ES2864837T3 - Soporte de escariador flotante, compacto y de centrado automático - Google Patents
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Abstract
Un soporte de escariador flotante (10) compacto tipo Oldham que tiene direcciones hacia adelante (FWD) y hacia atrás (RWD) y que comprende: una porción de soporte (12) que tiene un eje (HP) de la porción de soporte central; una porción de escariador (14) que tiene un eje (RP) de la porción de escariador y un único saliente (104) central que se superpone, al menos parcialmente, axialmente con la porción de soporte (12) desde dentro; un componente flotante (22) que transfiere un par de torsión entre la porción de soporte (12) y la porción de escariador (14); en el que en una posición operativa, el soporte de escariador flotante (10) está configurado para admitir una desalineación angular, una desalineación paralela y una traslación axial entre los ejes (HP, RP) de la porción de soporte y de escariador; en una posición no operativa, el eje de la porción de escariador (RP) está alineado con el eje (HP) de la porción de soporte; y caracterizado por que el soporte de escariador flotante (10) comprende además un elemento elástico (30) anular que se superpone, al menos parcialmente, a la porción de escariador (14) en la dirección axial y que inclina la porción de escariador (14) en la dirección axialmente hacia adelante (FWD), el elemento elástico (30) anular que comprende un resorte ondulado (80) de forma anular; y al menos en la posición no operativa, el saliente (104) está ubicado dentro del elemento elástico (30).
Description
DESCRIPCIÓN
Soporte de escariador flotante, compacto y de centrado automático
CAMPO DE LA INVENCIÓN
El objetivo de la presente solicitud se refiere a soportes de escariador flotantes o de tipo Oldham y, más particularmente, a soportes de escariador flotantes de centrado automático.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los escariadores son herramientas de precisión para mecanizar orificios existentes, o perforados previamente, para mejorar la calidad de la superficie y, en consecuencia, agrandar ligeramente el orificio. Debido a la naturaleza del mecanizado de precisión, los escariadores que están diseñados para soportar incluso una ligera desalineación entre el orificio y el escariador durante la inserción del escariador pueden producir daños en los cantos de corte del escariador y/o el orificio.
Por consiguiente, se utilizan soportes denominados "soportes de escariador flotantes" para sostener el escariador. Un soporte de escariador flotante está configurado para permitir, durante la entrada en el orificio y durante el escariado, la desalineación axial de un eje de escariador con respecto al eje del orificio, lo que, en consecuencia, significa que el escariador de soporte flotante permite una ligera desalineación entre el escariador en sí (herramienta sustituible), y la máquina que lo sostiene.
Una de las principales desventajas de las herramientas del campo es que este escariador de soporte flotante se añade al colgante o proyección global de la herramienta desde la máquina. Esto puede conllevar un mayor momento de flexión en aplicaciones de torneado debido a que un mayor peso de la herramienta el soporte.
Algunos soportes de escariador flotantes del campo divulgan diseños bastante complicados con muchas piezas y específicamente pasadores o múltiples salientes periféricos. Esto tiene un efecto negativo en la longitud axial del soporte de escariador flotante y, obviamente, en los costes de producción que, normalmente, se ven afectados directamente por el número de piezas y superficies exactas que deben rectificarse.
El documento US 2429564 A divulga un escariador flotante de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, que comprende una conexión de transmisión de par entre un disco y un vástago al mismo tiempo que permite la libertad del desplazamiento lateral y angular de la herramienta. Además, el documento US 2475 386 A también divulga un soporte de escariador flotante que incluye una desviación angular y un desplazamiento lateral del eje de la herramienta con respecto al eje de soporte en cualquier dirección. El soporte de escariador flotante también proporciona un alivio axial para asegurar la herramienta en su posición. Además, el documento US 2460210 A también divulga un soporte de escariador flotante construido para permitir el desplazamiento angular de la herramienta de modo que se alinee perfectamente con el trabajo. Los soportes de escariador flotantes del campo también se divulgan en el documento US 1359 103 A que divulga un soporte de escariador flotante compacto, de estilo Oldham, con porciones de soporte y de escariador que transfieren el par de torsión entre ellos a través de un componente flotante plano. El componente flotante está dividido en dos mitades por un plano virtual (en la dirección axial). Cada mitad está ubicada en los respectivos rebajes hembra en cada una de las porciones de soporte y de escariador. La disposición del acoplamiento "en línea" entre el componente flotante y las porciones de soporte y de escariador expone el componente flotante a grandes esfuerzos cortantes (la mayor parte del par transferido se convierte en esfuerzos cortantes aplicadas en dicho plano virtual), lo que puede provocar el desgaste y la rotura prematura por un lado y, por el otro, limita la velocidad/productividad de mecanizado.
