ES2293516T3 - Conjunto de engranaje conico para torretas portaherramientas de maquinas herramienta y centros de mecanizado. - Google Patents

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.