ES2293516T3 - Conjunto de engranaje conico para torretas portaherramientas de maquinas herramienta y centros de mecanizado. - Google Patents
Conjunto de engranaje conico para torretas portaherramientas de maquinas herramienta y centros de mecanizado. Download PDFInfo
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Abstract
Conjunto de engranaje cónico (10) para torretas portaherramientas (12) de máquinas herramienta, comprendiendo una estructura (14, 37) que se puede montar en la torreta portaherramientas (12) y soporta pivotante un engranaje cónico motriz (26) conectable a un motor (18) de la torreta portaherramientas (12), y un eje portaherramientas (34), que está dispuesto en ángulo recto con respecto al engranaje cónico motriz (26), y soporta un engranaje cónico conducido (32) que se engrana con dicho engranaje cónico motriz (26), caracterizado porque dicho engranaje cónico conducido (32) tiene un orificio axial (36) cuya superficie rodea dicho eje portaherramientas (34) y que está provisto de primeras caras (P) engranadas giratoriamente con sendas segundas caras (S) en la superficie exterior del eje portaherramientas (34), así como con una parte axial cilíndrica (36b) engranada con una parte axial cilíndrica complementaria de centrado (34b) del eje portaherramientas (34).
Description
Conjunto de engranaje cónico para torretas
portaherramientas de máquinas herramientas y centros de
mecanizado.
La presente invención se refiere a un conjunto
de engranaje cónico para torretas portaherramientas de máquinas
herramienta y centros de mecanizado (véase por ejemplo el documento
JP-A-62224540).
En ciertos tipos de máquinas herramienta y
centros de mecanizado, la herramienta es accionada por un motor
dispuesto con su eje en ángulo recto con respecto al eje de rotación
de la herramienta, mediante un conjunto de engranaje cónico que es
alojado en la torreta portaherramientas de la máquina. El conjunto
de engranaje típicamente comprende un engranaje cónico motriz
conectado al motor y engranado con un engranaje cónico conducido
soportado en un eje portaherramientas en el que se monta la máquina
herramienta.
Un sistema generalizado para conectar el
engranaje cónico conducido al eje portaherramientas es el típico
acoplamiento mediante chaveta. Una desventaja del acoplamiento
mediante chaveta, como es bien conocido por los expertos en la
materia, es que el engranaje conducido, después de un tiempo
relativamente corto, puede empezar a agrietarse cerca de las
aristas vivas del asiento de chaveta, debido al estrés constante al
que el engranaje es sometido durante la rotación. En un tiempo
relativamente corto, la grieta se extiende y causa que el engranaje
se rompa. Además, el corte del asiento de chaveta causa un
debilitamiento indeseado del eje conducido. Dicha circunstancia
afecta particularmente a la robustez de aquellos ejes que tienen
canales de lubricación perforados en los mismos, como ocurre a
menudo, cuyos canales causan el debilitamiento del eje
conducido.
Recientemente, también se ha sugerido acoplar el
engranaje cónico conducido en el eje portaherramientas mediante un
acoplamiento estriado. Sin embargo, este sistema de acoplamiento es
muy caro, debido a que se requiere una gran precisión de mecanizado
para que las estrías del engranaje conducido encajen exactamente con
las estrías del eje portaherramientas. Además, después de mecanizar
las estrías, el eje portaherramientas y el engranaje conducido
deben ser sometidos a un tratamiento de endurecimiento para obtener
la resistencia mecánica requerida. Sin embargo, este tratamiento
puede causar que la pieza de trabajo se distorsione, de manera que
deber ser sometida a un tratamiento de acabado después del
tratamiento de calor. Sin embargo, como es conocido por el experto
en la materia, mecanizar piezas de trabajo endurecidas que tienen un
perfil tortuoso, como los ejes estriados, es muy caro y a menudo
proporciona resultados insatisfactorios, de manera que este sistema
no es conveniente.
Por lo tanto, un objeto principal de la presente
invención es proporcionar un conjunto de engranaje cónico para
torretas portaherramientas de máquinas herramienta, en el que el
engranaje conducido está acoplado al eje portaherramientas con una
mejor precisión y fiabilidad que los sistemas de acoplamiento
conocidos, reduciendo de esta manera considerablemente el riesgo de
roturas y fallos mecánicos, así como limitando las operaciones de
sustituciones y mantenimiento.