El documento US 1566553 divulga un soporte de escariador flotante ajustable, que permite tres tipos de libertad de movimiento. Sin embargo, esta disposición no proporciona un centrado automático (es decir, sin interferencia de un operador) y exacto en un estado no operativo. Específicamente, para permitir la desalineación angular, esta disposición incluye una bola y un resorte helicoidal que también se supone que centran el componente accionado 20 en una posición no operativa (la bola entra en las depresiones de centrado de los componentes accionado y de accionamiento 20, 13). Sin embargo, el resorte helicoidal solo (haciendo tope con el extremo posterior 17 del componente accionado 20) solamente centra el extremo posterior del componente accionado 20, dejando el extremo 21 delantero suelto y no centrado si la tuerca 42 no se aprieta manualmente. Por lo tanto, este soporte de escariador flotante necesitaría una recalibración del componente de accionamiento con cada sustitución del escariador. Además, los salientes/lengüetas 14 de accionamiento radial cooperantes y la ranura 9 diametral están expuestas a esfuerzos cortantes, resultantes del par transferido.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
De acuerdo con la invención, se proporciona un soporte de escariador flotante compacto tipo Oldham que tiene direcciones hacia adelante y hacia atrás y que comprende:
una porción de soporte que tiene un eje de la porción de soporte central;
una porción de escariador que tiene un eje de la porción de escariador y un único saliente central que se superpone, al menos parcialmente, axialmente con la porción de soporte desde dentro;
un componente flotante que transfiere un par de torsión entre la porción de soporte y la porción de escariador; y un elemento elástico anular que se superpone, al menos parcialmente, a la porción de escariador en la dirección axial y que inclina la porción de escariador en la dirección axialmente hacia adelante, el elemento elástico anular que comprende un resorte ondulado de forma anular,
en el que
en una posición operativa, el soporte de escariador flotante está configurado para admitir una desalineación angular, una desalineación paralela y una traslación axial entre los ejes de la porción de soporte y de escariador; en una posición no operativa, el eje de la porción de escariador se alinea con exactitud con el eje de la porción de soporte; y
al menos en la posición no operativa, el saliente está ubicado dentro del elemento elástico.
De acuerdo con un aspecto, que no forma parte del alcance de la invención que nos ocupa, se proporciona el soporte de escariador flotante de centrado automático que comprende:
la porción de soporte alargada que tiene un eje central de la porción de soporte;
la porción de escariador alargada ubicada hacia delante de la porción de soporte, la porción de escariador que comprende:
superficies frontal y posterior de la porción de escariador axialmente opuesta; y
una superficie de centrado de la porción de escariador externa que se estrecha hacia la superficie frontal de la porción de escariador, en la dirección hacia adelante;
un manguito de la carcasa conectado de forma rígida y liberable a la porción de soporte, el manguito de la carcasa que tiene una primera superficie de centrado del manguito ahusado;
un elemento elástico anular que fuerza axialmente la superficie de centrado de la porción de escariador contra la primera superficie de centrado del manguito ahusado, en la dirección hacia adelante; y el componente flotante ubicado dentro del manguito de la carcasa y que transfiere el par de torsión entre la porción de soporte y la porción de escariador.
Cualquiera de los rasgos característicos siguientes, ya sea solo o en combinación, puede ser aplicable a cualquiera de los aspectos anteriores de la materia objeto de la solicitud:
El soporte de escariador flotante comprende un manguito de la carcasa conectado de forma rígida y liberable a la porción de soporte, y la porción de escariador y el manguito de la carcasa tienen una primera superficie de centrado del manguito cooperante respectivo y una superficie de centrado de la porción de escariador que se estrechan en una dirección axial hacia adelante desde la porción de soporte hacia la porción de escariador.
Tanto la primera superficie de centrado del manguito como la superficie de centrado de la porción de escariador pueden tener una forma frustocónica.
La porción de soporte tiene un rebaje para el componente y el componente flotante está completamente ubicado dentro del rebaje para el componente.
El saliente está ubicado dentro de un orificio pasante del componente flotante.
El componente flotante tiene las superficies de deslizamiento interiores del componente y el saliente comprende superficies de deslizamiento del saliente opuestas y paralelas que se acoplan a las superficies de deslizamiento interiores del componente flotante.
El componente flotante tiene las superficies de deslizamiento exteriores del componente flotante;
la porción de soporte tiene un rebaje para el componente provisto de superficies de deslizamiento del rebaje opuestas y paralelas, las superficies de deslizamiento del rebaje son transversales a las superficies de deslizamiento interiores del componente flotante y paralelas a las superficies de deslizamiento exteriores del componente flotante; y
las superficies de deslizamiento del rebaje de la porción de soporte se acoplan a las superficies de deslizamiento exteriores del componente flotante.
El componente flotante tiene una forma de arandela no circular.
El componente flotante tiene las superficies frontal y posterior del componente flotante y una superficie periférica del componente flotante que se extiende entre ellas; y la superficie periférica del componente flotante está
desprovista de depresiones o salientes.
El componente flotante está configurado para transferir dicho par de torsión solo dentro de los límites de un área axial continua, superpuesta y única, igual en longitud a la anchura del componente flotante.
Un desplazamiento axial se define axialmente entre las porciones de soporte y de escariador; y
en la posición no operativa, el desplazamiento axial tiene un valor positivo predeterminado; y
en la posición operativa, el desplazamiento axial se reduce en relación con dicho valor predeterminado.
El componente flotante comprende las superficies frontal y posterior del componente flotante que están desprovistas de depresiones o salientes.
No se aplican esfuerzos cortantes al componente flotante en un plano perpendicular a cualquiera de los ejes de la porción de soporte y de escariador.
En la posición no operativa, la porción de escariador está ubicada axialmente con exactitud con respecto a la porción de soporte.
