ES2294062T3 - Maquina herramienta y procedimiento para mecanizacion de una pieza a elaborar en forma de barra. - Google Patents

Abstract

1. Máquina herramienta para la mecanización de una pieza a elaborar (20) en forma de barra, con un porta útil (26)así como con un primer(14) y unos segundos(54, 56, 58) dispositivos de sujeción para el alojamiento de la pieza a elaborar (20), para lo cual el segundo dispositivo de sujeción( 54, 56, 58) se alinea en una posición de trabajo coaxialmente con respecto al primer dispositivo de sujeción (14) y se sitúa de forma giratoria alrededor de un eje vertical (46) con respecto a un eje longitudinal (17) de la pieza a elaborar (20), caracterizada porque, el segundo dispositivo de sujeción (54, 56, 58) es desplazable alrededor del eje vertical (46), el segundo dispositivo de sujeción (54, 56 58) para conseguir un movimiento giratorio se dispone excéntrico con respecto al eje vertical (46), el segundo dispositivo de sujeción ( 54, 56, 58) se sitúa en un soporte giratorio (44) alrededor de un eje vertical (46), el eje vertical(4b) no corta al eje longitudinal (17).

Description

Máquina herramienta y procedimiento para mecanización de una pieza a elaborar en forma de barra.

El invento se refiere a una máquina herramienta para la mecanización de piezas a elaborar en forma de barra con un porta útil así como con un primer y un segundo dispositivo de sujeción para el alojamiento de la pieza a elaborar, para lo cual el segundo dispositivo de sujeción está orientado en una posición de trabajo coaxial con respecto al primer dispositivo de sujeción y colocado alrededor de un eje giratorio vertical con respecto a un eje longitudinal de la pieza elaborar.

El invento se refiere además a un procedimiento para la mecanización de una pieza a elaborar en forma de barra empleando una máquina herramienta, que dispone de un porta útil, así como de un primer y un segundo dispositivo de sujeción para alojamiento de la pieza a elaborar.

Una máquina herramienta así como un procedimiento de este tipo ya se han dado a conocer en el documento DE 199 19 647.

La máquina herramienta conocida es una máquina de bastidor móvil sobre cuya bancada se ha colocado un dispositivo para sujetar con mordaza una pieza a elaborar. El dispositivo de sujeción con mordaza es orientable alrededor de un eje horizontal, de modo que una pieza allí fijada tanto por el lado longitudinal, como también por un lado frontal opuesto a la posición de sujeción pueda ser mecanizada por una herramienta, que ha sido alojada en el porta útil fijo en el bastidor móvil. Para poder mecanizar así mismo la sexta cara de la pieza a elaborar se ha previsto una especie de brazo de robot (manipulador), que es orientable alrededor de un eje vertical y que dispone de una garra o mordaza. Al termino de la mecanización de la quinta cara inmediata accesible de la pieza a elaborar la garra extrae la pieza a elaborar del dispositivo de sujeción con mordaza. El brazo de robot gira de este modo alrededor de 90º así como alrededor de 180º de su eje longitudinal y sitúa la garra en una posición de sujeción. La posición de sujeción mantiene y fija la garra y con ello sitúa exactamente la pieza en elaboración todavía allí alojada, de modo que ahora esta también puede ser mecanizada en su sexta cara por la herramienta.

También los tornos convencionales disponen de un dispositivo de sujeción con mordaza con un mandril de sujeción autocentrable, en el que se fija la pieza a elaborar de forma que no pueda girar. Como contraste sirve frecuentemente un contrapunto que se desplaza y puede fijarse con pinza sobre la bancada de la máquina. La pieza a elaborar a menudo también se centra con la ayuda de un mandril que aquí se ha representado en diseño especial para este caso a modo de contrapunto de mandril de sujeción denominado aquí como pinola. Alternativamente o adicionalmente para ello se ha fijado en el bastidor de la máquina en tales tornos a menudo una luneta desplazable longitudinalmente, que sostiene la pieza a elaborar escalonadamente y de este modo se evita un combado de la pieza a elaborar por efectos de la presión cortante. Con este tipo tornos para poder mecanizar la pieza a elaborar también en la posición de fijación, en la que ha sido colocada en el mandril del dispositivo de sujeción con mordaza, la pieza a elaborar se suelta del dispositivo de sujeción con mordaza y de nuevo se vuelve a fijar en esta girándola 180º.

Este procedimiento es relativamente largo y solo permite automatizarse con dificultades y con mucha inversión en coste constructivo.

Un máquina herramienta según el título general de la reivindicación 1 se ha dado a conocer en el documento EP 0 827 807.

El objetivo del presente invento consiste, en general, en simplificar constructivamente, una máquina herramienta del tipo mencionado al principio. Por su parte esta máquina deberá también permitir efectuar la mecanización de la pieza a elaborar colocada en el primer dispositivo de sujeción mediante una herramienta alojada en el porta útil.

El objetivo del invento consiste además en perfeccionar, en este sentido, un procedimiento del tipo mencionado al principio.

