ES2922162T3 - Cabezal de refrentado de altas prestaciones - Google Patents
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Abstract
Aquí se describe una cabeza cara (1) que comprende una parte fija (4), acoplable con una cabeza de máquina herramienta (2) a través de una placa de interfaz (3), una parte rotativa (5), en la que un compartimento (35) es IS Se colocan internamente a los que los medios de transmisión (100) y las medias de medición (101) están alojadas para conducir y medir una diapositiva radial (6) que está respaldada por la parte giratoria (5) para cerrar el compartimento (35), y al menos Un colector eléctrico adecuado para transmitir las señales eléctricas para controlar las medias de accionamiento (100) y las medias de medición (101) utilizadas para conducir y medir el portaobjetos radiales (6). La cabeza orientada (1) comprende una junta continua (40), que está configurada de tal manera que se pone en contacto por completo con el deslizamiento radial (6) y se encuentra dentro de un receso respectivo (34) que rodea externamente el compartimento (35 (35), y un colector de fluido, que es adecuado para suministrar el compartimento (35) con aire presurizado, de modo que la presión dentro del compartimento (35) sea mayor que la presión atmosférica, para sellar el compartimento (35). El colector de fluidos comprende una porción rotativa (22), que es parte integral con la parte rotativa (5) de la cabeza orientada (1) y comprende las primeras rutas fluidas (43) internamente a la misma, y una porción fija (23), que es integral con la parte fija (4) de la cabeza orientada (1) y comprende, internamente a la misma, las segundas rutas de fluido fijos (45) junto con las primeras rutas fluidas (43) para suministrar la parte rotativa (5) para suministrar un refrigerante, para suministrar el compartimento (35) con aire presurizado y para transportar el aceite necesario para bloquear automáticamente el portaobjetos radiales (6). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Cabezal de refrentado de altas prestaciones
La presente invención se refiere a un cabezal de refrentado de altas prestaciones según el preámbulo de la reivindicación 1.
Dicho cabezal de refrentado es apto para ser aplicado sobre una máquina herramienta para realizar operaciones de refrentado y taladrado, incluyendo una que tenga un diámetro continuamente variable.
Los cabezales de refrentado existentes están equipados generalmente con un sistema de accionamiento y medición para accionar y medir la posición radial de la corredera que es solidaria con la parte fija del cabezal, pero en algunas formas de realización, dicho sistema de accionamiento y medición está situado en la parte giratoria del cabezal.
Una ventaja del sistema de accionamiento y medición que está situado en la parte giratoria del cabezal es que incrementa sustancialmente la precisión del posicionamiento de la corredera, gracias al hecho de que se reduce la amplitud de las holguras que tienen lugar entre la corredera y dicho sistema de accionamiento y medición. Por el contrario, una desventaja de esta solución es que hace que el motor y el sistema de medición se sometan a condiciones de funcionamiento en las que el cabezal funciona a una mayor extensión, con el riesgo de que el refrigerante o pequeñas partículas metálicas entren en contacto con ellos y con sus respectivas conexiones eléctricas.
En cabezales de refrentado, el movimiento giratorio de su parte giratoria se obtiene, en la mayoría de los casos, accionando el cabezal por el husillo de la máquina herramienta. Esto conlleva que el par máximo disponible sobre el cabezal sea igual al máximo facilitado por el husillo de la máquina herramienta que, en caso de fresadoras de tamaños pequeño y medio, es frecuentemente tal que no permite realizar operaciones de taladrado de diámetro grande.
Existen soluciones para transmitir el movimiento giratorio al cabezal a través de una o varias cadenas de transmisión que realizan la función de reducir la velocidad de rotación del cabezal, es decir, incrementar el par disponible en el propio cabezal cuando se refiere al máximo proporcionado por la máquina herramienta. Las soluciones existentes adoptadas para transmitir rotación a través de una o varias cadenas de reducción de velocidad presentan la desventaja de transmitir el movimiento giratorio adoptando conexiones enchavetadas o acoplamientos surcados, con lo que la distribución del par entre las cadenas de reducción de velocidad se confía a la precisión de los mecanizados. Independientemente de lo precisos que sean tales mecanizados, no son como para garantizar una buena distribución de par entre las cadenas de reducción de velocidad.