El componente flotante tiene una forma rectangular en una vista axial del mismo.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para una mejor comprensión de la materia objeto de la presente solicitud y para mostrar cómo se puede llevar a cabo en la práctica, a continuación se hará referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La Fig. 1 es una vista isométrica de un soporte de escariador flotante.
La Fig. 2 es una vista isométrica en despiece soporte de escariador flotante de la Fig. 1.
La Fig. 3 es una vista en corte transversal axial del soporte de escariador flotante de la Fig. 1 en una posición no operativa.
La Fig. 4 es una vista en corte transversal axial del soporte de escariador flotante en un primer ejemplo de una posición operativa durante el escariado de un orificio perforado previamente en la pieza de trabajo;
La Fig. 5 es una vista en corte transversal axial del soporte de escariador flotante en un segundo ejemplo de una posición operativa durante el escariado de un orificio perforado previamente en la pieza de trabajo;
La Fig. 6 es una vista en corte transversal tomada a lo largo de la línea IV-IV de la Fig. 3; y
La Fig. 7 es una vista detallada de la porción VII de la Fig. 3.
En los casos en que se considere adecuado, los números de referencia pueden repetirse entre las figuras para indicar los elementos correspondientes o análogos.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
En la siguiente descripción, se describirán diferentes aspectos de la materia objeto de la presente solicitud. A los efectos de la explicación, se exponen configuraciones concretas e información con suficiente detalle para proporcionar una comprensión exhaustiva de la materia objeto de la presente solicitud. Sin embargo, también será evidente para un experto en la técnica que la materia objeto la presente solicitud se puede poner en práctica sin la información y configuraciones concretas presentadas en esta solicitud.
Se hace referencia a las Figs. 1 y 2. Un soporte de escariador flotante 10, compacto y de tipo Oldham incluye porciones de soporte y escariador 12, 14 que definen, respectivamente, una dirección desde hacia atrás RWD hacia delante fW d del soporte 10. Un escariador 16 con un eje R de escariador está acoplado a la porción de escariador 14 mediante, por ejemplo, una boquilla 18 y una tuerca 20. Las porciones de soporte y de escariador 12, 14 forman un acoplamiento de tipo Oldham al transferir el par de torsión entre ellas mediante un componente flotante 22 compacto, que tiene una anchura del componente flotante W1. Las porciones de soporte y de escariador 12, 14 se mantienen juntas mediante un manguito de la carcasa 24. Las porciones de soporte y de escariador 12, 14 tienen los respectivos ejes HP, RP centrales de la porción de soporte y de escariador.
Se llama la atención sobre las Figs. 1 y 3. En una posición no operativa, es decir, el soporte de escariador flotante 10 está completamente montado y no se aplican fuerzas de escariado al escariador 16. El soporte de escariador flotante 10 está configurado para centrar con exactitud, o alinear radialmente, la porción de escariador 14 en relación con la porción de soporte 12, con el fin de lograr una repetibilidad exacta. Como se explicará con más detalle a continuación, el manguito de la carcasa 24 está acoplado de forma rígida y liberable a la porción de soporte 12. En la posición no operativa, la porción de escariador 14 se fuerza elásticamente contra el manguito de la carcasa 24 mediante superficies de centrado cooperantes, que centra y ubica axialmente la porción de escariador 14 en relación con la porción de soporte 12.
En el siguiente orden a lo largo del eje HP de la porción de soporte, el soporte de escariador flotante 10 puede incluir: la porción de soporte 12, el componente flotante 22, una tapa 26, un cojinete de empuje 28, un elemento elástico 30 anular y la porción de escariador 14.
En una posición operativa (es decir, durante el escariado de un orificio perforado previamente 32 en la pieza de trabajo), el componente flotante 22 transfiere el par de torsión entre las porciones de soporte y de escariador 12, 14. Aunque las porciones de soporte y de escariador 12, 14 no giran entre sí, el soporte de escariador flotante 10 está configurado para permitir hasta tres tipos de movimientos relativos entre las porciones de soporte y de escariador 12, 14. El soporte de escariador flotante 10 puede permitir simultáneamente dos o tres de los tipos de movimientos relativos.
En una transición entre las posiciones operativa y no operativa, el soporte de escariador flotante 10 (específicamente, la porción de escariador 14) se autoalinea, o se alinea automáticamente, con respecto al orificio perforado previamente 32. Una vez alineada, la porción de escariador 14 hace tope con el manguito 24 en una o más ubicaciones de acuerdo con su orientación.
El tipo I de movimiento relativo es el desplazamiento paralelo del eje (también denominado en el presente documento "desalineación paralela del eje"), es decir, el movimiento de la porción de escariador 14 en relación con la porción de soporte 12 en un plano perpendicular al eje HP de la porción de soporte. El cojinete de empuje 28 situado entre las porciones de soporte y de escariador 12, 14 está configurado para reducir la fricción con, o suavizar, este tipo de movimiento. Se llama la atención sobre la Fig. 4, que muestra un desplazamiento D1 paralelo, definido entre los ejes HP, RP paralelos de la porción de soporte y de escariador en la posición operativa. El desplazamiento paralelo D1 puede ser de hasta 0,5 mm. En el presente modo de realización, D1 puede recibir valores entre 0 y 0,15 mm.