En una máquina herramienta del tipo mencionado al principio, este objetivo se alcanza según el presente invento, siempre que el segundo dispositivo de sujeción pueda girar alrededor del eje vertical, siempre que el segundo dispositivo de sujeción se disponga excéntrico con respecto al eje vertical para conseguir un movimiento de giro, siempre que el segundo dispositivo de sujeción se disponga sobre un soporte giratorio alrededor del eje vertical y cuando el eje vertical no corte el eje longitudinal.

En un procedimiento del tipo mencionado al principio, el problema se resuelve mediante los siguientes pasos:

a)

Inserción de la pieza a elaborar en el primer y segundo dispositivo de sujeción, para lo cual el segundo de estos dispositivos deberá orientarse coaxialmente con respecto al primero.

b)

Mecanizado de la pieza a elaborar con una herramienta que se halla colocada en el dispositivo para alojamiento de herramientas del porta útil.

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c)

Separación por corte de la pieza a elaborar, en una posición entre el primer dispositivo de sujeción (14) y el segundo dispositivo de sujeción (54, 56, 58) o bien extracción empujando hacia fuera la pieza a elaborar (20) del primer dispositivo de sujeción (14).

d)

Girar u orientar el segundo dispositivo de sujeción alrededor de un eje vertical con respecto a un eje longitudinal de la pieza a elaborar.

e)

Mecanizado de la pieza industrial a elaborar alojada en el segundo dispositivo de sujeción.

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El objetivo en el que se basa el presente invento se habrá alcanzado de este modo completamente.

Dada la capacidad de giro o de orientación del segundo dispositivo de sujeción, la pieza a elaborar alojada en él puede, ya sea alejarse del primer dispositivo de sujeción, como también hacer accesible la posición de fijación para un mecanizado mediante una herramienta insertada en el porta útil. Para poder girar u orientar una pieza a elaborar será preciso, por ejemplo, separarla por corte en una posición entre el primer dispositivo de sujeción y el segundo, ya sea por fresado o por aserrado. La pieza a elaborar puede no obstante hacerse girar u orientarse sin cortar, es decir como un todo, mediante el segundo dispositivo de sujeción si previamente se ha extraído completamente deslizándola hacia fuera del primer dispositivo de sujeción. Esto puede tener lugar, por ejemplo, mediante un ya conocido dispositivo de alimentación, o también con la ayuda de una segunda pieza a elaborar, que se introduce en el primer dispositivo de sujeción y para lo cual la segunda pieza a elaborar es empujada fuera de este.

Preferentemente en una máquina de bastidor móvil cuyo punto de sujeción de la pieza a elaborar queda libre por el giro u orientación del porta útil, se pone en marcha y se mecaniza con la herramienta allí alojada. Básicamente también es posible que con el segundo dispositivo de sujeción se proceda de modo que la posición de sujeción de la pieza a elaborar de por si giratoria pero por otra parte espacialmente fija del porta útil sea bloqueada.

Preferentemente, el segundo dispositivo de sujeción tiene que ser orientable o poder girar en 180º.

De este modo puede manipularse completamente la pieza a elaborar mantenida por el segundo dispositivo de sujeción, por cuyo motivo la posición en la que previamente fue mantenida en el primer dispositivo de sujeción es perfectamente accesible. Caso de ser necesario la pieza en elaboración puede manipularse varias veces, de modo que los extremos axiales de la pieza en elaboración pueden ser mecanizados alternativamente.

Si el segundo dispositivo de sujeción se hubiese dispuesto giratorio, se mantendría, tras el giro, la alineación coaxial con respecto al primer dispositivo de sujeción. En el caso de un movimiento de giro del segundo dispositivo de sujeción de alrededor de unos 180º, paradójicamente se consigue solamente una alineación paralela pero no coaxial con respecto al primer dispositivo de sujeción. Un movimiento de orientación es en muchos casos preferible a un movimiento de giro, dado que de este modo una pieza a elaborar mantenida por el segundo dispositivo de sujeción tras la desviación ya no puede chocar con una pieza a elaborar, por ejemplo, una parte previamente cortada que se halle todavía en el primer dispositivo de sujeción.

Por lo tanto se ha previsto, de acuerdo con el invento, que el segundo dispositivo de sujeción para conseguir un movimiento de orientación se sitúe excéntrico con respecto al eje vertical. De este modo el eje vertical no cortará el eje longitudinal de la pieza a elaborar.

En un perfeccionamiento que se ha considerado de gran utilidad, se ha dispuesto sobre el soporte, como mínimo también, otro dispositivo de sujeción excéntrico con respecto al eje vertical, de modo que el otro dispositivo de sujeción pueda trasladarse por giro del soporte alrededor del eje vertical en una posición coaxial con respecto al primer dispositivo de sujeción.

De este modo se pueden tener a disposición, dado el caso, varios distintos dispositivos de sujeción mediante un simple movimiento giratorio del soporte para el alojamiento de las piezas a elaborar. Mediante giro del soporte alrededor del eje vertical se orienta el dispositivo de sujeción seleccionado alineado coaxialmente con respecto al primer dispositivo de sujeción. La pieza a elaborar puede entonces, por ejemplo, colocarse por desplazamiento oblicuo en su sentido longitudinal en este dispositivo de sujeción seleccionado y seguidamente continuar siendo mecanizada. También pueden montarse sobre el soporte dispositivos de sujeción similares. Esto resulta especialmente conveniente cuando durante la mecanización de una pieza en manipulación, debe colocarse otra pieza a elaborar nueva en otro dispositivo de sujeción.

