ES2559013T3 - Procedimiento de torneado con arranque de virutas y dispositivo de torneado - Google Patents

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Abstract

Procedimiento de torneado con arranque de virutas de una pieza de trabajo alargada (16) que presenta un eje longitudinal, cuya pieza de trabajo (16) se sujeta en un dispositivo de sujeción (15) y es hecha girar con una velocidad de mecanización alrededor de un eje de giro (29), aproximándose una herramienta de torneado (18) que ejecuta el torneado en sentido transversal al eje de giro (29) y siendo la velocidad de corte de la operación de torneado el resultado de la rotación de la pieza de trabajo (16) con relación a la herramienta de torneado (18), caracterizado por que se sujeta la pieza de trabajo (16) en el dispositivo de sujeción (15) con el eje longitudinal de la misma paralelo al eje de giro (29), pero excéntricamente y a distancia radial con respecto al eje de giro (29), de tal manera que el eje de giro (29) no discurra a través de la pieza de trabajo (16), y se aproxima la herramienta de torneado (18) radialmente desde fuera en sentido transversal al eje de giro (29), girando la pieza de trabajo (16) sobre un cilindro imaginario alrededor del eje de giro (29) y produciéndose un perfil de contorno no redondo, y por que la velocidad circular corresponde a la velocidad de giro de la herramienta y la pieza de trabajo realiza una revolución durante un movimiento circular alrededor del eje de giro central (29) y mira siempre radialmente hacia fuera el mismo lado exterior de la pieza de trabajo (16) durante la mecanización de arranque de virutas, manteniéndose la pieza de trabajo (16) inmóvil con relación al dispositivo de sujeción (15) durante la operación de torneado.

Description

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En el carro vertical 9 está suspendido un travesaño o un carro sobrepuesto 10 de manera basculable alrededor de un eje de basculación vertical.
En el carro sobrepuesto 10 está formado un cabezal 11 con el mandril de sujeción 12 de un husillo giratorio no representado adicionalmente y un contrapunto 13 con una pinola de contrapunto 14. Está previsto un accionamiento no visible adicionalmente con el cual se puede hacer girar el husillo giratorio con el mandril de sujeción 12 alrededor de un eje de giro.
Entre el mandril de sujeción 12 y la pinola 14 del contrapunto está formado así un dispositivo de sujeción 15 que forma un sitio de sujeción para una pieza de trabajo 16. La pieza de trabajo sujeta 16 puede ser hecha girar entonces por el accionamiento del mandril de sujeción 12 alrededor del eje de giro o de rotación del husillo para realizar una operación de torneado.
En la bancada 2 de la máquina está dispuesto fijamente un equipo 17 de aproximación de herramienta que proporciona una herramienta 18 que ataca en la pieza de trabajo 16 durante la operación de torneado.
Por tanto, en el dispositivo de torneado 1 el equipo 17 de aproximación de la herramienta está dispuesto fijamente en el espacio, mientras que el dispositivo de sujeción 15 con el carro sobrepuesto 10 es trasladable a voluntad en las direcciones X, Y y Z y está dispuesto de manera basculable alrededor del eje de basculación mencionado de la suspensión del carro sobrepuesto 10.
En otros ejemplos de realización el carro sobrepuesto 10 no está suspendido, sino colocado encima, y/o está previsto que el equipo 17 de aproximación de la herramienta sea trasladable en una dirección del espacio o en varias direcciones del espacio y/o el carro sobrepuesto 10 esté dispuesto fijamente en el espacio.
La figura 3 muestra el carro sobrepuesto 10 con el dispositivo de sujeción 15 en una vista tomada oblicuamente desde arriba y la figura 4 muestra lo mismo en una vista tomada oblicuamente desde abajo.