El tipo II de movimiento relativo es el desplazamiento axial (también denominado en el presente documento "traslación axial"), es decir, el movimiento de la porción de escariador 14 en relación con la porción de soporte 12 en la dirección axial. Se define un desplazamiento axial D2 (véase la Fig. 3) entre las porciones respectivas de las porciones de soporte y de escariador 12, 14 (como se describirá a continuación). En la posición no operativa, el desplazamiento axial D2 tiene un valor máximo predeterminado, y en la posición operativa, el desplazamiento axial D2 se reduce en relación con el valor máximo predeterminado. De acuerdo con el presente modo de realización, el desplazamiento axial D2 = 0 en la posición operativa. El valor máximo del desplazamiento axial D2 se determina mediante, por ejemplo, diversos criterios geométricos y de fabricación.
El desplazamiento axial D2 disminuye durante la transición entre las posiciones operativa y no operativa. Una ventaja del movimiento relativo de tipo II es que durante dicha transición, el soporte de escariador flotante 10 suprime (mediante el elemento elástico 30), al menos una porción de las fuerzas de escariado axiales. Una ventaja de dicha supresión es la mejora de la calidad de la superficie de la pieza de trabajo. Específicamente, puede impedir (o al menos reducir) imperfecciones no deseadas provocadas ocasionalmente durante dicha transición en un canto, o chaflán, en la abertura del orificio perforado previamente 32.
Además, el tipo II de movimiento relativo crea suficiente "espacio" entre el manguito y la porción de escariador 14, lo que permite los otros dos tipos de movimiento relativo entre las porciones de soporte y de escariador 12, 14.
El tipo III de movimiento relativo es la desalineación angular. El soporte de escariador flotante 10 permite que se forme un ángulo de desalineación a entre los ejes HP, RP de la porción de soporte y de escariador. De acuerdo con el presente modo de realización, el ángulo de desalineación a puede recibir valores entre 0 y hasta 0,5 grados.
Se llama la atención sobre la Fig. 3. Antes del escariado, el soporte de escariador flotante 10 está en la posición no operativa, en la que los ejes de manguito S , de escariador R, porción de soporte y de escariador HP, RP están alineados conjuntamente. Por consiguiente, en esta posición, D1 y a son iguales a cero y D2 tiene un valor máximo predeterminado.
Se llama la atención sobre las Figs. 4 y 5. Se muestran respectivamente dos ejemplos de posiciones operativas del soporte de escariador flotante 10, donde el eje HP de la porción de soporte está desalineado con respecto al eje HA del orificio. En otras palabras, estas son dos posibles orientaciones entre la porción de soporte 12 y el orificio perforado previamente 32 de la pieza de trabajo durante el escariado de la misma. D2 es igual a cero en ambos ejemplos, como se menciona anteriormente con respecto a la posición operativa.
En el primer ejemplo que se muestra en la Fig. 4, solo se habilitan los tipos I y II de movimiento relativo. En este ejemplo, el soporte de escariador flotante 10 está orientado de manera que el eje R de escariador, los ejes RP HA de la porción de escariado y de orificio están alineados y forman un desplazamiento paralelo distinto de cero (D1> 0) con el eje HP de la porción de soporte.
En el segundo ejemplo, que se muestra en la Fig. 5, se habilitan los tipos II y III de movimiento relativo. En este
ejemplo, el eje R de escariador, los ejes RP HA de la porción de escariador y de orificio están alineados y forman un ángulo de desalineación a distinto de cero con el eje HP de la porción de soporte.
El manguito de la carcasa 24 puede tener una forma alargada con las superficies frontal y posterior del manguito 34, 36 circular opuestas y las superficies interior y exterior del manguito 38, 40 que se extienden entre ellas. El manguito de la carcasa 24 tiene un eje S del manguito central que pasa a través de los centros virtuales de las superficies frontal y posterior del manguito 34, 36. La superficie interior del manguito 38 incluye una primera superficie de centrado del manguito 42 que se extiende hacia atrás desde la superficie 34 frontal del manguito. La primera superficie de centrado del manguito 42 se estrecha hacia adelante, hacia la superficie 34 frontal del manguito. La primera superficie de centrado del manguito 42 puede tener una forma frustocónica. La primera superficie de centrado del manguito 42 está configurada para acoplar y centrar la porción de escariador 14 en relación con el manguito de la carcasa 24. Además, la primera superficie de centrado del manguito 42 está configurada para ubicar axialmente la porción de escariador 14 en relación con la porción de soporte 12. En otras palabras, la primera superficie de centrado del manguito 42 también está configurada como una superficie de parada axial. Esto es ventajoso, en términos de repetibilidad exacta entre cada operación de escariado o sustitución del escariador 16.
El manguito puede incluir además una segunda superficie de centrado del manguito 44 que se extiende hacia adelante desde la superficie posterior del manguito 36. La segunda superficie de centrado del manguito 44 tiene forma cilíndrica. La segunda superficie de centrado del manguito 44 está configurada para centrar la porción de soporte 12 en relación con el manguito de la carcasa 24. Por tanto, al menos en la posición no operativa, los ejes HP, RP de la porción de soporte y de escariador están alineados conjuntamente.
La superficie interior de manguito 38 incluye además una rosca del manguito 46 hembra que está ubicada entre las superficies de centrado primera y segunda del manguito 42, 44. La rosca del manguito 46 está configurada para conectar o acoplar de forma rígida y liberable el manguito de la carcasa 24 a la porción de soporte 12. La rosca del manguito 46 también está configurada para acoplar de forma rígida y liberable la tapa 26 al manguito de la carcasa 24. Una vez que el manguito de la carcasa 24 está atornillado rígidamente a la porción de soporte 12, los ejes S , HP de manguito y porción de soporte se alinean conjuntamente.