Asimismo, los cabezales de refrentado existentes no permiten un bloqueo automático de la corredera siempre que alcance su posición radial programada. Esto conlleva que, en operaciones de taladrado de precisión, puedan producirse pequeños movimientos radiales de la corredera con la consiguiente deficiencia del grado de acabado del mecanizado realizado, lo cual podría resultar no aceptable.
Hay cabezales de refrentado que están preconfigurados a un cambio de herramienta automático, que requieren que el dispositivo portaherramientas, al que se aplica la herramienta, esté provisto de un sistema automático de bloqueo y desbloqueo de herramienta. Los cabezales de refrentado existentes no permiten un desbloqueo automático de la herramienta en cualquier posición radial de la corredera y en cualquier posición radial del dispositivo portaherramientas como se denomina a la propia corredera. Esto implica que, en algunos casos, el cambio de herramienta se realizará manualmente, exponiendo, de este modo, al operario a una condición peligrosa.
Una forma de realización de la técnica anterior de un cabezal de refrentado se describe, por ejemplo, en el documento WO 2014/111881 A1 en el que se basa el preámbulo de la reivindicación 1. Sin embargo, los cabezales de refrentado de la técnica anterior se ven afectados por los inconvenientes antes mencionados que son eliminados por la presente invención.
El objetivo principal de la presente invención es impedir que tengan lugar filtraciones de líquido o polvo en el compartimiento que gira junto con el cabezal, que aloja un motor, un transductor y otras partes eléctricas, impidiendo así que esta circunstancia provoque fallos.
Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una distribución correcta del par entre las diversas cadenas de reducción.
Otro objetivo de la presente invención es permitir un bloqueo de corredera automático.
Otro objetivo de la presente invención es hacer posible el cambio automático de herramienta en cualquier posición de la corredera y en cualquier posición del portaherramientas cuando se refiere a la propia corredera.
De acuerdo con la presente invención, se consiguen dichos objetivos utilizando un cabezal de refrentado para máquinas herramienta según la reivindicación 1 y unas formas de realización preferidas se definen por las reivindicaciones subordinadas.
Las características y ventajas de la presente invención se pondrán de manifiesto para los expertos en la materia a partir de la siguiente descripción detallada de una forma de realización práctica de la misma, que se muestra para fines explicativos no limitativos en los dibujos adjuntos, en los cuales:
la figura 1 muestra esquemáticamente una sección transversal axial de un cabezal de refrentado según la presente invención que muestra dos cadenas de engranajes para transmitir la rotación al cabezal;
la figura 2 muestra esquemáticamente una sección transversal según la línea II-II de la figura 1, de una parte giratoria del cabezal de refrentado que muestra los sistemas de accionamiento y medición localizados en la parte giratoria del propio cabezal dentro del compartimiento sellado;
la figura 3 muestra un primer detalle de la figura 1, en el que pueden verse un colector de fluido y un colector eléctrico situados en la parte central del cabezal;
la figura 4 muestra una sección transversal según la línea IV-IV de la figura 2, en la que pueden verse un sistema de sellado de compartimiento y unos dispositivos de bloqueo de corredera hidráulicos;
la figura 5 muestra un segundo detalle de la figura 1, en el que pueden verse dos cadenas de engranajes, transmitiendo el movimiento giratorio al cabezal de refrentado; y
la figura 6 muestra un detalle adicional de la figura 5, que muestra un disco retráctil utilizado para ajustar la orientación angular de por lo menos uno de los engranajes.
La figura 1 muestra una sección que pasa por el eje de rotación de un cabezal de refrentado 1 según la presente invención, que puede acoplarse con el cabezal de una máquina herramienta 2 a través de una placa de interfaz 3.
El cabezal de refrentado 1 comprende básicamente una parte fija 4 y una parte giratoria 5 que soportan una corredera radial 6, estando dicha parte giratoria 5 soportada, a su vez, por un cojinete 7.
El cabezal de refrentado 1 es accionado en rotación por un husillo 8 con el que está equipado la máquina herramienta 2 y la transmisión de la rotación se implementa a través de dos cadenas de engranajes. Específicamente, cada una de las dos cadenas de engranajes comprende un primer engranaje 11, 12, que se acopla con un engranaje de entrada 10 solidario con un árbol 9 que es accionado en rotación por el husillo 8. Cada uno de dichos primeros engranajes 11, 12 es fijado por contracción sobre un árbol solidario con un segundo engranaje 13, 14 que se acopla a su vez con una rueda dentada 15 solidaria con dicha parte giratoria 5 del cabezal de refrentado 1.