En su lado superior 19 el carro sobrepuesto 10 presenta un apéndice 20 en el que la suspensión del carro sobrepuesto 10 ataca en el carro vertical 9 y a través del cual se define el eje de basculación del carro sobrepuesto
10. El accionamiento previsto para ello no se muestra adicionalmente en aras de una mayor claridad de la representación.
En la figura 3 están sujetas dos piezas de trabajo 16 en el dispositivo de sujeción 15 en forma simétrica y sin desequilibrio. A este fin, en el mandril de sujeción 12 están dispuestos dos alojamientos de pieza de trabajo 21 en los que están sujetas las piezas de trabajo 16, cada una de ellas con un extremo. Las piezas de trabajo 16 están sujetas con su otro extremo en unos contralojamientos correspondientes 22 que están dispuestos en la pinola 14 del contrapunto.
La herramienta 18 está dispuesta sobre un portaherramienta 23 que, por medio del equipo 17 de aproximación de la herramienta, puede trasladarse radialmente al mandril de sujeción 12, en lo que sigue el eje de giro, con respecto a dicho eje de giro, y que puede aproximarse en sentido radial y/o tangencial. Si se realiza este movimiento de regulación durante el desprendimiento de virutas en la herramienta 18 en sincronismo con la rotación del mandril de sujeción 12, se pueden producir entonces por arranque de virutas en las piezas de trabajo 16 unas superficies que no están situadas sobre una superficie envolvente cilíndrica concéntrica al eje de giro. Se pueden fabricar así piezas de trabajo 16 no redondas de casi cualquier naturaleza.
Los alojamientos de pieza de trabajo 21 y los contralojamientos 22 se extienden, por ejemplo, en respectivas ranuras 24, 25 y pueden ser regulados radialmente entre los pasos de mecanización para disponer las piezas de trabajo más cerca del eje de mecanización o más lejos de éste.
Para compensar desequilibrios originados, por ejemplo, por una disposición asimétrica de una pieza de trabajo 16 o varias piezas de trabajo 16 se ha previsto en un rebajo 26 del mandril de sujeción 12 un compensador de desequilibrio 27 en forma de una masa radialmente desplazable.
En esta solicitud se utilizan los términos radial y axial con respecto al eje de giro del husillo giratorio y del mandril de sujeción 12.
La figura 5 muestra una pieza de trabajo 16 sujeta en el dispositivo de sujeción 15 durante la mecanización de arranque de virutas por el filo 28 de la herramienta 18.
La pieza de trabajo 16 presenta un eje longitudinal que se extiende entre el alojamiento de pieza de trabajo 21 y el contralojamiento 22 y que está orientado paralelamente al eje de giro 29. La pieza de trabajo 16 está sujeta excéntricamente a cierta distancia radial del eje de giro 29, por lo que el eje de giro 29 no discurre a través de la pieza de trabajo 16. Para compensar el desequilibrio originado por esto se ha dispuesto también el compensador de desequilibrio 27 en posición radialmente decalada con respecto al eje de giro 29.
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La posición radial de la herramienta 18 con respecto a la pieza de trabajo 16 se controla ahora durante una revolución de la pieza de trabajo 16 alrededor del eje de giro de modo que, después del desprendimiento de virutas, resulte el perfil representado como no redondo en la pieza de trabajo 16. Se pueden producir así también perfiles de planos de sustentación.
La figura 6 muestra a título de ejemplo otra pieza de trabajo 16 que puede fabricarse con el dispositivo de torneado
1. En esta pieza de trabajo 16 se regula radialmente la herramienta 18 durante la mecanización de arranque de virutas de modo que en la pieza de trabajo se forme una zona de superficie 30 que mira radialmente hacia fuera en la posición sujeta mostrada y que presenta un contorno zonalmente convexo.
Para otros pasos de mecanización se puede variar la posición de la pieza de trabajo 16 en el dispositivo de sujeción 15, a cuyo fin se traslada la pieza de trabajo 16 a una segunda posición radial 31 centrada con respecto al eje de giro 29 o a una tercera posición radial 32 en el lado diametralmente opuesto o a una posición intermedia. Las posiciones 31, 32 se muestran aquí solamente a título de ejemplo. Pueden adoptarse también cualquier clase de posiciones libremente definibles.