La porción de soporte 12 incluye las superficies frontal y posterior de la porción de soporte 48, 50 y un conducto 52 a través de la porción de soporte para transportar refrigerantes. La superficie frontal de la porción de soporte 48 se extiende perpendicularmente al eje HP de la porción de soporte. La superficie frontal de la porción de soporte 48 incluye un rebaje para el componente 54 central que se abre hacia afuera. El rebaje para el componente 54 está configurado para admitir el componente flotante 22, de manera que el componente flotante 22 solo puede moverse a lo largo de una única dirección radial (perpendicular al eje HP de la porción de soporte).
El rebaje para el componente 54 incluye una superficie inferior del rebaje 56 y una superficie periférica del rebaje 58 que se extiende entre la superficie inferior del rebaje 56 y la superficie frontal de la porción de soporte 48. La superficie inferior del rebaje 56 y la superficie frontal de la porción de soporte 48 definen una profundidad del rebaje para el componente W2>W1. El hecho de que el rebaje para el componente 54 sea tan profundo como, o más profundo que, la anchura del componente flotante W1 es ventajoso, dado que permite que el par de torsión se transfiera solo dentro de los límites de un área axial superpuesta única (la anchura del componente flotante W1). Por lo tanto, no se aplica ningún momento de flexión axial o esfuerzo cortante (en un plano perpendicular al eje HP de la porción de soporte) sobre el componente flotante 22 durante el mecanizado. La superficie 56 inferior es perpendicular al eje HP de la porción de soporte. El conducto 52 de la porción de soporte se abre hacia la superficie inferior del rebaje 56.
La superficie periférica del rebaje 58 incluye dos superficies de deslizamiento del rebaje 60 opuestas y paralelas. Las superficies de deslizamiento del rebaje 60 son al menos parcialmente planas. Cada superficie de deslizamiento del rebaje 60 puede incluir una ranura en relieve en una porción radial media de la misma para asegurar la separación en dos ubicaciones de tope. Las superficies de deslizamiento del rebaje 60 se extienden paralelas al eje HP de la porción de soporte. La superficie periférica del rebaje 58 puede incluir dos superficies 64 de tope del rebaje opuestas, cada una ubicada entre las dos superficies de deslizamiento del rebaje 60. De acuerdo con la materia objeto del presente modo de realización, las superficies 64 de tope del rebaje son paralelas entre sí y planas, y cada una se extiende perpendicular a las dos superficies de deslizamiento del rebaje 60.
La superficie periférica del rebaje 58 está configurada para formar suficiente espacio, o espacios, entre el componente flotante 22 y una, o cada una, de las superficies 64 de tope del rebaje. Las superficies de deslizamiento del rebaje 60 paralelas son perpendiculares a las superficies de deslizamiento interiores 118 del componente flotante y paralelas a las superficies de deslizamiento exteriores 116 del componente flotante. El componente flotante 22 está configurado para encajar firmemente entre las superficies de deslizamiento del rebaje 60, mientras que puede moverse o deslizarse libremente hacia adelante y hacia atrás solo en una dirección radial paralela a las superficies de deslizamiento del rebaje 60 y perpendicular al eje HP de la porción de soporte. Además de proporcionar un movimiento direccional exacto, el ajuste apretado impide ventajosamente que el componente flotante 22 gire dentro del rebaje para el componente 54, lo que puede conllevar un desgaste no deseado y una
pérdida de par de torsión. El rebaje para el componente 54 se puede lubricar para permitir un movimiento suave del componente flotante 22. Los lubricantes se aíslan de cualquier refrigerante (que se puede bombear a través de los conductos de refrigeración) mediante anillos 66 de estanqueidad.
La porción de soporte 12 incluye además una rosca 68 macho de la porción de soporte que está ubicada adyacente a la superficie frontal de la porción de soporte 48 y se extiende hacia atrás. La rosca 68 macho de la porción de soporte está configurada para acoplarse con la rosca del manguito 46.
La tapa 26 tiene forma de arandela. La tapa 26 tiene las superficies frontal y posterior de la tapa 70, 72 opuestas y paralelas y una rosca 74 macho externa de la tapa que se extiende entre ellas. La tapa 26 incluye además un orificio de la tapa 75 que se abre a las superficies frontal y posterior de la tapa 70, 72. La rosca 74 de la tapa está configurada para acoplarse con la rosca del manguito 46. La tapa 26 se enrosca en la rosca del manguito 46, seguido de la rosca 68 de la porción de soporte de la porción de soporte 12. En esta posición, la superficie posterior de la tapa 72 puede hacer tope con la superficie frontal de la porción de soporte 48. La tapa 26 permite una separación oportuna entre las porciones de soporte y escariador 12, 14. Por ejemplo, el soporte de escariador flotante 10 permite sustituir la porción de soporte 12, mientras que la tapa 26 impide que el cojinete de empuje 28, el elemento elástico 30 y la porción de escariador 14 se caigan de la superficie posterior 36 del manguito.
