ES2555115T3 - Procedimiento para la mecanización de una zona superficial de un anillo de rodamiento y anillo de rodamiento así como rodamiento - Google Patents

Procedimiento para la mecanización de una zona superficial de un anillo de rodamiento y anillo de rodamiento así como rodamiento Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la mecanización sin arranque de virutas de una zona de la superficie (4, 6) de un anillo de rodamiento (3), en el que - el anillo de rodamiento (3) se desplaza en rotación con relación a dos herramientas (7), que presentan, respectivamente, una punta de herramienta, - las puntas de herramienta (16) de las dos herramientas (7) son guiadas a partir de diferentes posiciones de partida en movimiento opuesto entre sí con respecto a la zona de la superficie (4, 6) del anillo de rodamiento rotatorio (3) sobre la zona de la superficie (4, 6) y en este caso son prensadas con una fuerza de presión de apriete contra la zona de la superficie (4, 6), de manera que sobre la zona de la superficie (4, 6) se configura por cada punta de la herramienta (16) una curva de la vía (27, 28) en forma de línea helicoidal o en forma de espiral, de tal manera que las curvas de la vía (27, 28) se solapan por secciones y se cruzan varias veces entre sí en la zona de solape (26).

Description

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la punta de la herramienta 16 y la vía de rodadura 4. La presión de transporte puede ser aproximadamente 20 bares y más. De esta manera se puede generar una separación al menos parcial entre la punta de la herramienta 16 y la vía de rodadura 4 en forma de flotación. A tal fin, la punta de la herramienta 16 debe ser atacada por la corriente desde la dirección principal de la marcha, que resulta a partir de la rotación del alojamiento de la pieza de trabajo 1 y desde la dirección secundaria de la marcha, que resulta a partir del avance de la herramienta 7, con una película de medio cerrada y libre de burbujas así como lo más densa y resistente a la presión posible sobre la vía de rodadura 4
o bien sobre la superficie de entrada 6 del anillo de rodamiento 3. La dirección del flujo de la película de medio debe ser tal que la circulación y la turbulencia generadas por la punta de la herramienta 16, que representan al mismo tiempo una zona de baja presión, incide en contra de la dirección de la marcha. Al medio utilizado, normalmente un medio de refrigeración y/o de lubricación a base de aguase pueden añadir en la porción de aceite aditivos que elevan la estabilidad de la presión del medio. Sin embargo, la porción de agua debe predominar para garantizar una disipación óptima del calor desde la punta de la herramienta 16.
Para un ataque de la corriente óptimo de la punta de la herramienta 16 puede ser óptimo seleccionar una realización integrada en la herramienta 7 para el medio de refrigeración y/o de lubricación, que es alimentado en el lado de la máquina a través del alojamiento de la herramienta 8 y el medio se conduce el medio a través de la herramienta 7 a la posición deseada con relación a la punta de la herramienta 16. Para alcanzar una película suficiente de los medios sobre la pieza de trabajo pueden ser necesarias varias salidas del chorro de medios.
Con la herramienta 7 descrita anteriormente, en combinación con una instalación de refrigeración y/o de lubricación adecuada para el caso de una superficie solamente rectificada y superficie no cepillada se puede conseguir un recorrido de deslizamiento de la punta de la punta de la herramienta 16 sobre el anillo de rodamiento 3 de aproximadamente 100 km hasta la estampación de un aplanamiento de la punta de la herramienta 16, que repercute de manera no tolerable ya sobre la configuración de las tensiones propias de presión. De acuerdo con ello, debe seleccionarse otra zona de la punta de la herramienta 16 para el contacto con la vía de rodadura 4 o bien de la superficie de entrada 6 o la punta de la herramienta 16 deben sustituirse. Un cambio de la punta de la herramienta 16 es posible entonces con un gasto comparativamente reducido, cuando durante el cambio se mantiene la tensión previa del elemento elástico 19. En el caso de cambio de la punta de la herramienta 16 no se descompone la parte de la cabeza 11 de la herramienta 7 y no se expande el elemento elástico 19. De esta manera, no tiene importancia una nueva calibración de la tensión previa del elemento elástico 19 después del cambio de la punta de la herramienta 16. Esto es posible, por ejemplo, cuando el soporte de la punta de la herramienta 16 no está conectado fijamente con el primer cojinete de fricción axial 18 y se puede extraer fuera de la carcasa 14. En este caso, se recomienda un seguro contra pérdida, que impide una caída imprevista del soporte de la punta 15 fuera de la carcasa 14.