Especial preferencia se da sin embargo cuando los otros dispositivos de sujeción han sido configurados de distinta forma a la de una luneta, como una pinola o bien como un soporte de mordazas de apriete.

De este modo se consigue un tipo de plataforma multifuncional, en la que puede tener lugar un cambio de modalidad operativa simplemente girando el soporte. Un dispositivo de sujeción puede perfeccionarse proyectándolo, como por ejemplo, a modo de pinola con un mandril acoplado, con lo cual, especialmente cuando tienen lugar pequeñas fuerzas de corte o bien cuando se manipulan piezas a elaborar cortas se facilita un centrado con el suficiente apoyo de la pieza. Otro dispositivo de sujeción puede configurarse a modo de luneta, que sin embargo con las fuerzas de corte de por si superiores facilita el apoyo incluso en operaciones de torneado de larga longitud. La luneta puede además afianzar la pieza a elaborar, por ejemplo, en tres puntos periféricos, mediante mordazas fijas o con rodillos. Con un dispositivo de sujeción perfeccionado a modo de soporte de mordazas de apriete, en el que se fija firmemente la pieza a elaborar, esta podrá sujetarse y manipularse por giro del soporte. Precisamente en las operaciones de mecanizado por taladrado o por fresado, que exigen una firme sujeción de la pieza, es conveniente el empleo de un soporte de mordazas de apriete como dispositivo de sujeción. Preferentemente los dispositivos de sujeción se fijan al soporte si bien son separables, de modo que pueden intercambiarse por dispositivos de sujeción con otras funciones. Dada esta estructura modular la mencionada plataforma multifuncional puede adaptarse a distintas condiciones.

Especial preferencia tiene además, situar el primer dispositivo de sujeción fijo en tanto que el segundo se instale de forma desplazable paralelamente respecto al eje longitudinal de la pieza a elaborar.

Esto ofrece la ventaja de que el segundo dispositivo de sujeción, que por este motivo preferentemente se ha configurado a modo de luneta, pueda operar siempre en estrecha proximidad con respecto a la circunstancial posición de la mecanización. De este modo la pieza a elaborar permite siempre ser sostenida en corto de forma óptima, con lo cual los momentos de flexión que tienen lugar no se traducen en deformaciones de la pieza. La capacidad de desplazamiento abre también la posibilidad de que el segundo dispositivo de sujeción, si fuese necesario, junto con un soporte, al que este se mantendría sujeto con otros dispositivos de sujeción, se desplazaría tan alejado de las eventuales zonas de trabajo, que este no impediría la mecanización de una pieza a elaborar que se hubiese alojado en el primer dispositivo de sujeción.

En caso de que el segundo dispositivo de sujeción permita una fijación firme de la pieza a elaborar en sentido longitudinal, como es el caso, por ejemplo, de un soporte de mordazas de apriete, este podrá también utilizarse como unidad de alimentación para las piezas a elaborar. De este modo podrán mecanizarse, por ejemplo, secciones sucesivas de piezas a elaborar, en donde tras la mecanización de una parte, la pieza se desplaza haciendo que avance hasta la correspondiente longitud de la pieza para continuar la mecanización de la siguiente sección, a cuyo fin la pieza siempre permanece mantenida también por el primer dispositivo de sujeción. De este modo, cabe la posibilidad de mecanizar aquellas piezas que son mas largas que la zona de mecanización que permite alcanzar el bastidor móvil. La longitud de la pieza puede ser tan grande como el ancho de la máquina herramienta, siempre que, dado el caso, la caja existente de la máquina disponga de aberturas apropiadas para el paso de la pieza a elaborar.

El primer dispositivo de fijación puede proyectarse así mismo como soporte de mordazas de apriete. Esto es algo aconsejable, si solamente esta previsto efectuar un mecanizado de la pieza a elaborar por su lado longitudinal mirando el porta útil, de forma que no sea necesario ningún giro de la pieza alrededor de su eje longitudinal.

Sin embargo se prefiere que el primer dispositivo de sujeción se configure a modo de husillo giratorio de torno.

De este modo se abre la posibilidad de poder efectuar un mecanizado por torneado a la pieza a elaborar. En lugar del husillo de torno puede utilizarse también un plato, a modo de primer dispositivo de sujeción, puesto que permite un preciso ángulo de avance y con ello una mecanización por cuatro lados de la pieza allí alojada. Como primer dispositivo de sujeción, puede entrar también en consideración un husillo de torno de control numérico, por reunir las características de un husillo de torno con las de un plato, esto es, un elevado número de revoluciones y un posicionamiento angular preciso.

En una forma de realización preferente del presente invento, la máquina herramienta dispone de un bastidor móvil en el que se ha acoplado un porta útil que gira alrededor de un eje de husillo y fijado alrededor de un eje giratorio orientable, para lo cual el eje giratorio se ha dispuesto verticalmente tanto con respecto al eje del husillo como también con respecto a un eje longitudinal de la pieza a elaborar.