El cojinete de empuje 28 tiene forma de arandela e incluye las superficie frontal y posterior del cojinete 76, 78. Después de que se ha montado el soporte del componente flotante 10, y la tapa 26 se ha atornillado en la rosca de manguito 46, la superficie posterior del cojinete 78 hace tope con la superficie frontal de la tapa 70 y la superficie frontal del cojinete 76 hace tope con el elemento elástico 30.
De acuerdo con la materia objeto del presente modo de realización, el elemento elástico 30 puede incluir un resorte ondulado 80 de forma anular con una base 86 de forma anular correspondiente. El resorte ondulado es conocido por ser más corto que un resorte helicoidal con un coeficiente de resorte similar, contribuyendo así al acortamiento general del soporte del componente flotante 10. Otra ventaja del resorte ondulado es una mejor simetría alrededor de su eje central, en comparación con un resorte helicoidal. El resorte ondulado 80 tiene las superficies frontal y posterior de resorte 82, 84. El resorte ondulado 80 es concéntrico con la porción de escariador 14. La base 86 tiene las superficies frontal y posterior de la base 88, 90 y una superficie periférica de la base 92 que se extiende entre ellas. La superficie frontal de la base 88 puede tener un rebaje de base 94 anular concéntrico que se abre hacia afuera, y una porción periférica no rebajada 97 que rodea el rebaje de la base 94. El resorte ondulado 80 está configurado para ajustarse firmemente dentro del rebaje de la base 94, lo que impide un movimiento radial no deseado del resorte ondulado 80 bajo la carga de la porción de escariador 14. El resorte ondulado 80 está encerrado entre el rebaje de la base 94 y un rebaje correspondiente en la porción de escariador 14, como se describirá adicionalmente a continuación.
Una ventaja del resorte ondulado 80 anular sobre algunos resortes en espiral en línea (usados en algunas disposiciones en el campo) es que puede ahorrar espacio en la dirección axial, es decir, no ocupa espacio axial entre las porciones de soporte y escariador 12, 14.
Una vez que la tapa 26 se ha atornillado en la rosca de manguito 46, en la dirección axial, el elemento elástico 30 hace tope con el cojinete de empuje 28 en la superficie posterior de la base 90. En la posición no operativa, el resorte ondulado 80 hace tope con la porción de escariador 14, forzándola hacia adelante. En esta posición, la porción periférica no rebajada 97 de la superficie frontal de la base 88 no entra en contacto axialmente con la porción de escariador 14, formando un espacio anular entremedio, que define el desplazamiento axial D2.
En la posición operativa, las fuerzas de corte axiales empujan la porción de escariador 14 hacia atrás, lo que comprime el resorte ondulado 80 y cierra el espacio. Por consiguiente, la porción de escariador 14 hace tope axialmente en la porción periférica no rebajada 97 de la superficie frontal de la base 88. En esta posición, en el presente modo de realización, el desplazamiento axial se reduce de manera que D2 es igual a cero.
El elemento elástico 30 empuja constantemente la porción de escariador 14 hacia adelante, lo que asegura que, en la posición no operativa, esté centrada radialmente con exactitud, y ubicada axialmente, con respecto al manguito de la carcasa 24 (y, en consecuencia, la porción de soporte 12).
La porción de escariador 14 incluye superficies frontal y posterior de la porción de escariador 96, 98 axialmente opuesta, y una superficie periférica de la porción de escariador 99 externa que se extiende entre ellas. La superficie periférica de la porción de escariador 99 incluye una superficie de centrado de la porción de escariador 101 ubicada junto a la superficie posterior de la porción de escariador 98. La superficie de centrado de la porción de escariador 101 se estrecha en la dirección hacia adelante hacia la superficie frontal de la porción de escariador 98. La superficie de centrado de la porción de escariador 101 puede tener una forma frustocónica. La porción de escariador 14 incluye la boquilla 18 y la disposición del acoplamiento del escariador de la tuerca 20 adyacente a la superficie frontal de la porción de escariador 96. La porción de escariador 14 puede incluir una superficie receptora de la boquilla que se abre hacia la superficie frontal de la porción de escariador 96, y una rosca macho externa de la porción de escariador 100 configurada para cooperar con una rosca hembra pero de la tuerca 20.
La porción de escariador 14 incluye además solo un único saliente 104 central que se extiende hacia atrás desde la superficie posterior de la porción de escariador 98 y tiene una superficie extrema del saliente 106.
La porción de escariador 14 tiene un rebaje 102 de la porción de escariador anular que se abre hacia la superficie posterior de la porción de escariador 98 y rodea el saliente 104. El rebaje 102 de la porción de escariador está configurado para admitir el resorte ondulado 80 y hacer tope con la superficie frontal del resorte ondulado 82.
Al menos en la posición no operativa, el saliente 104 está ubicado en el interior, o pasa a través, del elemento elástico 30, el cojinete de empuje 28, el orificio de la tapa 75, el componente flotante 22 y el rebaje para el componente 54. Este solapamiento axial de las porciones de soporte y de escariador 12, 14 es ventajoso, ya que da lugar a un soporte de escariador flotante 10 más corto y compacto. Al mismo tiempo, ello añade estabilidad durante el mecanizado. La porción de escariador 14 incluye un conducto 103 a través de la porción de escariador que se abre hacia la superficie frontal de la porción de escariador 96 y la superficie extrema del saliente 106. Esto también es ventajoso, dado que facilita el aislamiento del refrigerante de los lubricantes.