La máquina de mecanización está diseñada de tal forma que desplaza en rotación el anillo de rodamiento 3, de tal manera que la vía de rodadura 4 o bien su superficie de entrada 6 presenta con relación a la punta de la herramienta 16 una velocidad de por ejemplo 50 m/min. y 150 m/min, con preferencia 120 m/min. El avance de la herramienta 7 se realiza transversalmente a la dirección circunferencial del anillo de rodamiento 3 y puede tener, por ejemplo, desde 0,05 mm/revolución hasta 0,15 mm/revolución. En este caso, respectivamente, se hace referencia a la rotación del anillo de rodamiento 3. Para la fuerza de presión de apriete, con la que la punta de la herramienta 16 es presionada contra la vía de rodadura 4 o contra la superficie de entrada 6 del anillo de rodamiento 3, se pueden aplicar, por ejemplo, valores entre 250 y 750 N, cuando como punta de la herramienta 16 se utiliza una semi-esfera de diamante con un diámetro de 6 mm. A través de la mecanización con la punta de la herramienta 16 se puede reducir la rugosidad de la vía de rodadura 4 ya antes de la mecanización fina o de la superficie de entrada 6 del anillo de rodamiento 3 desde, por ejemplo, Ra 0,45 hasta Ra 0,15 o desde Ra 0,30 hasta Ra 0,05.
Con la máquina de mecanización se pueden generar en el anillo de rodamiento 3 tensiones propias de presión de hasta 1000 MPa hasta 500 micrómetros de profundidad con un máximo de 100 a 200 micrómetros de profundidad. La profundidad se calcula en este caso a partir de la superficie del anillo de rodamiento 3. Cuanto mayor es el diámetro de la punta de la herramienta 16, tanto mayor es la profundidad alcanzable. Cuanto mayor es la fuerza de presión de apriete utilizada, tanto mayores son las tensiones propias de presión que se pueden generar. En efecto, se pueden conseguir valores más altos que 1000 MPa, pero la duración de vida útil del producto no es tolerable.
Para posibilitar una colocación precisa de la punta de la herramienta 16 sobre la vía de rodadura 4 o la superficie de entrada 6 del anillo de rodamiento 3, se puede prever para la instalación respectiva por primera vez de la máquina de mecanización en una forma de realización del anillo de rodamiento 3 un dispositivo de aplicación por láser para marcar un lugar de la vía de rodadura 4 o de la superficie de entrada 6 del anillo de rodamiento 3, en el que se apoya la punta de la herramienta 16, Sobre la base de la función calculada de esta manera se puede realizar un ajuste de la herramienta, que se puede mantener para la mecanización de otros anillos de rodamiento 3 de la misma forma de realización. El dispositivo de aplicación por láser puede estar colocado especialmente en la pieza de la cabeza 11 de la herramienta 7.
Con la herramienta 7 se puede procesar la vía de rodadura 4 o la superficie de arranque 6 del rodamiento 3. Cono se representan en la figura 1, a tal fin se posicionan dos herramientas 7, de tal manera que sus puntas de la
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posición respectiva y la carga máxima que aparece sobre la vía de rodadura 4. Todas las zonas de la vía de rodadura 4, dentro de las cuales la relación de carga se encuentra, en general por encima de un valor mínimo predeterminado, se asocian a la zona de carga principal 23. El valor mínimo para la relación de la carga puede ser, por ejemplo 0,5 o 0,8 restrictivo.