Otro objeto de la invención es proporcionar un
conjunto de engranaje que tiene unos costes de fabricación bajos
comparados con los conjuntos de engranaje conocidos, como los
mencionados anteriormente.
Dichos objetos y otras ventajas que se
describirán mejor más adelante se consiguen mediante un conjunto de
engranaje cónico que tiene las características enumeradas en la
reivindicación 1, mientras que las otras reivindicaciones exponen
otras características ventajosas, aunque secundarias, de la
invención.
A continuación, la invención se describirá en
mayor detalle con referencia a varias formas de realización
preferentes y no exclusivas mostradas a modo de ejemplo no
limitativo en los dibujos adjuntos, en los que:
La Fig. 1 es una vista en sección transversal
axial del conjunto de engranaje según la invención;
La Fig. 2 muestra separadamente el engranaje
cónico conducido del conjunto de engranaje según la invención, en
una vista en sección transversal a lo largo de la línea
II-II de la Fig. 1;
La Fig. 3 muestra separadamente el eje
portaherramientas del conjunto de engranaje según la invención, en
una vista en sección transversal similar a la Fig. 2;
La Fig. 4 es una vista en sección transversal
similar a las Figs. 2, 3, que muestra el engranaje cónico conducido
montado en el eje portaherramientas del conjunto de engranaje según
la invención;
La Fig. 5 es una vista en sección transversal
axial y a una escala ampliada de un detalle del conjunto de
engranaje según una forma de realización alternativa de la
invención.
Con referencia inicial a la Fig. 1, un conjunto
de engranaje cónico 10 es montado en la torreta portaherramientas
12 de una máquina herramienta general (no mostrada).
El conjunto de engranaje 10 comprende una camisa
14 alojada en un asiento generalmente cilíndrico 16 de la torreta
portaherramientas 12. Un motor 18 se proyecta axialmente al interior
del asiento generalmente cilíndrico 16. Un eje motriz 20 es
soportado pivotante en el interior de la camisa 14 sobre rodamientos
22, 24. El extremo más interior del eje motriz 20 tiene forma de
espiga en 20a y se conecta, de manera que no se puede liberar, al
motor 18. El extremo más exterior del eje motriz 20 soporta
integralmente un engranaje cónico motriz 26, que puede ser un
elemento insertado. Los rodamientos 22, 24 están separados mediante
un espaciador cilíndrico 28 encajado sobre el eje motriz 20, y
están sujetados axialmente entre un apoyo 26b del engranaje cónico
motriz 26 y una tuerca con anilla 30 que es atornillada al eje
motriz 20 cerca de su extremo más interior.
El engranaje cónico motriz 26 engrana con un
engranaje cónico conducido 32 acoplado a un eje portaherramientas
34 que está dispuesto en ángulo recto con respecto al eje motriz 20.
Con este propósito, el engranaje cónico conducido 32 tiene un
orificio axial 36 en el que el eje portaherramientas 34 es recibido.
El eje portaherramientas 34 es soportado pivotante en un
alojamiento 37 que está fijado a la torreta portaherramientas 12,
como se describirá mejor más adelante.
Según esta invención, una parte axial conformada
36a del orificio axial 36 y una parte axial conformada 34a del eje
portaherramientas 34, que se acopla con dicha parte axial conformada
36a del orificio axial 36 están provistas con sendas secciones
cuadradas complementarias; por lo tanto, la superficie del orificio
axial 36 tiene cuatro caras, como la P, que se extienden a lo largo
de dicha parte cuadrada conformada 36a y encajadas en las caras
correspondientes, como la S, que se extienden a lo largo de dicha
parte axial conformada 34a en la superficie exterior del eje
portaherramientas 34, para propósitos de acoplamiento giratorio.
El orificio axial 36 también tiene una parte
cilíndrica axial 36b engranada con una parte cilíndrica axial 34b
complementaria del eje portaherramientas 34 para propósitos de
centrado.