El saliente 104 incluye dos superficies de deslizamiento 108 del saliente opuestas y paralelas que están ubicadas adyacentes a la superficie extrema del saliente 106. De acuerdo con el presente ejemplo, las superficies de deslizamiento 108 del saliente se extienden hacia adelante desde la superficie extrema del saliente 106. Las superficies de deslizamiento 108 del saliente se extienden paralelas al eje de la porción de escariador RP.
El componente flotante 22 tiene forma de arandela, en este caso una forma de arandela no circular. El componente flotante 22 incluye las superficies frontal y posterior del componente flotante 110, 112 y una superficie periférica del componente flotante 114 que se extiende entre ellas. La superficie periférica del componente flotante 114 está desprovista de depresiones o salientes. Las superficies frontal y posterior del componente flotante 110, 112 definen la anchura W1 del componente flotante y una dirección de la anchura entre ellas. Las superficies frontal y posterior del componente flotante 110, 112 están desprovistas de cualquier saliente. Las superficies frontal y posterior del componente flotante 110, 112 pueden tener una forma rectangular. La superficie periférica del componente flotante 114 incluye dos superficies de deslizamiento exteriores 116 opuestas, planas y paralelas del componente.
El componente flotante 22 incluye un orificio pasante 120 del componente flotante central que se abre hacia las superficies frontal y posterior del componente 110, 112. El orificio del componente flotante 120 incluye las superficies de deslizamiento interiores 118 opuestas, planas y paralelas. Las superficies de deslizamiento interiores 118 del componente son perpendiculares a las superficies de deslizamiento exteriores 116 del componente. Las superficies de deslizamiento interiores 118 del componente están configuradas para acoplarse a las superficies de deslizamiento 108 del saliente y transferir el par de torsión entre ellas. Cada superficie de deslizamiento interior 118 del componente puede incluir una ranura 62 en relieve en una porción radial media de la misma para asegurar la separación en dos ubicaciones de tope.
El saliente 104 encaja firmemente dentro del orificio del componente flotante 120. El orificio del componente flotante 120 está configurado para permitir un movimiento suave y exacto del componente flotante 22 solo a lo largo de una única dirección radial en relación con la porción de escariador 14 (perpendicular al eje de la porción de escariador RP). En otras palabras, las superficies de deslizamiento 108 del saliente forman un ajuste deslizante con las superficies de deslizamiento interiores 118 del componente, lo que permite el dicho movimiento relativo exacto entre el componente flotante 22 y el saliente 104. Además, este ajuste apretado o deslizante impide la rotación relativa entre el saliente 104 y el componente flotante 22. El cerramiento muy ajustado del componente flotante 22 dentro del rebaje para el componente 54, y el cerramiento muy ajustado del saliente 104 dentro del orificio del componente flotante 120 proporciona un acoplamiento de tipo Oldham fiable y robusto (al mismo tiempo que es compacto), que puede resistir grandes fuerzas de mecanizado. Dicho de otra manera, el componente flotante 22 está asegurado y hace tope radialmente por dentro y por fuera, lo que ayuda a distribuir las cargas del par de torsión.
Una vez que se ha montado el soporte del componente flotante 10, y está en una posición no operativa, la superficie posterior del componente flotante 112 hace tope con la superficie inferior del rebaje 56. Las superficies de deslizamiento exteriores 116 del componente hacen tope con las superficies de deslizamiento del rebaje 60. Las superficies de deslizamiento interiores 118 del componente hacen tope con las superficies de deslizamiento 108 del saliente. La superficie frontal del componente flotante 110 hace tope con la superficie posterior de la tapa 72. La superficie frontal de la tapa 70 hace tope con la superficie posterior del cojinete 78. La superficie frontal del cojinete 76 hace tope con la superficie posterior de la base 90. La porción periférica no rebajada 97 de la superficie frontal de la base 88 no hace tope con ninguna superficie. La superficie posterior del resorte ondulado 84 hace tope con el rebaje de la base 94. La superficie frontal del resorte ondulado 82 hace tope con una superficie interior (no se muestra) del rebaje 102 de la porción de escariador. Y la superficie de centrado de la porción de escariador 101 hace tope con la primera superficie de centrado del manguito 42.
En la posición operativa, las relaciones de acoplamiento mencionadas anteriormente siguen siendo las mismas, con la excepción de la porción periférica no rebajada 97 de la superficie frontal de la base 88, que hace tope con
la superficie posterior de la porción de escariador 98. En la posición operativa, la superficie de centrado de la porción de escariador 101 puede todavía hacer tope con la primera superficie de centrado del manguito 42, dependiendo de la orientación de la porción de soporte 12 en relación con el orificio perforado previamente 32.
Otra ventaja del soporte de escariador flotante 10 relacionada con la estabilidad (momento de flexión mínimo, y recorrido) y compacidad, es que todo el par de torsión se transfiere (solo) sobre un único espacio axial superpuesto que se define como la anchura del componente flotante W1. En otras palabras, en una posición operativa, el par de torsión se transfiere continuamente desde la porción de soporte 12 al componente flotante 22 y desde el componente flotante 22 a la porción de escariador 14 solo dentro de los límites de un área axial continua y bien definida. Esto se consigue gracias al tope interior-exterior mencionado anteriormente entre el componente flotante 22 y las porciones de soporte y de escariador 12, 14.