En función de la mecanización realizada en cada caso, la vía de rodadura se puede dividir en una zona de mecanización 24, dos zonas de mecanización sencilla 25 y una zona de mecanización doble 26. Las dos zonas de mecanización sencilla 25 están dispuestas en la proximidad de los extremos axiales de la vía de rodadura 4 y forman axialmente la zona de mecanización doble 26. Toda la extensión axial de las dos zonas de mecanización sencilla 25 y de la zona de mecanización doble 26 da como resultado la zona de mecanización 24. En las dos zonas de mecanización sencilla 25 se aplica, respectivamente, una de las dos puntas de las herramientas 16 y entonces se mueve sobre la otra zona de mecanización sencilla 25. Sin embargo, la punta de la herramienta respectiva 16 no sobresale hasta la otra zona de mecanización sencilla 25 respectiva, sino que se eleva previamente desde la vía de rodadura 4. La zona de mecanización doble 26 es procesada con ambas puntas de la herramienta 16 y como resultado tiene lugar una mecanización doble de la vía de rodadura 4 dentro de la zona de mecanización doble 26.
Puesto que es necesaria una mecanización cuidadosa de la vía de rodadura 4 especialmente dentro de la zona de carga principa 23l, se configura la mecanización de tal manera que la zona de mecanización doble 26 incluye totalmente la zona de carga principal 23 de la vía de rodadura 4.
Después de la mecanización con las dos herramientas 7, cuando la mecanización está dirigida solamente a la consecución de tensiones propias de presión, la vía de rodadura 4 del anillo de rodamiento 3 es cepillada. De esta manera se puede modificar la rugosidad a otro nivel que el conseguido a través de la mecanización y especialmente se puede eliminar pistas de mecanización no deseadas. Tales pistas de mecanización son en particular arañazos pequeños o roturas mínimas, que pueden aparecer a través de la inclusión de partículas entre las puntas de la herramienta 16 y la pista de rodadura 4. Puesto que en este caso solamente se realiza una erosión muy reducida de material, la distribución de las tensiones propias de presión se modifica sólo en una medida no esencial. En lugar del cepillado se pueden emplear también otros procedimientos con erosión más reducida del material, como por ejemplo rectificado deslizante.
La figura 4 muestra una representación esquemática de tres variantes del posicionamiento y de la alineación angular de las dos herramientas 7 con relación al anillo de rodamiento 3. Se representan, respectivamente, la vía de rodadura 4 y los dos soportes de las puntas 15 con las puntas de la herramienta 16. El plano de avance se extiende, respectivamente, perpendicular al plano del dibujo, de manera que la tendencia de los soportes las puntas 15 no son visibles en el plano de avance en la figura 5. Sin embargo, en todas las tres variantes, la inclinación descrita anteriormente de los ejes longitudinales 12 de las piezas de cabeza 11 y, por lo tanto, de los soportes de las puntas 15 están presentes en el plano de avance.
En la variante representada anteriormente en la figura 4, no está prevista ninguna inclinación de los soportes de las puntas 15, de manera que éstas están orientadas con respecto a la dirección circunferencial del anillo de rodamiento 3 perpendicularmente a la vía de rodadura 4.
En la variante representada en el centro en la figura 4, los soportes de las puntas 15 están inclinados en contra del sentido de giro del anillo de rodamiento 3, de manera que resulta en la dirección circunferencial un movimiento de reapriete de los soportes de las puntas 15 con las puntas de la herramienta 16.
