ES2314953T3 - Maquina herramienta. - Google Patents
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Abstract
Máquina herramienta para la mecanización de piezas de trabajo (22), con tres ejes lineales de control numérico NC, ortogonales entre sí, a saber, un eje horizontal X, un eje horizontal Y y un eje vertical Z, con una bancada de máquina (10), que presenta en el eje X, a distancia, dos paredes laterales (12) dirigidas verticalmente hacia arriba, con un puente (28) desplazable, guiado arriba en las paredes laterales (12) en el eje Y, con un carro Z dispuesto en el centro, con relación a las paredes laterales (12), en el puente (28), que es desplazable en el eje Z y que lleva un husillo de herramienta (46), con una unidad de guía X (14) dispuesta sobre la bancada de la máquina (10), con una instalación de soporte (16, 18, 20) de la pieza de trabajo desplazable sobre la unidad de guía X y con un porta-herramientas dispuesto en el husillo de la herramienta (46), caracterizada porque el eje del husillo de la herramienta (46) corta el eje Z y porque el husillo de la herramienta (46) es giratorio por control numérico NC alrededor de un eje (eje C) que coincide con el eje Z, a cuyo fin el carro Z (36) está alojado en el puente (28) de forma giratoria alrededor de este eje C.
Description
Máquina herramienta.
La invención se refiere a una máquina
herramienta para la mecanización de piezas de trabajo con dos ejes
lineales de control numérico NC, ortogonales entre sí
Para la mecanización de piezas de trabajo,
especialmente para la mecanización fina en máquinas rectificadoras,
se tiene en cuenta la forma de las piezas de trabajo a mecanizar a
través del número y disposición de los ejes controlables de forma
regulada. Para la rectificación redonda de piezas de trabajo
simétricas rotativas son suficientes, de una manera similar a las
máquinas giratorias sencillas, dos ejes lineales, que pueden
generar junto con un eje rotativo de la pieza de trabajo y del
husillo de herramienta a rotar unos contornos simétricos rotativos.
Para la mecanización, especialmente la mecanización de rectificación
de piezas de trabajo, que están configuradas no simétricas
rotatorias al eje medio de la pieza de trabajo, se emplean, en
general, máquinas herramientas, que presentan tres ejes lineales
ortogonales entre sí, que colocan el husillo de la herramienta en
el espacio con relación a la pieza de trabajo, y presentan dos ejes
rotativos, que determinan la posición de la herramienta,
especialmente de la herramienta rectificadora en el punto de ataque
de la herramienta en otros dos ángulos de ajuste con respecto a la
pieza de trabajo. En casos especiales, para la producción de
superficies de forma libre, por razones de accesibilidad del lugar
de mecanización con los ejes principales de la máquina
herramientas, se utiliza adicionalmente un tercer eje rotativo.
El gasto técnico en la formación de una máquina
herramienta de este tipo se incrementa con el número de los ejes
que colaboran entre sí durante la mecanización. Los ejes lineales
deben estar alineados en su ortogonalidad mutua y los ejes
rotativos deben estar alineados en su posición axial con respecto a
los ejes lineales con máxima precisión. Tal precisión se puede
mantener en la construcción y ajuste de la máquina con las
tolerancias necesarias. Sin embargo, son más difíciles de dominar
aquellas desviaciones que se producen durante el funcionamiento de
la máquina herramienta. Tales desviaciones pueden ser provocadas
térmicamente a través de diferente calentamiento de zonas
individuales de la máquina y también a través de deformación bajo
la influencia de diferentes pesos de la pieza de trabajo o de
diferentes fuerzas de mecanización. Tales errores solamente se
pueden compensar aproximadamente a través de medición y corrección.
Esto conduce a resultados tanto mejores cuanto menos ejes están
afectados por las influencias condicionadas por el funcionamiento.
En particular, tal compensación es posible cuando se mecanizan
siempre las mismas piezas de trabajo. Con un número mayor de ejes y
con una aplicación universal para diferentes piezas de trabajo,
apenas se puede realizar tal corrección de errores.
En las máquinas herramientas conocidas se
conectan, en general, el soporte de la pieza de trabajo y el
soporte de la herramienta en un lado y fuera del centro por medio de
un montante de la máquina. Un estante de este tipo reacciona a un
calentamiento unilateral o a una carga fundamentalmente con flexión.