Debido a esta disposición orientable del porta útil la pieza a elaborar no solo puede ser mecanizada verticalmente con relación a su superficie periférica, sino también con una determinada inclinación. Así mismo las superficies frontales de la pieza a elaborar, de este modo, quedan al alcance sin que se tenga que girar la pieza. Esto constituye una ventaja especialmente cuando se trata de manipular piezas largas, de lo contrario en este caso sería preciso procurar un espacio considerablemente amplio para el giro, bajo el punto de vista constructivo.

En un perfeccionamiento que presenta claras ventajas esta forma de ejecución el eje orientable se ha dispuesto de forma que no interfiera con el eje del husillo.

Esto facilita, constructivamente hablando, una forma de sujeción mas sencilla y estable del husillo al bastidor móvil de modo que un dispositivo de orientación previsto para girar el porta útil no sería interferido por el husillo del torno. Esta medida resulta por lo demás también ventajosa con tales máquinas herramientas, en las que el eje de giro no se ha alineado verticalmente con respecto al eje longitudinal de la pieza sino de otro modo, concretamente paralelo
a este.

En otra forma de ejecución preferente el porta útil puede girar desplazándose como mínimo en un ángulo de 90º.

Esto presenta la ventaja de poder realizar un mecanizado verticalmente con respecto a la superficie frontal de la pieza en elaboración. En caso de que el primer dispositivo de sujeción se haya configurado a modo de plato o de husillo de torno con control numérico, cabrá la posibilidad de efectuar un mecanizado sobre las seis caras de la pieza en elaboración, dado que por giro u orientación del segundo dispositivo de sujeción también se tendrá acceso a la posición de fijación de la pieza para su mecanización.

Este aspecto tiene especial relevancia, por ejemplo para la mecanización de perfiles de aluminio, dado que por lo general este tipo de perfiles se suele manipular por la cara frontal de ambos extremos.

Teniendo en cuenta que el eje perpendicular gira o se orienta alrededor del segundo dispositivo de sujeción y que se ha dispuesto verticalmente con respecto al eje de giro del porta útil, existe por otra parte una posibilidad de mecanizar la pieza en cada posición angular tridimensional entre la herramienta y la pieza. Esto es asimismo aplicable para la sexta cara (posición de fijación) de la pieza a elaborar. Esta característica especial se consigue sin redundancia, esto es con el mínimo coste constructivo.

Con ángulos de giro superiores a los 90º apenas puede la herramienta alcanzar la parte inferior de la pieza, lo que es especialmente importante, en caso de que la pieza no pueda tornearse alrededor de su eje longitudinal. En resumen, que de este modo, pueden realizarse muy complejas operaciones de mecanizado automáticamente con las mas variadas condiciones.

En otra forma de realización preferente de este perfeccionamiento, el porta útil junto con un sistema de accionamiento a propósito se aloja en una caja de husillo, para lo cual el eje de giro discurrirá sobre la altura del anterior, un dispositivo para alojamiento que presenta mitades, preferentemente sobre la altura del cuarto anterior de la caja del husillo.

Debido a la mínima separación entre el dispositivo de alojamiento y el eje de giro, la herramienta se mueve al girar el porta útil sobre una trayectoria circular de pequeño radio, lo que conlleva cortos movimientos compensadores del bastidor móvil, si solamente debe modificarse la posición angular de la herramienta, pero no su posición espacial propiamente dicha. Junto con la disposición exenta de interferencias del eje de giro y del eje del husillo, pueden realizarse de este modo así mismo trayectorias cortas del bastidor móvil en sentido vertical al sentido longitudinal de la pieza a elaborar y con respecto al eje de giro. En máquinas de bastidor móvil de los modelos usuales, en los que tanto la pieza a elaborar, como también el eje de giro se ha dispuesto horizontalmente, consiguen con esta medida, acortar verticalmente las trayectorias. En consecuencia una máquina de este tipo exige una menor demanda de espacio en altura, el denominado eje Z puede proyectarse, por lo tanto con una carrera mas corta.

Cuanto menor es la separación entre el eje de giro y la herramienta, tanto menor es la amplitud del radio de la herramienta en su movimiento de giro. Ciertamente el eje de giro no puede tampoco disponerse discrecionalmente cerca de la herramienta, dado que el espacio alrededor de la herramienta debe permanecer lo mas libre posible. Solo entonces podrá garantizarse que la herramienta estará en condiciones de alcanzar y mecanizar la pieza a elaborar en todas las posiciones sin impedimento para la capacidad de giro necesaria del dispositivo de orientación. Preferentemente para ello se halla un dispositivo de giro de este tipo en inmediata proximidad con una cara frontal de la caja del husillo o queda unido incluso con esta.

Se comprende que las anteriormente mencionadas características así como las que siguen aclaratorias no solo pueden utilizarse en la combinación facilitada en cada caso, sino también en otras combinaciones o bien aisladamente, sin excederse del marco del presente invento.

Otras características y ventajas del invento resultan de la descripción que sigue relativa a un ejemplo de ejecución del invento con la ayuda del plano. En donde se muestran:

Fig. 1 Vista lateral de los grupos constructivos mas importantes de una máquina herramienta según el invento en representación esquemática simplificada.

Fig. 2 La máquina herramienta de la fig. 1 con el porta útil girado.

Fig. 3 Una vista lateral de una caja de husillo de la máquina herramienta que se muestra en la fig. 1, en la que se alude a las distintas disposiciones de un eje de giro.