En la variante representada en la parte inferior en la figura 4, los soportes de las puntas 15 están inclinados de manera similar a la variante representada en el centro en contra del sentido de giro del anillo de rodamiento 3, de manera que resulta en la dirección circunferencial un movimiento de reapriete de los soportes de las puntas 15 con las puntas de la herramienta 16. La geometría de la variante representada en el centro y de la variante representada en la parte inferior es muy similar. En la variante representada en la parte inferior, la inclinación de los soportes de las puntas 15 se realiza en contra del sentido de giro del anillo de rodamiento 3, pero no a través de una articulación correspondiente de los soportes de las puntas 15, son a través de un desplazamiento lineal de los soportes de las puntas 15 sin un movimiento angular. La variante representada en la parte inferior se emplea especialmente cuando los soportes de las puntas 15 deben inclinarse en contra del sentido de giro del anillo de rodamiento 3, pero a tal fin no existe ningún mecanismo de articulación. Además, la variante inferior posibilita una regulación muy precisa del ángulo de inclinación de los soportes de las puntas 15 con relación al anillo de rodamiento 3 a través de la lectura de una escala lineal durante el desplazamiento de los soportes de las puntas 15.
La figura 5 muestra una representación muy ampliada e idealizada de un patrón de curvas de la trayectoria 27, 28 que son configuradas por las puntas de herramienta 16 de las dos herramientas 7 durante la mecanización sobre la vía de rodadura 4 del anillo de rodamiento.3. Por razones de claridad se representa de forma esquemática en la parte superior izquierda de la figura 5, además, la situación de mecanización. Las curvas de la trayectoria 27, 28se representan sobre un desarrollo de la vía de rodadura 4, de manera que para facilitar la representación se ha seleccionado una vía de rodadura 4 de forma cilíndrica. La relación entre la vía de rodadura 4 representada acodada
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y la geometría de la vía de rodadura 4 sobre el anillo de rodamiento 3 se ilustra a través de un desarrollo parcial de la vía de rodadura 4 representado por encima del patrón de curvas de la trayectoria. Los puntos de las curvas de la trayectoria 27, 28 en los dos extremos de la vía de rodadura acodada 4 están designados con las letras A a O, de manera que se utilizan en cada caso las mismas letras para parejas de puntos, que están directamente adyacentes en la representación no desarrollada. La misma identificación se ha utilizado también en la vía de rodadura 4 parcialmente desarrollada.
Las flechas representadas indican, respectivamente, la dirección del movimiento de la punta de la herramienta 16 respectiva con respecto a la vía de rodadura 4. Para mostrar más claramente las características de las curvas de la trayectoria 27, 28, las curvas de la trayectoria 27, 28 se representan muy distorsionadas. En la dirección de avance de las herramientas 7, las curvas de la trayectoria 27, 28 están muy extendidas y se representan muy aplastadas en la dirección circunferencial del anillo de rodamiento 3. Además, la representación se basa en velocidades de avance exactamente iguales de las dos herramientas 7 y en una velocidad de rotación exactamente constante del anillo de rodamiento 3.
En la parte superior y en la parte inferior del patrón de curvas de la trayectoria de la figura 6 se representan las zonas de mecanización sencilla 25 definidas en detalle en la figura 4. En la zona de mecanización sencilla 25 representada en la parte superior está presente exclusivamente la primera curva de la trayectoria 27, puesto que la vía de rodadura 4 es mecanizada allí exclusivamente por una de las dos herramientas 7. En la zona de mecanización sencilla 25 representada en la parte inferior, está presente exclusivamente la segunda curva de la trayectoria 28, puesto que la vía de rodadura 4 es procesada allí exclusivamente por la otra herramienta 7. En la zona de mecanización doble 26, que está dispuesta entre las dos zonas de mecanización sencilla 25, la vía de rodadura 4 es procesada por ambas herramientas 7.
Por consiguiente, en la zona de mecanización doble 26 están presentes tanto la primera curva de la trayectoria 27 como también la segunda curva de la trayectoria 28. Ambas curvas de la trayectoria 27, 28 tienen, como consecuencia de la superposición del movimiento de avance de las herramientas 7 y del movimiento de rotación del anillo de rodamiento 3, respectivamente, una línea helicoidal, pero con sentido de giro opuesto creciente. Puesto que las dos herramientas 7 inician la mecanización desde extremos axiales opuestos de la vía de rodadura 4 y se cruzan en la proximidad del otro extremo axial respectivo, la primera curva de la trayectoria 27 y la segunda curva de la trayectoria 28 se cruzan dos veces en la zona de mecanización doble 26 durante cada revolución del anillo de rodamiento 3. En la representación idealizada de la figura 6, todos los puntos de cruce se encuentran en dos posiciones circunferenciales fijas. En realidad, las posiciones circunferenciales de los puntos de cruce pueden variar, sin embargo, como consecuencia de la exactitud finita durante la mecanización.