Esta situación es más favorable en máquinas de pórtico, por ejemplo
en máquinas Gantry, porque la disposición de montante se encuentra
a ambos lados del espacio de mecanización y simétricamente a una
extensión de la máquina. En este caso, todos los tres ejes lineales
se encuentran en un puente que soporte el husillo de la herramienta.
Este puente se apoya, en efecto, simétricamente a ambos lados del
lugar de mecanización, pero el husillo de la herramienta es
desplazable en el puente entre los puntos de apoyo, de manera que
con ello se pueden generar de nuevo fuerzas de peso asimétricas y
fuerzas de mecanización. Tampoco se puede excluir una carga térmica
asimétrica del puente.
Se conoce a partir del documento DE 42 12 175 A1
una máquina de torno, en la que una bancada de máquina presenta dos
paredes laterales dirigidas hacia arriba, distanciadas verticalmente
en el eje X, sobre las que es desplazable un puente en el eje Y.
En este puente es desplazable por medio de un carro en cruz el
husillo de la pieza de trabajo en el eje horizontal X y en el eje
vertical Z. La herramienta está dispuesta fija estacionaria en la
bancada de la máquina. El peso del husillo de la pieza de trabajo y
de la pieza de trabajo así las fuerzas de mecanización actúan en el
puente en la dirección de forma asimétrica y su punto de ataque en
el puente se desplaza en la dirección X durante el proceso de
mecanización.
La invención tiene el cometido de crear una
máquina herramienta para la mecanización de piezas de trabajo, en
la que se reducen al mínimo errores de mecanización a través de
influencias térmicas y/o fuerzas de peso y fuerzas de mecanización
durante el funcionamiento de la máquina.
Este cometido se soluciona de acuerdo con la
invención por medio de una máquina herramienta con las
características de la reivindicación 1 de la patente.
Las realizaciones ventajosas de la invención se
indican en las reivindicaciones dependientes.
La máquina herramienta de acuerdo con la
invención para la mecanización de piezas de trabajo se configura de
una manera preferida como máquina rectificadora.
Para mantener al mínimo las deformaciones
provocadas a través de influencias térmicas y a través de fuerzas
de peso y fuerzas de mecanización, en la máquina herramienta de
acuerdo con la invención tiene importancia que tanto la estructura
de la máquina herramienta como también las fuerzas que se producen
durante el funcionamiento están configuradas lo más simétricas al
centro posible. El husillo de la herramienta está dispuesto en un
puente, que es desplazable en el eje Y. En este puente, el husillo
de la herramienta está dispuesto simétrico al centro con relación
al eje X. En el eje X, el husillo de la herramienta no es
desplazable, de manera que permanece siempre en esta disposición
central en el puente. El eje X para la mecanización está configurado
como eje de soporte de la pieza de trabajo y está dispuesto en la
bancada de la máquina, sobre la que se apoya masivamente la unidad
de guía X para la instalación de soporte de la pieza de trabajo, de
manera que el peso de la pieza de trabajo y las fuerzas de
mecanización que actúan sobre la pieza de trabajo no conducen a
ninguna deformación.
Si se equipa la máquina herramienta
adicionalmente a los tres ejes lineales ortogonales entre sí,
todavía con ejes rotativos, como es ventajoso especialmente para
máquinas rectificadoras de aplicación universal, entonces se
disponen también estos ejes rotativos de tal forma que éstos
perjudican lo menos posible la simétrica central general de la
máquina herramienta.
Un eje rotativo, el llamado eje C, está
configurado de manera que coincide con el eje vertical Z. El
husillo de la herramienta se puede girar con su eje, que corta el
eje Z, alrededor de este eje C, para ajustar de una manera
controlada el ángulo de ataque de la herramienta con respecto a la
pieza de trabajo.
El alojamiento giratorio del eje C está
integrado en el puente, a cuyo fin el carro Z está alojado de forma
giratoria en el puente alrededor de este eje C. El carro Z está en
el eje C y es desplazable verticalmente, por razones de simétrica,
con preferencia coaxialmente en el centro en el eje C. La masa del
eje C rotativo se reduce de esta manera, puesto que a tal fin no es
necesaria una carcasa axial separada. La masa del eje rotativo X no
tiene que moverse, además, verticalmente. La guía y el accionamiento
del carro Z se pueden girar al mismo tiempo en este caso alrededor
de eje C, de manera que el husillo de la herramienta montado en la
parte inferior del carro Z mantiene siempre la misma posición
relativa con respecto al carro Z. Un husillo giratorio desplazable
coaxialmente se conoce, por ejemplo, a partir del documento DE 198
58 667 A1.