Como se ha indicado anteriormente, el eje
portaherramientas 34 es soportado pivotante en el interior del
alojamiento 37, estando éste último fijado a la torreta
portaherramientas 12 mediante tornillos u otros medios de
acoplamiento (no mostrados), por ejemplo, VDI, con la interposición
de un anillo de centrado 38. La camisa 14 y el alojamiento 37
forman como un todo una estructura para el conjunto de engranaje 10.
Un asiento portaherramientas 40 es soportado integralmente en un
extremo del eje portaherramientas 34 y se proyecta hacia fuera desde
el alojamiento 37 a través de una abertura 42 perforada en el
mismo. Una junta 44 es dispuesta en el perímetro de la abertura y
rodea herméticamente el asiento portaherramientas 40. El eje
portaherramientas 34 es soportado en un par de rodamientos 46, 48,
que están dispuestos a horcajadas del engranaje cónico conducido 32,
con la interposición de un espaciador 50, y están sujetos
axialmente entre un apoyo 40b del asiento portaherramientas 40 y una
tuerca con anilla 52.
Ventajosamente, las caras P en la superficie del
orificio axial 36 y las correspondientes caras S en el eje
portaherramientas 34 están mecanizadas mediante fresado después de
realizar un tratamiento de endurecimiento sobre el engranaje cónico
conducido 32 y el eje portaherramientas 34 respectivamente. Esto
permite que el engranaje cónico conducido 32 se acople precisamente
en el eje portaherramientas 34, y consecuentemente que los
engranajes cónicos engranen exactamente entre sí.
La Fig. 5 muestra una forma de realización
alternativa del conjunto de engranaje según la invención, que sólo
se diferencia de la forma de realización anterior en que el
engranaje cónico motriz 126 también está acoplado en su eje motriz
respectivo 120 mediante el acoplamiento mutuo de superficies planas
complementarias. Particularmente, el engranaje cónico motriz 126
tiene un orificio axial engranado con una parte final del eje motriz
120. Similarmente a lo descrito anteriormente con referencia al
engranaje cónico conducido acoplado en el eje portaherramientas,
una parte axial conformada 127a del orificio axial del engranaje
cónico motriz 126 y una parte interior axial conformada 121a del
extremo del eje motriz 120, que está acoplado con dicha parte axial
conformada 127a, están provistas de respectivas secciones cuadradas
complementarias. La superficie del orificio axial tiene cuatro
caras, como la T, que se extienden a lo largo de dicha parte
cuadrada conformada 127a y engranadas con sendas caras, como la V,
que se extienden a lo largo de la parte axial conformada 121a en la
superficie exterior del eje motriz 120, para propósitos de
acoplamiento giratorio.
La parte axial conformada 121a del eje motriz
120 termina con un apoyo B.
El orificio axial también tiene una parte axial
cilíndrica 127b engranada con una parte cilíndrica media
complementaria 121b provista en el extremo del eje motriz y que se
proyecta desde el apoyo B, para propósitos de centrado.
El extremo del eje motriz 12 está provisto de
una parte roscada exterior 121c que se proyecta desde la parte
media cilíndrica 121b y teniendo una tuerca con anilla 129 roscada a
la misma para sujetar axialmente el engranaje cónico motriz 126
contra el apoyo B.
Por supuesto, se entenderá que los perfiles
cuadrados o perfiles poligonales en general mencionados en la
presente descripción pueden tener esquinas biseladas o achaflanadas,
como son generadas necesariamente durante las operaciones de
fresado, particularmente cuando se mecanizan superficies rebajadas
como las aberturas con forma axial de los orificios de los
engranajes cónicos, como es bien conocido por el experto en la
materia. Sin embargo, esto no quita valor a la eficacia de la
invención; de hecho, la ausencia de esquinas afiladas es realmente
deseable, particularmente en la superficie interior de los orificios
axiales perforados en los engranajes cónicos, porque contribuye a
prevenir la formación de grietas en el engranaje durante la
rotación, incluso en el caso de grandes pares de torsión.