Puesto que las puntas de herramienta 16 de las dos herramientas 7 a lo largo de las curvas de la trayectoria 27, 28 son prensadas en contra de la vía de rodadura 4 del anillo de rodamiento 3, se alisa la vía de rodadura 4 a lo largo de las curvas de la trayectoria 27, 28 con fuerzas de presión de apriete reducidas y sin introducidas ligeramente a presión, de manera que se genera un patrón de muescas correspondiente al patrón de las curvas de la trayectoria 27, 28 sobre la vía de rodadura 4 del anillo de rodamiento 3. Además, en el caso de fuerzas de presión de apriete elevadas a través del prensado de las puntas de la herramienta 6 contra la vía de rodadura 4 se generan localmente tensiones propias de presión en el material del anillo de rodamiento 3, que presentan un tamaño definido y un desarrollo definido de la profundidad. De esta manera, durante la mecanización del anillo de rodadura 3 se configura un patrón de tensiones propias de presión que corresponde al patrón de las curvas de la trayectoria 27, 28 y al patrón de las muescas.
A través de las tensiones propias de presión se puede inhibir una configuración y un incremento de grietas en la zona de la vía de rodadura 4 del anillo de rodamiento 3 y de esta manera se impide un daño del anillo de rodamiento 3 o al menos se retrasa en el tiempo. De este modo, se prolonga la duración de vida útil del anillo de rodamiento 3 y, por lo tanto, también del rodamiento, en el que está integrado el anillo de rodamiento. El patrón de cruces de las curvas de la trayectoria 27, 28, que genera una geometría correspondiente con respecto al desarrollo de las tensiones propias de la presión, tiene como consecuencia que no existe ninguna línea, a lo largo de la cual las tensiones propias de presión son constantes, En su lugar, las tensiones propias de la presión varían en función del lugar, de manera que no existe ninguna dirección preferida característica, por ejemplo, para una formación de grietas.
En cambio, la superficie de entrada 6 es procesada por razones de espacio solamente con una herramienta 7. La herramienta 7 se dispone de tal manera que la punta de la herramienta 16 es presionada en la zona extrema radialmente interior de la superficie de entrada 6 contra la superficie de entrada 6 y se conduce radialmente hacia fuera sobre la superficie de entrada 6. En este caso, el soporte de la punta 15 está inclinado de manera similar a la que se ha descrito para la mecanización de la vía de rodadura 4 en la dirección de avance de la herramienta 7. A través de esta mecanización de la superficie de entrada 6 se genera sobre la superficie de entrada 6 una curva de la trayectoria, que presenta la forma de una espiral.
13
Lista de signos de referencia
1 Alojamiento de la pieza de trabajo 2 Eje de giro
5 3 Anillo de rodamiento 4 Vía de rodadura 5 Borde de de entrada 6 Superficie de entrada 7 Herramienta
10 8 Alojamiento de la herramienta 9 Pieza de conexión 10 Dispositivo de articulación 11 Pieza de cabeza 12 Eje longitudinal
15 13 Normal de la superficie 14 Carcasa 15 Soporte de la punta 16 Punta de la herramienta 17 Seguro de giro
20 18 Primer cojinete de fricción axial 19 Elemento elástico 20 Segundo cojinete de fricción axial 21 Tornillo de ajuste de la presión de apriete 22 Saliente
25 23 Zona de carga 24 Zona de procesamiento 25 Zona de procesamiento sencilla 26 Zona de procesamiento doble 27 Primera curva de la vía
30 28 Segunda curva de la vía
14

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  1. imagen1
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