Otra ventaja más del componente flotante 22 es su simplicidad geométrica, que se traduce en una reducción de los costes de producción, al tiempo que conserva la robustez del soporte de escariador flotante 10. El soporte de escariador flotante 10 se probó y funcionó bien a altas velocidades de corte de Vc = 100-200 m/min.
Claims (15)
1. Un soporte de escariador flotante (10) compacto tipo Oldham que tiene direcciones hacia adelante (FWD) y hacia atrás (RWD) y que comprende:
una porción de soporte (12) que tiene un eje (HP) de la porción de soporte central;
una porción de escariador (14) que tiene un eje (RP) de la porción de escariador y un único saliente (104) central que se superpone, al menos parcialmente, axialmente con la porción de soporte (12) desde dentro;
un componente flotante (22) que transfiere un par de torsión entre la porción de soporte (12) y la porción de escariador (14);
en el que en una posición operativa, el soporte de escariador flotante (10) está configurado para admitir una desalineación angular, una desalineación paralela y una traslación axial entre los ejes (HP, RP) de la porción de soporte y de escariador;
en una posición no operativa, el eje de la porción de escariador (RP) está alineado con el eje (HP) de la porción de soporte; y
caracterizado por que
el soporte de escariador flotante (10) comprende además un elemento elástico (30) anular que se superpone, al menos parcialmente, a la porción de escariador (14) en la dirección axial y que inclina la porción de escariador (14) en la dirección axialmente hacia adelante (FWD), el elemento elástico (30) anular que comprende un resorte ondulado (80) de forma anular; y
al menos en la posición no operativa, el saliente (104) está ubicado dentro del elemento elástico (30).
2. El soporte de escariador flotante (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que
el soporte de escariador flotante (10) comprende un manguito de la carcasa (24) conectado de forma rígida y liberable a la porción de soporte (12), y
la porción de escariador (14) y el manguito de la carcasa (24) tienen una primera superficie de centrado del manguito cooperante respectiva y una superficie de centrado (42, 101) de la porción de escariador que se estrechan en la dirección axialmente hacia adelante (FWD).
3. El soporte de escariador flotante (10) de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que la primera superficie de centrado del manguito (42) y la superficie de centrado de la porción de escariador (101) tienen ambas una forma frustocónica.
4. El soporte de escariador flotante (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la porción de soporte (12) tiene un rebaje para el componente (54); y
el componente flotante (22) está completamente ubicado dentro del rebaje para el componente (54).
5. El soporte de escariador flotante (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el saliente (104) está ubicado dentro de un orificio pasante (120) del componente flotante.
6. El soporte de escariador flotante (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que
el componente flotante (22) tiene las superficies de deslizamiento interiores (118)del componente flotante; y el saliente (104) comprende las superficies (108) de deslizamiento de saliente opuestas y paralelas que se acoplan a las superficies de deslizamiento interiores (118)del componente flotante.
7. El soporte de escariador flotante (10) de acuerdo con la reivindicación 6, en el que
el componente flotante (22) tiene las superficies de deslizamiento exteriores (116) del componente flotante; la porción de soporte (12) tiene un rebaje para el componente (54) provisto de superficies de deslizamiento del rebaje (60) opuestas y paralelas, las superficies de deslizamiento del rebaje (60) que son perpendiculares a las superficies de deslizamiento interiores (118)del componente flotante y paralelas a las superficies de deslizamiento exteriores (116) del componente flotante; y
las superficies de deslizamiento del rebaje (60) de la porción de soporte se acoplan a las superficies de deslizamiento exteriores (116) del componente flotante.
8. El soporte de escariador flotante (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el componente flotante (22) tiene una forma de arandela no circular.
9. El soporte de escariador flotante (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el componente flotante (22) tiene las superficies frontal y posterior del componente flotante 110, 112) y una superficie periférica del componente flotante (114) que se extiende entre ellas; y
la superficie periférica del componente flotante (114) está desprovista de depresiones o salientes.
10. El soporte de escariador flotante (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el componente flotante está configurado para transferir dicho par de torsión solo dentro de los límites de un área axial continua, superpuesta y única, igual en longitud a la anchura de un componente flotante (W1).
11. El soporte de escariador flotante (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que un desplazamiento (D2) axial se define axialmente entre las porciones de soporte y de escariador (12, 14); y en la posición no operativa, el desplazamiento (D2) axial tiene un valor positivo predeterminado; y
en la posición operativa, el desplazamiento axial se reduce en relación con dicho valor predeterminado positivo.
12. El soporte de escariador flotante (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el componente flotante (22) comprende las superficies frontal y posterior del componente flotante (110, 112) que están desprovistas de depresiones o salientes.
13. El soporte de escariador flotante (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que no se aplican esfuerzos cortantes al componente flotante (22) en un plano perpendicular a cualquiera de los ejes (HP, RP) de la porción de soporte y de escariador
14. El soporte de escariador flotante (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que el soporte de escariador flotante (10) tiene medios de posicionamiento axial que, en la posición no operativa, ubican axialmente la porción de escariador (14) con respecto a la porción de soporte (12).
15. El soporte de escariador flotante (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el componente flotante (22) tiene una forma rectangular en una vista axial del mismo.
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