La figura 7 muestra una vista desde delante con dos piezas de trabajo idénticas 16 que están sujetas en el dispositivo de sujeción 15 para la operación de torneado.
La figura 8 muestra una vista en sección a lo largo del plano de sección B-B de la figura 7. Se puede apreciar claramente el contorno no redondo del perfil 33 de las piezas de trabajo 16.
Se puede apreciar también que dentro de una revolución de las piezas de trabajo 16 alrededor del eje de giro 29 se mecanizan siempre por la herramienta 18 en las piezas de trabajo 16 unas respectivas zonas de superficie diferentes que no se corresponden, aun cuando los perfiles 33 de las piezas de trabajo 16 son iguales uno a otro.
Para la mecanización de otras zonas de superficie se tiene que variar la posición de las piezas de trabajo 16 en el dispositivo de sujeción 15, es decir, con relación al husillo giratorio con el mandril de sujeción 12, por ejemplo mediante basculación de los alojamientos de pieza de trabajo 21 y los contralojamientos 22 alrededor del eje longitudinal de las piezas de trabajo 16 y/o mediante traslación radial de las piezas de trabajo 16, como se ha descrito anteriormente.
La figura 9 muestra una vista de detalle de la figura 8, en la que la pieza de trabajo 16 ha sido basculada alrededor de su eje longitudinal en un ángulo determinado con respecto a la posición de la figura 8.
La pieza de trabajo 16 se sujeta por dos lados en su extremo o su pie 39 por medio de mordazas de sujeción regulables 34, siendo guiadas linealmente las mordazas de sujeción 34 en unos elementos de guía 35.
Se puede producir el contorno representado de la zona de superficie 30 en la pieza de trabajo 16 variando para ello de manera correspondiente la distancia radial de la herramienta 18 y especialmente del filo 28 con respecto al eje de giro 29 durante el desprendimiento de virutas en la pieza de trabajo 16. A este fin, un equipo de sincronización no representado adicionalmente sincroniza la rotación de la pieza de trabajo 16 alrededor del eje de giro 29 con el movimiento de aproximación de la herramienta 18.
Para poder mecanizar también con la herramienta 18 la zona de superficie 36 que mira radialmente hacia dentro en la situación de sujeción mostrada se tiene que variar la posición de la pieza de trabajo 16 en el dispositivo de sujeción 15, por ejemplo por basculación según un ángulo de 180º alrededor del eje longitudinal de la pieza de trabajo 16 perpendicular al plano del dibujo de la figura 8 o por traslación de la pieza de trabajo 16 a la posición diametralmente opuesta con respecto al eje de giro 29.
Se pueden producir así cualquier clase de contornos, también asimétricos, de perfiles 33 que se componen de zonas de superficie 30, 36 mecanizadas en pasos de mecanización consecutivos. En este caso, estas zonas de superficie 30, 36 pueden lindar una con otra en zonas de transición redondeadas 37 o en cantos 38.
La figura 10 muestra la pieza de trabajo sujeta 16 en las tres posiciones según la figura 6, en una vista desde delante.
La pieza de trabajo 16 está sujeta con su respectiva cabeza 40 en mordazas de sujeción 41 del contralojamiento 22. Las mordazas de sujeción 41 están construidas en principio como las mordazas de sujeción 34 y están dispuestas en forma trasladable.
En una representación parcialmente recortada se muestra que los contralojamientos 22 son guiados en la ranura 25 para realizar una regulación radial.
Para la compensación descrita del desequilibrio se traslada el compensador de desequilibrio 27 en sincronismo con la pieza de trabajo 16 en una posición 42, 43 decalada excéntricamente con respecto a la posición centrada. A este fin, el dispositivo de torneado 1 presenta un equipo de sincronización mecánico y/o electrónico no mostrado
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adicionalmente.
