mandril 13 o que sea reemplazada con una herramienta diferente.

El mandril mostrado en las Figs. 4 y 5 es idéntico al mostrado y descrito previamente, excepto en que en la superficie terminal 12a de la brida 12 opuesta a la porción de espiga cónica, se forma un surco 22 que tiene una profundidad predeterminada (aproximadamente 2 a 5 mm), en la porción inferior del casquillo del mandril 13 por la que el casquillo del mandril 13 se junta con la brida 12, para que el surco 22 se extienda a lo largo de la circunferencia exterior del casquillo del mandril 13 para formar una forma similar a un anillo. El surco en forma de anillo 22 permite que el casquillo del mandril 13 se extienda hacia el lado de la brida 12 sin cambiar la longitud de la herramienta L1 del cuerpo portador 10.

En virtud de la estructura descrita anteriormente, la deformación elástica radialmente hacia dentro del casquillo del mandril 13 en un área del extremo inferior adyacente a la brida 12 se hace sustancialmente igual a la del área restante del casquillo del mandril 13.

Puesto que las porciones restantes son idénticas a las del mandril mostrado en las Figs. 1 a 3, se denota a esas porciones mediante los mismos números de referencia, y se omiten sus descripciones repetidas.

El mandril de las Figs. 4 y 5 tiene la misma función de prevención de deformación que la del mandril de las Figs 1 a 3. Es decir, incluso cuando se aplica una fuerza de fijación excesiva debido a una operación de apretamiento continuada después del punto de contacto, la deformación, como la deformación torsional, del casquillo de fijación 17 puede ser evitada, porque la superficie terminal 17a del casquillo de fijación 17 se desliza sobre la superficie del miembro de empuje 19. Además, el casquillo de fijación 17 se puede apretar con facilidad hasta que la superficie terminal 17a del casquillo de fijación 17 linde con la superficie terminal 12a de la brida, sin la necesidad de una gran fuerza de apretamiento, por lo que se puede aplicar una fuerza de sujeción suficientemente grande a la espiga 20A de la herramienta en un área correspondiente al extremo inferior del casquillo del mandril 13 por el que el casquillo del mandril 13 se junta con la brida 12. Además, la deformación elástica radialmente hacia dentro del casquillo del mandril 13
en un área del extremo inferior adyacente a la brida 12 se puede hacer sustancialmente igual a la del área restante.

Además, puesto que se puede aplicar una mayor fuerza de sujeción a la espiga 20A de la herramienta en el extremo inferior del casquillo del mandril 13 por el que el casquillo del mandril 13 se junta con la brida 12, incluso cuando se realiza un corte profundo, se evita que la herramienta 20 provoque un movimiento de deflexión alrededor del extremo de punta del casquillo del mandril 13. Además, esta estructura puede evitar el rozamiento entre la superficie circunferencial exterior de la espiga 20A de la herramienta y la superficie de pared interior del casquillo del mandril 13, para evitar de ese modo el daño a la superficie circunferencial exterior de la espiga 20A de la herramienta y la superficie de pared interior del casquillo del mandril 13.

A continuación, se describirá el mandril según una forma de realización de la presente invención con referencia a las Figs. 6 a 8.

En la Fig. 6, se denota a elementos estructurales idénticos a los mostrados en las Figs. 1 a 5 mediante los mismos números de referencia, y se omiten sus descripciones repetidas. Sólo se describirán principalmente las porciones diferentes a las mostradas en las Figs. 1 a 5.

La característica del mandril según las Figs. 6 a 8 reside en que el surco anular 22 se forma en la superficie terminal de la brida 12 para aumentar la longitud efectiva del casquillo del mandril 13, y que se proporciona un portador 23 de un miembro de empuje para evitar una holgura o movimiento del miembro de empuje 19 a lo largo de la dirección axial.

En el mandril de las Figs. 6 a 8, el portador 23 del miembro de empuje se encaja en la abertura central del miembro de empuje 19. El portador 23 del miembro de empuje tiene una abertura para permitir el paso del casquillo del mandril 13 por el mismo, y una porción escalonada 23a que se proyecta hacia fuera de un primer extremo del portador 23 del miembro de empuje para el acoplamiento con la porción del borde de la abertura central del miembro de empuje 19. Un miembro elástico 24, como una junta tórica, se encaja en un surco circunferencial formado en un segundo extremo del portador 23 del miembro de empuje. Cuando el segundo extremo del portador 23 del miembro de empuje se encaja en el surco 22, el miembro elástico 24 se acopla a la superficie de pared del surco 22 para evitar de ese modo el movimiento axial del portador 23 del miembro de empuje.

Como consecuencia, se evita que el miembro de empuje 19 en acoplamiento con la porción escalonada 23a del portador 23 del miembro de empuje se quede holgado o se mueva en la dirección axial tras el apretamiento del casquillo de fijación 17.

En las Figs. 6 a 8, una porción radialmente exterior de la superficie terminal 17a del casquillo de fijación 17, cuya porción entra en contacto con el miembro de empuje 19, se levanta en la dirección axial de modo que forme una porción levantada 17b. Así, la porción levantada 17b linda con una porción radialmente exterior del miembro de empuje 19.

A continuación, se describirá un mandril según una forma de realización adicional de la presente invención con referencia a las Figs. 9 a 11.

En la Fig. 9, se denota a elementos estructurales idénticos a los mostrados en las Figs. 1 a 8 mediante los mismos números de referencia, y se omiten sus descripciones repetidas. Sólo se describirán principalmente las porciones diferentes a las mostradas en las Figs. 1 a 8.