En una forma de realización ventajosa, en las
paredes laterales de la bancada de la máquina están previstas
aberturas, a través de la cuales está conducida la guía X dispuesta
en la bancada de la máquina. De esta manera es posible poner a
disposición una vía de desplazamiento grande en el eje X, por
ejemplo para piezas de trabajo extendidas alargadas en este eje,
sin que la distancia libre en la dirección X debe incrementarse en
una medida correspondiente pata las guías Y que llevan el puente. El
apoyo de las masas del puente y del husillo de la herramienta que
se desplazan en la parte superior sobre el carro lateral se
distribuye en este caso de forma simétrica al centro sobre cuatro
columnas, a saber, en cada caso las dos columnas de cada pared
lateral que permanecen a ambos lados de la abertura. Sin tener que
modificar la estructura de la máquina, en esta forma de realización
se pueden prolongar las dimensiones de la máquina en el eje X de
acuerdo con el cometido de mecanización respectivo.
Para no cargar asimétricamente tampoco el apoyo
del puente en su dirección de desplazamiento Y, con preferencia el
carro Z, que lleva el husillo de la herramienta, está dispuesto con
relación a este eje Y en el centro del puente. De esta manera, de
una manera independiente del peso del husillo de la herramienta y
de las fuerzas de mecanización que actúan sobre el husillo de la
herramienta, no se producen momentos de basculamiento sobre el
puente y su guía Y.
Para poder mecanizar piezas de trabajo, que son
al menos en partes simétricas rotatorias y que, dado el caso, están
extendidas a largadas en este eje de rotación, con preferencia se
configura un eje rotativo, el llamado eje A de manera que coincide
con el eje X. Esto significa que la pieza de trabajo es giratoria
en la instalación de sujeción de la pieza de trabajo alrededor de
este eje A que coincide con el eje lineal X. El lugar a mecanizar
en cada caso de la pieza de trabajo puede ser girado por medio del
eje A hacia la herramienta de mecanización. La posición de la pieza
de trabajo en el eje X está garantizada en este caso, de tal manera
que este lugar de mecanización se coloca siempre en el centro en la
máquina entre las paredes laterales.
Se puede realizar un tercer eje rotativo porque
el husillo de la herramienta está alojado de forma giratoria
alrededor de un eje horizontal, el llamado eje B, que se encuentra
en un plano ortogonal al eje Z.
De una manera preferida, el husillo de la
herramienta está dispuesto en el carro Z de tal manera que una
herramienta, retenida en el husillo de la herramienta, está alineada
axialmente con el eje Z y especialmente con el eje rotativo C. De
esta manera, se puede modificar el ángulo de ataque de la
herramienta en el eje C y, dado el caso, en el eje B, sin que se
desplace el punto de mecanización, es decir, el punto de ataque de
la herramienta en la pieza de trabajo fuera de la posición central
en la máquina.
Es ventajoso configurar la bancada de la máquina
y las paredes laterales de una sola pieza como componentes fundidos
de mineral. De esta manera resulta un proceso térmico esencialmente
las lento y uniforme y se garantiza una amortiguación alta de las
vibraciones de la bancada de la máquina.
A continuación se explica en detalle la
invención con la ayuda de un ejemplo de realización representado en
el dibujo. En este caso:
La figura 1 muestra una vista frontal de la
máquina herramienta, y
La figura 2 muestra una vista lateral en la
sección vertical.
\newpage
En el ejemplo de realización representado en el
dibujo, se muestra una máquina herramienta, que está configurada
como máquina rectificadora.
La máquina herramienta presenta una bancada de
máquina 10, que se extiende en la dirección del eje X. En los dos
extremos de la bancada de la máquina 10, que están distanciados
entre sí en la dirección X, están dispuestas en cada caso unas
paredes laterales 12 dirigidas verticalmente hacia arriba. La
bancada de la máquina 10 y las paredes laterales 12 están
fabricadas en una sola pieza como componentes fundidos de
minerales.