Fig. 4a y 4b. Vías de desplazamiento de herramientas al orientarse según las dos disposiciones del eje de giro que se muestran en la fig. 3.

Fig. 5a a 5d. Vista superior de la máquina que muestra la fig. 1 en representación esquemática simplificada, en la que se reconoce una plataforma multifuncional con varios dispositivos de sujeción en distintas posiciones de giro.

Fig. 6 La máquina herramienta que se muestra en la fig. 1 en una representación en perspectiva, en la que una pieza a elaborar en forma de barra que corresponde a la fig. 5ª, se mantiene entre un husillo de torno con control numérico y una pinola.

Fig. 7 La máquina herramienta presentada en la fig. 6 en una vista anterior.

Fig. 8 La máquina herramienta representada en la fig. 1 en una representación en perspectiva, en la que una pieza a elaborar en forma de barra que corresponde a la fig. 5b, es mantenida por un husillo de torno con control numérico y una luneta.

Fig. 9 La máquina herramienta que se muestra en la fig.8 en una vista superior.

Fig. 10 La máquina herramienta que se muestra en la fig. 1 en una representación en perspectiva, en la que una pieza a elaborar en forma de barra es mantenida por un husillo de torno con control numérico y un soporte de mordazas de apriete girado en 180º.

La fig. 1 muestra en representación esquemática simplificada de los grupos constructivos importantes de una máquina herramienta según el invento, que se ha proyectado en total con 10 de ellos y designado como máquina de bastidor móvil. Sobre una bancada de máquina 12 se ha acoplado un husillo de torno con control numérico 14, en el que solamente se aluden esquemáticamente las mordazas de apriete 16 así como un transmisor de giro 18 acoplado con un dispositivo de control de la máquina herramienta, que no se ha representado.

Con la ayuda del husillo de torno 14 con control numérico, una pieza a elaborar 20 en forma de barra alojada en las mordazas de sujeción 16 puede trasladarse en un giro alrededor de un eje longitudinal que se indica con la referencia 17, tal como se señala en la fig. 1 mediante una flecha 19. La frecuencia de giro es por otra parte tan elevada- preferentemente varios miles de revoluciones por minuto- que la pieza a elaborar 20 sobre la máquina de bastidor móvil no solo admite un mecanizado por fresado o taladrado, sino también el torneado. El transmisor de giro 18 comprende la posición angular de la pieza a elaborar 20, con lo cual se facilita una orientación angular precisa de la mencionada pieza 20, tal como se conoce en parte de los platos convencionales de control numérico. La pieza 20 podrá de este modo ajustarse angularmente con precisión para poder efectuar en su superficie periférica las operaciones de fresado usuales para una máquina de bastidor móvil.

La mecanización de la pieza 20 se efectúa con una herramienta 22 que se ha colocado en el alojamiento 24 de un porta útil 26. El porta útil 26 junto con un accionamiento 28 tan solo insinuado en la fig. 1 se hallan dentro de la caja del husillo.

El porta útil 26 se halla acoplado con la caja del husillo 30 de forma orientable sobre un bastidor móvil 32, que es desplazable en las tres dimensiones espaciales, esto es en altura Z así como en las dos direcciones horizontales X e Y. La capacidad de giro de la caja del husillo 30 con respecto al bastidor móvil 32 se facilita mediante el dispositivo de giro 38, que por ejemplo, puede presentar un eje de giro prolongable en sentido Y sobre el alargamiento total de la caja del husillo 30. El dispositivo de giro 38 determina un eje de giro 40 que discurre en sentido Y, es decir verticalmente tanto con respecto al eje longitudinal 17 de la pieza 20 como también con respecto al eje del husillo 42, para invertir la rotación en torno al porta útil 26 mediante el accionamiento 28.

La máquina herramienta 10 dispone además de un soporte 44 que puede girar a motor alrededor de un eje longitudinal vertical 17 del eje vertical 46 de la pieza a elaborar 20, según se indica en la figura 1 por la flecha 48. El soporte 44 se ha unido para ello mediante una articulación con un caballete 50, que aunque no sea reconocible en la fig. 1 esta guiado por un riel, de modo que en el sentido X puede desplazarse a motor, tal como viene indicado por una flecha.

Sobre el soporte 44 se han dispuesto tres dispositivos de sujeción 54, 56 y 58 que a modo de contrafuerte mantienen la pieza a elaborar 20 o bien la apuntalan. Otras particularidades con respecto a los dispositivos de sujeción 54, 56 y 58 se explicaran con mas detalle a continuación mediante la ayuda de las figuras 5ª hasta 5d.

En una eventual mecanización por torneado en una máquina de bastidor móvil 10, de la pieza a elaborar 20, mediante el husillo de torno 14 con control numérico se invierte el giro mientras una herramienta apropiada 22, por ejemplo un buril giratorio, perfila la pieza en elaboración. El porta útil 26 en el que se ha fijado esta herramienta, se ha bloqueado por este motivo, de forma que no pudiese girar. El bastidor móvil 32 se desplaza además con el porta útil 26 acoplado a este tanto en sentido Z como en sentido X. En otras operaciones de mecanizado con extracción de viruta, como por ejemplo, taladrado o fresado sobre la superficie periférica de la pieza 20, esto se realiza con la ayuda del husillo de torno con control numérico 14 en primer lugar en la deseada posición angular y a continuación mecanizando con una herramienta apropiada 22, que mediante el porta útil 26 se le invierte el giro.