La característica del mandril según las Figs. 9 a 11 reside en la forma del casquillo del mandril 13. El casquillo del mandril 13 tiene una porción de diámetro más grande 13b que se extiende desde la brida 12 en la dirección opuesta a la porción de espiga, y una porción de diámetro más pequeño que se extiende desde la porción de diámetro grande 13b a través de una porción escalonada 13c. El casquillo de fijación 17 se encaja en la circunferencia exterior de la porción de diámetro más pequeño del casquillo del mandril 13 a través de los rodillos de aguja 16.

Un surco anular 22 se forma en la porción escalonada 13c de tal manera que una superficie de pared interior está sustancialmente a ras con la circunferencia exterior de la porción de diámetro más pequeño del casquillo del mandril 13. El segundo extremo del portador 23 del miembro de empuje que porta el miembro de empuje 19 se encaja en el surco 22. Así, mediante la acción del miembro elástico 24, se evita el movimiento axial del portador 23 del miembro de empuje. Además, en la presente forma de realización, la superficie circunferencial exterior de la porción de diámetro más grande 13b del casquillo del mandril 13 está a ras con la superficie circunferencial exterior del casquillo de fijación 17.

Puesto que la estructura restante es idéntica a las de los mandriles descritos anteriormente, se omite la descripción de la misma. Se espera que el mandril de las Figs. 9 a 11 proporcione la misma acción y efectos que los de los mandriles descritos anteriormente.

Obviamente, son posibles numerosas modificaciones y variaciones de la presente invención a la vista de las enseñanzas anteriores. Se debe entender por lo tanto que la presente invención se puede practicar de otra manera que como se ha descrito específicamente en esta invención.

En esta memoria descriptiva, el verbo "comprender" tiene su significado normal de diccionario, denotar inclusión no exclusiva. Es decir, el uso de la palabra "comprender" (o cualquiera de sus derivados) para incluir una característica o más no excluye la posibilidad de incluir también características adicionales.

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Referencias citadas en la descripción

Esta lista de referencias citadas por el solicitante es sólo para la comodidad del lector. No forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha tomado especial cuidado en la compilación de las referencias, no se pueden excluir errores u omisiones y la OEP rechaza toda responsabilidad al respecto.

Documentos de patentes citados en la descripción

JP-10263908-B [0001]

US-P6105974-A [0009]

Claims

1. Un mandril que comprende:

un cuerpo portador (10) que tiene una porción de espiga (11) para la inserción en un husillo de una máquina herramienta, una brida de agarre (12) formada en un extremo de dicha porción de espiga (11), y un casquillo del mandril (13) que se extiende desde dicha brida (12) en una dirección contraria a dicha porción de espiga (11) en alineación con un eje de dicha porción de espiga (11), teniendo dicho casquillo del mandril (13) una superficie circunferencial exterior cónica cuyo diámetro disminuye desde un extremo inferior adyacente a dicha brida (12) hasta un extremo de punta de dicho casquillo del mandril (13);

un casquillo de fijación (17) encajado en la superficie de circunferencia exterior de dicho casquillo del mandril (13) para que dicho casquillo de fijación (17) sea rotativo y axialmente movible en relación a dicho casquillo del mandril (13), teniendo dicho casquillo de fijación (17) una superficie circunferencial interior cónica cuyo diámetro disminuye desde un extremo inferior adyacente a dicha brida (12) hacia un extremo de punta de dicho casquillo de fijación (17); y

rodillos de aguja (16) dispuestos entre la superficie circunferencial exterior de dicho casquillo del mandril (13) y la superficie circunferencial interior de dicho casquillo de fijación (17) por toda la circunferencia, inclinándose dichos rodillos de aguja (16) en la dirección circunferencial en un ángulo predeterminado respecto a los ejes centrales de dicho casquillo del mandril (13) y dicho casquillo de fijación (17), y siendo rotado dicho casquillo de fijación (17) para provocar que dichos rodillos de aguja (16) den vueltas espiralmente a lo largo de la superficie circunferencial exterior de dicho casquillo del mandril (13) mientras rotan sobre sus propios ejes para disminuir y restablecer el diámetro de dicho casquillo del mandril (13); y

un miembro de empuje (19) dispuesto entre una superficie terminal (12a) de dicha brida (12) opuesta a dicha porción de espiga (11) y una superficie terminal (17a) correspondiente de dicho casquillo de fijación (17), caracterizado porque dicho miembro de empuje (19) se mantiene por medio de un portador (23) del miembro de empuje de una forma plana anular que tiene en una porción central una abertura para permitir el paso de dicho casquillo del mandril (13) por la misma, estando alojado un extremo de dicho portador (23) del miembro de empuje en un surco anular (22) formado en la superficie terminal de dicha brida (12) e incluyendo dicho portador (23) del miembro de empuje un miembro elástico que se proporciona en el extremo de dicho portador (23) del miembro de empuje alojado en el surco (22) y se acopla a una superficie de pared del surco (22) de modo que se restrinja el movimiento de dicho portador (23) del miembro de empuje en la dirección axial.

2. Un mandril según la reivindicación 1, en el que dicho surco (22) se extiende alrededor de la circunferencia exterior del extremo inferior de dicho casquillo del mandril (13) por el que dicho casquillo del mandril (13) se junta con dicha brida (12).

3. Un mandril según la reivindicación 1 ó 2, en el que una porción radialmente exterior de la superficie terminal (17a) correspondiente del casquillo de fijación (17) se levanta (17b) de modo que linde con una porción radialmente exterior de dicho miembro de empuje (19).

4. Un mandril según la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que al menos una de las superficies opuestas de dicho miembro de empuje (19) es tratada en la superficie de modo que se reduzca la resistencia de fricción producida cuando la superficie terminal (17a) de dicho casquillo de fijación (17) entre en contacto con dicho miembro de empuje (19).