En la parte giratoria 5 del cabezal de refrentado 1, está previsto un compartimiento 35, dentro del cual hay unos medios de accionamiento 100 y unos medios de medición 101 para accionar y medir la corredera radial 6, estando dicha corredera radial 6 configurada de tal manera que cierre el compartimiento 35 (figura 2). Específicamente, dichos medios de accionamiento 100 comprenden un husillo de bolas 16 sujeto por un soporte fijo 17 que está fijado a la parte giratoria 5. Por otro lado, un soporte de tuerca 19 que se desliza a lo largo del tornillo 16, por el contrario, es solidario con la corredera radial 6. El compartimiento 35 aloja también un motor eléctrico 31 sujeto a la parte giratoria 5 que transmite rotación al husillo de bolas 16 a través de un reductor y unos engranajes 18 y 30, permitiendo, de este modo, mover la corredera radial 6.
La posición radial de la corredera 6 es medida por medio de dichos medios de medición 101 que comprenden un transductor lineal que presenta una escala magnética 33 fijada a la parte giratoria 5 y un cabezal de lectura 32 fijado al soporte de tuerca 19 que es solidario con la corredera radial 6.
Por lo menos un interruptor de fin de carrera de dos botones está fijado también en la parte giratoria 5 del cabezal de refrentado 1 y es accionado por dos levas solidarias con la corredera radial 6.
El cabezal de refrentado 1 comprende también un colector eléctrico 20 y un colector hidráulico que permiten realizar las conexiones eléctricas y de fluido entre la parte fija 4 y la parte giratoria 5, respectivamente (figura 3).
Específicamente, todas las conexiones eléctricas son implementadas por un colector eléctrico 20 que comprende una parte giratoria 47 solidaria con la parte giratoria 5 y está conectada al motor eléctrico 31, al transductor lineal, a dicho por lo menos un interruptor de fin de carrera y a las partes eléctricas giratorias restantes del cabezal de refrentado 1 a través de las conexiones eléctricas. Una parte fija 48 del colector eléctrico 20 es solidaria con la parte fija 4 del cabezal 1 y está conectada, a través de las conexiones eléctricas, a un equipo de alimentación y control utilizado para alimentar y controlar el movimiento de la corredera radial 6 según técnicas conocidas.
Todas las señales aptas para accionar y controlar el movimiento radial de la corredera 6 y las señales de dicho por lo menos un interruptor de fin de carrera son transmitidas a través del colector eléctrico 20, mientras que las conexiones eléctricas para suministrar energía al motor y a un freno, si lo hay, se implementan a través de este. El colector eléctrico 20 está provisto de unas protecciones apropiadas para impedir que sea alcanzado por grasa u otras sustancias que puedan poner en peligro su buen funcionamiento.
Por otro lado, las conexiones de fluido se implementan a través de un colector de fluido que comprende una parte giratoria 22 que es solidaria con la parte giratoria 5 del cabezal y comprende unas primeras rutas de fluido 43 dentro de esta, y una parte fija 23 que es solidaria con la parte fija 4 y comprende, dentro de ella, unas segundas rutas de fluido fijas 45 acopladas con las rutas de fluido internas 43.
El colector de fluido está preconfigurado para suministrar un refrigerante a la parte giratoria 5 y, como se explica mejor más adelante, suministrar también aire presurizado al compartimiento 35 de la parte giratoria 5 así como transportar el aceite utilizado para bloquear automáticamente la corredera radial 6.
El compartimiento 35 de la parte giratoria 5 está rodeado externamente por un rebaje 34 que aloja una junta de sellado 40 continua configurada de tal manera que esté completamente en contacto con la corredera radial 6 (figura 2). La junta de sellado es proporcionada por el compartimiento 35 en la parte giratoria 5 que se mantiene a una presión más alta que la presión atmosférica. Esto se consigue utilizando una de las rutas del colector de fluido para llevar aire presurizado al compartimiento 35 de la parte giratoria 5 del cabezal 1.
La figura 4 muestra algunos detalles de la parte giratoria 5 con una sección transversal al eje radial. Específicamente, la figura muestra la junta de sellado 40 continua que rodea completamente el compartimiento 35 en la parte giratoria 5 que, debido al aire presurizado presente dentro del mismo, impide que el líquido entre y se ponga en contacto con las partes eléctricas del cabezal 1. La presencia de juntas de sellado en todas las posibles rutas de escape del aire presurizado contribuye a mantener una presión de aire dentro del compartimiento 35 de la parte giratoria 5.