En caso de que la pieza 20 tenga que ser mecanizada por su superficie frontal 60, la caja del husillo 30 ha de girar alrededor del eje de giro 40 hasta el punto en que el porta útil 26 se haya situado en la posición angular deseada con respecto al eje longitudinal 17 de la pieza a elaborar 20.

La figura 2 muestra la máquina herramienta 10 con una caja de husillo 30 orientada de esta forma. Para poder alcanzar la posición referida de la fig. 1 en la superficie frontal 60 de la pieza a elaborar 20, el bastidor móvil 32 se desplazara en sentido X y también en sentido Z. En la posición de mecanizado que se muestra en la fig. 2 se ha girado la caja del husillo 30 con respecto a su posición vertical de la fig. 1 alrededor de 90º, de modo que la herramienta 22 puede atacar verticalmente la superficie frontal 60 de la pieza 20. Con mayores ángulos de giro de 90º la herramienta 22 puede alcanzar la parte inferior de la pieza 20, lo que es conveniente, cuando la pieza 20 no puede girar alrededor de su eje longitudinal o bien se emplee en lugar de un torno con control numérico 14 un soporte de mordazas sencillo a modo de dispositivo de sujeción.

En la máquina herramienta 10 que se muestra en la fig. 1 se ha dispuesto el eje de giro 40 al través del eje del husillo 42 con lo cual no se cortan. En la fig. 3, que muestra la caja del husillo 30 con el dispositivo de giro 38, el desplazamiento transversal entre estos se ha indicado mediante d. Por otra parte allí se ha dibujado con puntos una disposición alternativa indicando un dispositivo de giro 38', en el que el eje de giro 40' corta el eje del husillo 42. Dependiendo de que el eje de giro 40 corte o no el eje del husillo, resultan distintas trayectorias de movimiento para la caja del husillo 30 y especialmente para la herramienta 22 alojada en el porta útil 26.

Estas trayectorias de movimiento se representan en las fig. 4a y 4b. En cuanto a la máquina herramienta que muestra la fig. 4a, el eje de giro 40 se ha desplazado la distancia d con respecto al eje del husillo 42, tal como sucede en la fig. 1. La punta de la herramienta 22 describe al pasar desde una posición horizontal a otra vertical (comparar las fig. 1 y 2) una sección de trayectoria circular 62. Mediante este movimiento giratorio retorna la punta de la herramienta 22 a la vertical Z, recorriendo en total un tramo s.

La fig. 4b muestra una máquina herramienta, en la que el eje de giro 40' corta el eje del husillo 42. La punta de la herramienta 22 describe también una trayectoria circular 62' cuyo radio es sin embargo algo mas pequeño que el de la trayectoria circular 62. De una comparación entre la fig. 4a y 4b se deduce que el tramo s', que recorre de vuelta en este caso la punta de la herramienta en la vertical Z, es superior al tramo s, que en caso de una disposición sin intersecciones se ha de recorrer desde el eje de giro 40 y el eje del husillo 42 en sentido Z. Si la pieza 20 también debe ser manipulada en un sentido espacial y a continuación verticalmente por la herramienta 22, será necesario que la máquina herramienta representada en la fig.4a presenta una trayectoria del bastidor móvil 32 en vertical (dirección Z), como sucede en la máquina herramienta de la fig. 4b. Debido a esta menor trayectoria cabe la posibilidad de reducir en conjunto la altura de la máquina herramienta.

Por la fig. 3 se observa además, que el eje de giro 40 se encuentra en el cuarto anterior de la caja del husillo 30, es decir lo mas cerca posible de la herramienta 22. Esta medida contribuye a mantener el radio de la trayectoria circular 62 y con ello las trayectorias necesarias para el bastidor móvil 32 lo mas pequeñas posible. Como puede verse en la fig. 3, el eje de giro 40 en cualquier caso tampoco se sitúa excesivamente cerca de la herramienta 22, dado que el dispositivo de giro 38 de lo contrario puede quedar en medio al proceder al mecanizado de la pieza.

Las fig. 5a hasta 5d muestran la máquina herramienta 10 en una vista desde encima, en donde el bastidor móvil 32 con la caja del husillo 30 fijada en este, no se ha representado. En la vista desde encima se reconocen claramente el husillo de torno con control numérico 14 con la pieza allí alojada, así como el soporte 44 desplazable sobre las guías 64 y 66 en el sentido X indicado con 52.

Sobre el soporte 44 se hallan los tres dispositivos de sujeción 54, 56, y 58 dispuestos excéntricamente con respecto al eje vertical 46. La disposición se realiza de forma que al girar el soporte 44 alrededor del eje vertical 46 los dispositivos de sujeción 54, 56, y 58 se orientan en su correspondiente posición de trabajo, coaxialmente con respecto al husillo de torno de control numérico 14 y respectivamente con la pieza a elaborar 20 alojada en este.