Sobre el lado superior de la bancada de la
máquina 10 está fijada una unidad de guía X que se extiende
horizontalmente en el eje X, que se apoya sobre toda su longitud a
través de la bancada de la máquina 10. Sobre la unidad de guía X
está dispuesta de forma desplazable, bajo control numérico NC, en el
eje X una instalación de soporte de piezas de trabajo. La
instalación de soporte de piezas de trabajo está constituida, en el
ejemplo representado, por una mesa de piezas de trabajo 16 alojada
de forma desplazable sobre la unidad de guía X, sobre la que están
dispuestas una unidad de retención de piezas de trabajo 18 y un
cabezal móvil 20. Una pieza de trabajo 22 puede ser retenida en la
unidad de retención de piezas de trabajo 18 con eje que se extiende
en dirección X y se apoya en su extremo opuesto a través del cabezal
móvil. La unidad de retención de piezas de trabajo 18 presenta un
accionamiento giratorio, el llamado eje A, a través del cual la
pieza de trabajo es giratoria bajo control numérico NC alrededor de
su eje paralelo al
eje X.
eje X.
Las dos paredes laterales 12 presentan en su
zona inferior que se conecta en la bancada de la máquina en cada
caso una abertura 24. Las aberturas 24 están alineadas con la unidad
de guía X y están configuradas en la dirección horizontal Y
perpendicular al eje X de forma simétrica a la guía X. La unidad de
guía X puede pasar a través de las aberturas 24, de manera que
también las piezas de trabajo 22 extendidas alargadas en dirección
X pueden ser recibidas en la instalación de soporte de la pieza de
trabajo y pueden ser conducidas a través de las aberturas 24, cuya
vía de desplazamiento lineal es mayor en dirección X que la
distancia interior libre de las paredes laterales 12.
Sobre las superficies marginales horizontales
superiores de las paredes laterales 12 que se extienden en
dirección Y están dispuestas unas guías Y 26. Sobre estas guías Y 26
está alojado un puente 28 de forma desplazable en el eje Y. El
puente 28 cubre el espacio interior de la máquina entre las paredes
laterales 12 en la dirección X y refuerza las paredes laterales 12
en sus bordes superiores libres opuestos en dirección X. El puente
28 es desplazable bajo control numérico por medio de un motor de
accionamiento 32 dispuesto en una pared trasera de la máquina 30 y
un husillo 34 en el eje Y.
En el centro de la superficie, es decir, tanto
con respecto a la dirección X como también con respecto a la
dirección Y en el centro del puente 28 está previsto un carro Z 36.
El carro Z 36 está guiado en un casquillo 38 en el eje Z vertical.
En el casquillo 38 es desplazable verticalmente, bajo control
numérico, el carro Z por medio de un motor de accionamiento 40 y un
husillo 42. El casquillo 38 está alojado de forma no desplazable
axialmente en el puente 28 y de forma giratoria bajo control
numérico alrededor de un eje vertical. Este eje de giro vertical
del casquillo 38, el llamado eje C, coincide con el eje Z.
En el extremo del carro Z, que se proyecta hacia
abajo desde el casquillo 38 y el puente 28 está fijada una
abrazadera 44 que se distancia radialmente. En esta abrazadera 44
está alojado de forma giratoria un husillo de herramienta 46 sobre
una articulación giratoria 48. El eje de giro de la articulación
giratoria 48 se extiende fuera del centro con respecto al eje Z o
al eje C en un plano horizontal ortogonal al eje Z. El eje de giro
de la articulación giratoria 48 forma un tercer eje rotativo, el
llamado eje B.
El husillo de la herramienta 46 es accionado a
través de un motor de husillo coaxial 50 y presenta en su extremo
un porta-herramientas, en el que se puede retener
una herramienta 52, en el ejemplo de realización representado una
herramienta rectificadora.