Varias formas de realización de la invención han
sido descritas en el presente documento, pero por supuesto pueden
realizarse muchos cambios por una persona experta en la materia,
dentro del alcance del concepto inventivo. Particularmente, a pesar
de que en el ejemplo mostrado los engranajes cónicos se acoplan a
sus ejes respectivos mediante el engrane mutuo de perfiles
cuadrados complementarios, otros perfiles poligonales pueden ser por
supuesto adecuados para acoplar el engranaje cónico en su eje
respectivo, siempre que tengan por lo menos un par de superficies
planas complementarias mutuamente engranadas. Sin embargo, los
perfiles poligonales con un número de superficies planas en el
rango de 2 a 8 se cree que proporcionan un rendimiento mejor en
términos de precisión de acoplamiento.
Claims (11)
1. Conjunto de engranaje cónico (10) para
torretas portaherramientas (12) de máquinas herramienta,
comprendiendo una estructura (14, 37) que se puede montar en la
torreta portaherramientas (12) y soporta pivotante un engranaje
cónico motriz (26) conectable a un motor (18) de la torreta
portaherramientas (12), y un eje portaherramientas (34), que está
dispuesto en ángulo recto con respecto al engranaje cónico motriz
(26), y soporta un engranaje cónico conducido (32) que se engrana
con dicho engranaje cónico motriz (26), caracterizado porque
dicho engranaje cónico conducido (32) tiene un orificio axial (36)
cuya superficie rodea dicho eje portaherramientas (34) y que está
provisto de primeras caras (P) engranadas giratoriamente con sendas
segundas caras (S) en la superficie exterior del eje
portaherramientas (34), así como con una parte axial cilíndrica
(36b) engranada con una parte axial cilíndrica complementaria de
centrado (34b) del eje portaherramientas (34).
2. Conjunto de engranaje según la
reivindicación 1 caracterizado porque dichas primeras caras
(P) definen una parte axial conformada (36a) del orificio, teniendo
un perfil poligonal.
3. Conjunto de engranaje según la reivindicación
2 caracterizado porque dicha parte axial conformada (36a)
del orificio tiene un perfil cuadrado.
4. Conjunto de engranaje según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque dichas
segundas caras definen una parte axial conformada (34a) del eje,
teniendo un perfil cuadrado.
5. Conjunto de engranaje según una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado porque dichas
primeras caras (P) y dichas segundas caras (S) están mecanizadas
mediante fresado después de realizar un tratamiento de
endurecimiento sobre el engranaje cónico conducido (32) y sobre el
eje portaherramientas (34) respectivamente.
6. Conjunto de engranaje según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 5 en el que dicho engranaje cónico
motriz (126) es también soportado en un eje motriz (120) conectable
a un motor, caracterizado porque dicho engranaje cónico
motriz (126) tiene un orificio axial, cuya superficie rodea dicho
eje motriz (120) y está provisto de primeras caras (T) engranadas
giratoriamente con sendas segundas caras (V) en la superficie
exterior del eje motriz (120).
7. Conjunto de engranaje según la
reivindicación 6 caracterizado porque dichas primeras caras
(T) del engranaje cónico motriz (126) definen una parte axial
conformada (127a) del orificio, teniendo un perfil poligonal.
8. Conjunto de engranaje según la
reivindicación 7 caracterizado porque dicha parte axial
conformada (127a) del orificio del engranaje cónico motriz (126)
tiene un perfil cuadrado.
9. Conjunto de engranaje según una cualquiera de
las reivindicaciones 6 a 8 caracterizado porque dichas
segundas caras (V) en la superficie exterior del eje motriz (120)
definen una parte axial conformada (121a) del eje, teniendo un
perfil cuadrado.
10. Conjunto de engranaje según una cualquiera
de las reivindicaciones 6 a 9 caracterizada porque dicho
orificio axial del engranaje cónico motriz (126) también tiene una
parte axial cilíndrica (127b) engranada con una parte axial
cilíndrica complementaria de centrado (121b) del eje
portaherramientas (120).
11. Conjunto de engranaje de una cualquiera de
las reivindicaciones 6 a 10 caracterizado porque dichas
primeras caras (T) y dichas segundas caras (V) están mecanizadas
mediante fresado después de realizar un tratamiento de
endurecimiento sobre el engranaje cónico motriz (126) y el eje
motriz (120), respectivamente.
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