El soporte 54, que en la fig. 5a se halla en posición de funcionamiento, se ha proyectado como pinola con el mandril 68, que sostiene la pieza 20 en su superficie frontal, como esto es aconsejable para el centrado al efectuar, por ejemplo, un mecanizado por torneado.

El dispositivo de sujeción 56, que en la fig. 5b se halla en posición de funcionamiento, se ha proyectado como luneta, a través de la cual puede hacerse pasar la pieza a elaborar. La luneta 56 apoya la pieza 20 para que también sea posible efectuar un mecanizado con grandes esfuerzos cortantes en la proximidad de la luneta 56, sin que las fuerzas de curvatura actuantes provoquen una deformación de la pieza a elaborar. Por desplazamiento del soporte 44 en el sentido de la flecha 52 la pieza 20 puede recibir apoyo en el punto donde tenga que llevarse a cabo un mecanizado. De este modo la pieza a elaborar 20 siempre recibe apoyo necesario.

El dispositivo de sujeción 58, que en la fig. 5c se ha orientado coaxialmente con respecto al husillo de torno de control numérico 14 y en la fig. 5d paralelamente a este, se ha configurado a modo de soporte de mordazas de apriete, que dispone de las mordazas de fijación 70 y 72 accionables hidráulicamente. Con la ayuda del soporte de mordazas de apriete 58, la pieza 20 puede fijarse firmemente, tal como normalmente es necesario para las operaciones de taladrado y fresado. El soporte de mordazas de apriete 58 puede además utilizarse para activar el avance de la pieza 20 en el sentido X. De este modo pueden mecanizarse sucesivamente piezas a elaborar mas largas.

Para manipular la pieza 20, en primer lugar se procederá a separar por corte ya sea por aserrado o fresado por la posición marcada en la fig. 5c por una flecha 74. A continuación se hace girar el soporte 44 con los dispositivos de sujeción fijados en este, alrededor de 180º en el sentido de la flecha 76, con lo cual también como antes la pieza a elaborar 20' fijada en el soporte de mordazas de apriete 58 será volteada. La pieza 20'sobrepasa la posición representada en la fig. 5d. En esta posición de manipulación la pieza 20' puede también mecanizarse su anteriormente señalado lado por el husillo de torno de control numérico. El soporte de mordazas de apriete 58 presenta con ello dos posiciones de trabajo, esto es, una coaxial con respecto al primer dispositivo de sujeción y una segunda paralela e este.

Lógicamente, una pieza 20 también puede manipularse sin separarse por corte. Entonces solamente por desplazamiento del soporte 44 en el sentido X 52 se extraerá del husillo de torno 14, puesto que ya no es sostenida por este. A continuación, la pieza 20 podrá, como se ha descrito, manipularse por giro del soporte 44 alrededor del eje vertical 46. Según el tipo de mecanización basta según los casos también un giro del soporte 44 de menos de 180º, por ejemplo de unos 90º. Incluso entonces se hace asimismo accesible, como mínimo, parcialmente, la posición de fijación y respectivamente la de separación para una mecanización.

El soporte 44 representa con ello una plataforma multifuncional, sobre la que pueden transferirse dispositivos de sujeción con distintas funciones girando simplemente alrededor del eje vertical 46 a una posición de trabajo. A parte de la capacidad de desplazamiento del soporte 44 en el sentido X 52 resultan con ello múltiples posibilidades de mecanización para la pieza 20. Preferentemente los dispositivos de sujeción 54, 56, y 58 se han fijado sobre el soporte 44 de forma separable, de modo que pueden intercambiarse por otros dispositivos de sujeción con otras funciones.

Las figuras 6 y 7 muestran una vista en perspectiva y una vista anterior respectivamente de la máquina herramienta 10 de la posición de mecanizado mostrada en la fig. 5. En esta vista pueden reconocerse múltiples particularidades constructivas adicionales de la máquina herramienta 10 a la que se refiere el invento, por ejemplo, un dispositivo de avance automático 78 para el desplazamiento del soporte 44. La fig. 6 y 7 muestran una máquina herramienta 10 durante la mecanización de una pieza 20 cilíndrica, fijada en un husillo de torno 14 con control numérico y centrada por su extremo libre con la ayuda de un mandril 68 de la pinola 54. En cuanto a la herramienta 22 se trata en este caso de un buril giratorio.

Las fig. 8 y 9 muestran en una vista en perspectiva y en una vista desde encima respectivamente la máquina herramienta 10 en la posición de mecanización que puede verse en la fig. 5b. La pieza cilíndrica 20 se mantiene n este caso por el husillo de torno 14 de control numérico y la luneta 56. Para transferir a la máquina herramienta 10 la posición de mecanizado representada en las fig. 6 y 7, se hace retroceder en primer lugar el soporte 44, luego unos 180º alrededor del eje vertical 46 y finalmente de nuevo avanzar hacia el husillo de torno 14 con control numérico. Para las operaciones de torneado con la ayuda de la herramienta 22, el soporte 44 puede desplazarse, con la luneta 56 fijada al mismo, sincrónicamente y paralelamente al bastidor móvil, de modo que siempre quede garantizado un breve apoyo a la pieza en elaboración 20.