Para la mecanización de rectificación de la
pieza de trabajo 22, se coloca ésta con la instalación de soporte
de la pieza de trabajo en el eje X, de manera que el lugar a
mecanizar en cada caso de la pieza de trabajo 22 se coloca en el
eje X en el centro entre las paredes laterales 12. La herramienta de
mecanización 52 se ajusta por medio del movimiento del puente 28 en
el eje Y y por medio del movimiento del carro Z en el eje Z. A
través de la rotación de la pieza de trabajo 22 alrededor del eje A
se dirige la zona periférica a mecanizar de la pieza de trabajo 22
de retorno a la herramienta 52. A través de la rotación del
casquillo 38 alrededor del eje C se coloca el eje del husillo de la
herramienta 46 y, por lo tanto, de la herramienta 52 en el plano
X-Y. A través de la rotación del husillo de la
herramienta 46 alrededor del eje B de la articulación giratoria 48
se puede ajustar, además, el ángulo de inclinación del husillo de la
herramienta 16 y, por lo tanto, de la herramienta 52 con relación
al plano X-Y. A través de la disposición de la
articulación giratoria 48 y de la fijación del husillo de la
herramienta 46 fuera del eje Z se consigue que la herramienta 52 y,
por lo tanto, el punto de mecanización en la pieza de trabajo 22 se
encuentre a nivel en el eje Z y el eje C, respectivamente, de una
manera independiente de la rotación del husillo de la herramienta 46
alrededor del eje C. La distancia libre de las paredes laterales 12
en la dirección X permite una rotación del husillo de la
herramienta 46 dispuesto horizontalmente de 360º alrededor del eje
C.
- 10
- Bancada de la máquina
- 12
- Paredes laterales
- 14
- Unidad de guía X
- 16
- Mesa de piezas de trabajo
- 18
- Unidad de sujeción de piezas de trabajo
- 20
- Cabezal móvil
- 22
- Pieza de trabajo
- 24
- Abertura
- 26
- Guías-Y
- 28
- Puente
- 30
- Pared trasera de la máquina
- 32
- Motor de accionamiento
- 34
- Husillo
- 36
- Carro Z
- 38
- Casquillo
- 40
- Motor de accionamiento
- 42
- Husillo
- 44
- Abrazadera
- 46
- Husillo de herramienta
- 48
- Articulación giratoria
- 50
- Motor de husillo
- 52
- Herramienta
Claims (9)
1. Máquina herramienta para la mecanización de
piezas de trabajo (22), con tres ejes lineales de control numérico
NC, ortogonales entre sí, a saber, un eje horizontal X, un eje
horizontal Y y un eje vertical Z, con una bancada de máquina (10),
que presenta en el eje X, a distancia, dos paredes laterales (12)
dirigidas verticalmente hacia arriba, con un puente (28)
desplazable, guiado arriba en las paredes laterales (12) en el eje
Y, con un carro Z dispuesto en el centro, con relación a las
paredes laterales (12), en el puente (28), que es desplazable en el
eje Z y que lleva un husillo de herramienta (46), con una unidad de
guía X (14) dispuesta sobre la bancada de la máquina (10), con una
instalación de soporte (16, 18, 20) de la pieza de trabajo
desplazable sobre la unidad de guía X y con un
porta-herramientas dispuesto en el husillo de la
herramienta (46), caracterizada porque el eje del husillo de
la herramienta (46) corta el eje Z y porque el husillo de la
herramienta (46) es giratorio por control numérico NC alrededor de
un eje (eje C) que coincide con el eje Z, a cuyo fin el carro Z
(36) está alojado en el puente (28) de forma giratoria alrededor de
este eje C.
2. Máquina herramienta de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque las paredes laterales
(12) presentan en cada caso una abertura (24), a través de la cual
se conduce la unidad de guía X (14).
3. Máquina herramienta de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque el carro Z está
dispuesto en el centro del puente (28) también con relación al eje
Y.
4. Máquina herramienta de acuerdo con las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pieza de
trabajo (22) en la instalación de soporte (16, 18, 20) de la pieza
de trabajo es giratoria por control numérico NC alrededor de un eje
A que coincide con el eje X.
5. Máquina herramienta de acuerdo con las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el husillo
de herramienta (46) está alojado de forma giratoria alrededor de un
eje horizontal B, que está en un plano ortogonal al eje Z.
6. Máquina herramienta de acuerdo con las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque una
herramienta (52), retenida en el porta-herramientas
del husillo de herramienta (46) se encuentra esencialmente en el eje
Z.
7. Máquina herramienta de acuerdo con la
reivindicación 6, caracterizada porque la distancia libre de
las paredes laterales (12) en la dirección X permite una rotación
del husillo de herramienta de 360º alrededor del eje C.
8. Máquina herramienta de acuerdo con las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la bancada
de la máquina (10) y las paredes laterales (12) forman un
componente fundido de mineral de una sola pieza.
9. Máquina herramienta de acuerdo con las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la máquina
herramienta está configurada como máquina de rectificación.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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ID=38109922
Family Applications (1)
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Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
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