La figura 11 muestra en una vista desde delante el modo en que la pieza de trabajo 16 con el alojamiento de pieza de trabajo 21 puede ser trasladada hacia la herramienta 18 a lo largo del eje de giro 29 y del eje longitudinal de la pieza de trabajo 16 para realizar un torneado de otros segmentos axiales de la pieza de trabajo 16. Por tanto, resulta una posición axial modificada 44 del portaherramienta 18 con respecto a la pieza de trabajo 16. En este caso, la herramienta 18 puede permanecer fija en el espacio y puede estar previsto que el perfil producido 33 de la pieza de trabajo 16 varíe a lo largo de su eje longitudinal.
En la figura 11 se puede apreciar también que el contrapunto 13 está dispuesto en el carro sobrepuesto 10 de manera trasladable a lo largo del eje longitudinal 29 con respecto a este carro sobrepuesto 10 para admitir longitudes diferentes de la pieza de trabajo 16.
La figura 12 muestra que el portaherramienta 23 con la herramienta 18 puede ser basculado alrededor de un eje de basculación que está situado en un plano radial y es perpendicular en la figura 12 al plano del dibujo cuando lo requiera el perfil a producir de la pieza de trabajo 16. Este movimiento de basculación puede realizarse, por ejemplo, por basculación del carro sobrepuesto 10 alrededor de su eje de basculación. Se representan a título de ejemplo diferentes posiciones 45 del portaherramienta 23, pudiendo ocuparse también posiciones intermedias.
La figura 13 muestra una vista desde un lado del contrapunto 13, en la que se muestran diferentes posiciones de trabajo 46 del portaherramienta 23 con la herramienta 18. Estas posiciones 46 hacen transición de una a otra por basculación del portaherramienta 23 y del carro sobrepuesto 10 uno con respecto a otro alrededor de un eje que está orientado paralelamente al eje de giro. Se pueden ocupar también posiciones intermedias.
La figura 14 muestra una pieza bruta 47 de sección transversal redonda a partir de la cual se puede fabricar una pieza de trabajo 16. La figura 15 muestra una pieza bruta 48 de sección transversal rectangular. En las piezas brutas 47, 48 se mecanizan primeramente en un proceso de desbaste los cantos sobresalientes hacia la herramienta 18 para lograr una aproximación a la forma final deseada de la pieza de trabajo 16.
Las figuras 16 y 17 muestran a título de ejemplo dos piezas de trabajo posibles 16 que pueden fabricarse con el procedimiento según la invención en la máquina de torneado según la invención. En este caso, la pieza de trabajo 16 puede presentar un engrosamiento 50 de su perfil a lo largo de su dirección longitudinal. Se representan a título de ejemplo unos álabes de turbina esquematizados.
Las figuras 18 y 19 muestran a título de ejemplo unas herramientas de torneado 18 con filos diferentes 28 para producir contornos diferentes del perfil 33 de la pieza de trabajo 16.
La figura 20 muestra una herramienta 18 con una fresa 49 con la que pueden producirse, por ejemplo, las superficies planas del engrosamiento 50.
La figura 21 y la figura 22 muestran esta producción, que puede seguir al torneado anteriormente descrito o que puede preceder a éste.
En la máquina de torneado 1 se propone que la pieza de trabajo 16 prevista para el torneado con una herramienta 18 se sujete con su eje longitudinal paralelo al eje de giro 29 del dispositivo de sujeción rotativo 15 de tal manera que el eje de giro 29 no se corte con la pieza de trabajo 16, y que se varíe la posición de la pieza de trabajo 16 en el dispositivo de sujeción 15 entre dos pasos de mecanización del torneado de tal manera que las zonas de superficie 30, 36 sin mecanizar hasta ahora sean llevadas a la zona de trabajo de la herramienta 18.
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