La figura 10 muestra la máquina herramienta 10 en una vista en perspectiva en una posición de trabajo, que corresponde a la representada en la fig. 5d. La superficie frontal accesible de la pieza a elaborar 20 tras el giro se mecaniza con una herramienta, para lo cual la caja del husillo se desplaza con respecto a la posición representada en la fig. 8 alrededor de unos 80º.

Claims (12)

1. Máquina herramienta para la mecanización de una pieza a elaborar (20) en forma de barra, con un porta útil (26) así como con un primer (14) y unos segundos (54, 56, 58) dispositivos de sujeción para el alojamiento de la pieza a elaborar (20), para lo cual el segundo dispositivo de sujeción (54, 56, 58) se alinea en una posición de trabajo coaxialmente con respecto al primer dispositivo de sujeción (14) y se sitúa de forma giratoria alrededor de un eje vertical (46) con respecto a un eje longitudinal (17) de la pieza a elaborar (20), caracterizada porque, el segundo dispositivo de sujeción (54, 56, 58) es desplazable alrededor del eje vertical (46), el segundo dispositivo de sujeción (54, 56 58) para conseguir un movimiento giratorio se dispone excéntrico con respecto al eje vertical (46), el segundo dispositivo de sujeción (54, 56, 58) se sitúa en un soporte giratorio (44) alrededor de un eje vertical (46), el eje vertical (4b) no corta al eje longitudinal (17).

2. Máquina herramienta según la reivindicación 1, caracterizada porque, un segundo dispositivo de sujeción (54, 56, 58) puede girar o desplazarse como mínimo de 180º.

3. Máquina herramienta según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque, sobre el soporte (44) se ha dispuesto como mínimo además otro dispositivo de sujeción (54, 56, 58) excéntrico al eje vertical 46, de modo que otro de los dispositivos de sujeción (54, 56, 58), girando el soporte (44) puede trasladarse alrededor del eje vertical (46) en una posición coaxial con respecto al primer dispositivo de sujeción (14).

4. Máquina herramienta según la reivindicación 3, caracterizada porque, los otros dispositivos de sujeción (54, 56, 58) pueden proyectarse indistintamente como luneta (56), como pinola (54) o bien como soporte de mordaza de apriete (58).

5. Máquina herramienta según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque, el primer dispositivo de sujeción (14), en comparación con la máquina herramienta (10) se han dispuesto fijo, en tanto que el segundo de los dispositivos (54, 56, 58) es desplazable paralelamente con respecto al eje longitudinal (17) de la pieza a elaborar (20).

6. Máquina herramienta según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque, el primer dispositivo de sujeción (14) se ha proyectado como husillo de torno.

7. Máquina herramienta según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque, un bastidor móvil (32) en el que se ha fijado de forma orientable, alrededor de un eje de giro (40) un porta útil giratorio (26) alrededor de un eje de usillo (42), para lo cual el eje de giro (40) se ha dispuesto verticalmente tanto con respecto al eje del husillo (42) como también con respecto a un eje longitudinal (17) de la pieza a elaborar (20).

8. Máquina herramienta según la reivindicación 7, caracterizada porque, el eje de giro (40) se ha dispuesto de forma que no interfiera con el eje del husillo (42).

9. Máquina herramienta según una de las reivindicaciones de 1 a 6, caracterizada porque, un bastidor móvil (32) en el que se ha fijado de forma orientable, alrededor de un eje de giro (40), un porta útil giratorio (26) alrededor de un eje de husillo (42), en donde el eje de giro se ha dispuesto verticalmente y sin interferir con el eje del husillo.

10. Máquina herramienta según una de las reivindicaciones de 7 a 9, caracterizada porque, el husillo (26) puede girar recorriendo un ángulo mínimo de 90º.

11. Máquina herramienta según una de las reivindicaciones de 7 a 10, caracterizada porque, el porta útil (26) preferentemente junto con un dispositivo de accionamiento (28) se alojan en una caja de husillo (30), y porque el eje de giro (40), a la altura del anterior presenta una mitad del alojamiento para la herramienta (24), que discurre preferentemente a la altura del cuarto anterior, de la caja del husillo.

12. Procedimiento para el mecanizado de una pieza en forma de barra (20) utilizando una máquina herramienta (10) que dispone de un porta útil (26) así como de un primer (14) y unos segundos (54, 56, 58) dispositivos para alojamiento de una pieza a elaborar (20), caracterizado por los siguientes pasos:

a) Colocación de la pieza a elaborar (20) en el primer dispositivo de sujeción (14) y en los segundos de estos dispositivos (54, 56 58), para lo cual los segundos (54, 56, 58) se alinean coaxialmente con respecto al primer dispositivo de sujeción.

b) Mecanizado de la pieza a elaborar (20) con una herramienta (22), que se ha colocado en el órgano de alojamiento (24) dispuesto en el porta útil (26).

c) Corte de la pieza a elaborar en una posición entre el primer dispositivo de sujeción (14) y los segundos dispositivos (54, 56, 58) o bien deslizar fuera del dispositivo la pieza (20) situada en el primer dispositivo de sujeción (14).

d) Girar y orientar el segundo dispositivo de sujeción (54, 56, 58), alrededor de un eje vertical (46) con respecto al eje longitudinal (17) de la pieza a elaborar (20).

e) Mecanizado de la pieza a elaborar (20) alojada en el segundo dispositivo de sujeción (54, 56, 58).