La parte giratoria 5 comprende también unos medios de bloqueo para bloquear la corredera radial 6 siempre que alcance su posición radial programada, comprendiendo dichos medios de bloqueo una pluralidad de almohadillas de bloqueo 41 alojadas dentro de unos asientos presentes en dos regletas 42, suministrándose el aire presurizado a estos asientos una vez más a través del colector de fluido. Durante la acción ejercida por la fuerza de bloqueo, que utiliza una pluralidad de almohadillas de bloqueo 41 para cada una de las dos regletas 42, la corredera radial 6 es empujada contra la parte giratoria y la fricción resultante de la misma impide que la fuerza operativa realice el desplazamiento de la corredera radial 6 durante las operaciones de acabado menores.
La figura 5 muestra de una manera más detallada la transmisión de rotación desde el husillo 8 de la máquina herramienta 2 hasta el cabezal de refrentado 1 que incluye dos cadenas de engranajes que abarcan desde el engranaje 10, girando juntamente con el husillo 8, hasta el engranaje 15, de manera solidaria con la parte giratoria 5. La transmisión tiene lugar a través de las dos cadenas de engranajes que comprenden los engranajes 11 y 13 por un lado y los engranajes 12 y 14, por otro lado. Gracias a las dos cadenas de engranajes, a través de las cuales se transfiere movimiento desde el husillo 8 hasta la parte móvil 5 del cabezal de refrentado 1, se obtiene una relación de transmisión entera igual a por lo menos 2. Más preferentemente, la relación de transmisión entera es igual a 4 con el fin de lograr un incremento sustancial en el par disponible en el cabezal de refrentado 1.
Con el fin de transmitir igualmente el par a través de las dos cadenas de engranajes, el ajuste por contracción de por lo menos uno de dichos primeros engranajes 11, 12 en su respectivo árbol solidario con un segundo engranaje 13, 14 se hace ajustable por medio de un disco retráctil 50. Por ejemplo, la figura 5 muestra la manera en que un ajuste por contracción del engranaje 11 en el árbol solidario con el engranaje 13 se hace ajustable por medio de dicho disco retráctil 50 que permite hacer que las condiciones de acoplamiento por rotación sean iguales una a otra tras la rotación. Este ajuste se hace posible sustituyendo un cojinete de soporte 52 por un anillo perforado 43 que permite insertar una llave inglesa y realizar la operación de ajuste y seguidamente bloquear el disco retráctil 50. Finalmente, el cojinete 52 está montado en el lugar del anillo 53.
Se va a demostrar ahora que la invención resuelve los inconvenientes inicialmente mencionados.
El objetivo principal de la presente invención es hacer que el cabezal 1 esté sellado e impedir que entren fluidos en el interior de la parte giratoria 5 que acomoda las partes eléctricas. Esto se consigue adoptando una junta de sellado 40 continua y presurizando la parte interior completa por medio de aire presurizado proporcionado por el colector de fluido.
Un objetivo adicional de la presente invención es haber transmitido el par por las dos cadenas de engranajes compartidas, lo que se logra adoptando un disco retráctil 50 que puede ajustarse y sujetarse después de reconocer que la condición de contacto geométrica es suficientemente precisa. La condición de distribución de par igualitaria hace posible conseguir más de una ventaja. En primer lugar, se extiende el tiempo de vida de los apoyos y
cojinetes. En segundo lugar, aumenta la precisión del mecanizado, considerando que no se provoca ninguna deformación en presencia de una variación de carga, mientras que, en condiciones de carga asimétricas, un fallo de flexión incrementado corresponde a una carga incrementada.
Otro objetivo de la invención es permitir un bloqueo automático de la corredera radial 6 que se ha hecho posible por la adopción de almohadillas de bloqueo 41 alojadas en las dos regletas 42, suministrando aceite presurizado a estas almohadillas de bloqueo a través del colector de fluido.
Existen muchas formas de realización prácticas de la invención, algunas de las cuales se describen a continuación sin apartarse del alcance de protección.
Otra forma alternativa de materializar la invención es la de emplear una cadena de engranajes solo para transmitir la rotación del cabezal, en lugar de dos cadenas de engranajes, o también la de emplear más de dos cadenas de engranajes, por ejemplo, tres o cuatro. Por supuesto, adoptar por lo menos dos cadenas de engranajes hace que las cargas que actúan sobre los engranajes de entrada y salida sean simétricas.
Todas las soluciones indicadas anteriormente son también aptas para ser adoptadas en cabezales equipados con dos correderas, con la adición de algunas consideraciones y adaptaciones que son simples de aplicar. El sistema para el accionamiento radial de las dos correderas se obtiene por medio de un motor que mueve ambos tornillos que transmiten el movimiento radial de las dos correderas, mientras que el sistema de medición puede ser uno giratorio y acoplado con la rotación de los dos tornillos o puede aplicarse directamente a cualquiera de las correderas.
El colector de fluido del cabezal puede utilizarse también para suministrar el aceite para desbloquear la herramienta, si se adopta un sistema portaherramientas apropiado, provisto de unas instalaciones de desbloqueo hidráulicas. En este caso, es suficiente proporcionar una pequeña manguera que conecta la parte giratoria del cabezal al sistema portaherramientas.
Claims (9)
1. Cabezal de refrentado (1) que comprende:
- una parte fija (4) acoplable con un cabezal de una máquina herramienta (2) a través de una placa de interfaz (3); y
- una parte giratoria (5) que soporta una corredera radial (6),
en el que se obtiene un compartimiento (35) en dicha parte giratoria (5), conteniendo dicho compartimiento (35) unos medios de accionamiento (100) y unos medios de medición (101) para accionar y medir dicha corredera radial (6), en el que dicha corredera radial (6) es soportada por dicha parte giratoria (5), de manera que cierre el compartimiento (35), y en el que por lo menos un colector eléctrico (20) está situado en dicho compartimiento (35), estando dicho por lo menos un colector eléctrico (20) configurado para transmitir las señales eléctricas para controlar dichos medios de accionamiento (100) y medios de medición (101) utilizados para accionar y medir dicha corredera radial (6), estando dicho cabezal de refrentado (1) caracterizado por que comprende:
- una junta (40) continua configurada de tal manera que haga contacto completamente con la corredera radial (6), estando dicha junta (40) alojada dentro de un respectivo rebaje (34) que rodea externamente el compartimiento (35); y
- un colector de fluido apto para suministrar aire presurizado a dicho compartimiento (35), de manera que la presión dentro del compartimiento (35) sea mayor que la presión atmosférica con el fin de sellar el compartimiento (35), comprendiendo dicho colector de fluido una parte giratoria (22), que es solidaria con dicha parte giratoria (5) del cabezal de refrentado (1) y comprende dentro de ella unas primeras rutas de fluido (43), y una parte fija (23), que es solidaria con dicha parte fija (4) del cabezal de refrentado (1) y comprende dentro de ella unas segundas rutas de fluido (45) fijas acopladas con dichas primeras rutas de fluido (43) para suministrar un refrigerante a dicha parte giratoria (5), para suministrar dicho aire presurizado a dicho compartimiento (35) y para transportar el aceite utilizado para implementar el bloqueo automático de la corredera radial (6).
2. Cabezal de refrentado (1) según la reivindicación 1, caracterizado por que dichos medios de accionamiento (100) comprenden:
- un husillo de bolas (16) retenido por un soporte fijo (17) que está fijado a la parte giratoria (5), un soporte de tuerca (19) solidario con la corredera radial (6) que se desliza sobre dicho husillo de bolas (16); y
- un motor eléctrico (31) fijado a la parte giratoria (5), transmitiendo dicho motor eléctrico (31) la rotación al husillo de bolas (16) a través de un reductor y unos engranajes (18, 30), permitiendo, de este modo, que se mueva la corredera radial (6).
3. Cabezal de refrentado (1) según la reivindicación 2, caracterizado por que dichos medios de medición (101) comprenden un transductor lineal que, a su vez, comprende una escala magnética (33) fijada a la parte giratoria (5) y un cabezal de lectura (32) fijado al soporte de tuerca (19).
4. Cabezal de refrentado (1) según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende unos medios de bloqueo para bloquear la corredera radial (6) siempre que se alcance la posición radial programada, comprendiendo dichos medios de bloqueo una pluralidad de almohadillas de bloqueo (41) alojadas dentro de unos asientos cortados en dos regletas (42) de la parte móvil (5), siendo aceite presurizado suministrado a dichos asientos a través de dicho colector de fluido.
5. Cabezal de refrentado (1) según la reivindicación 1, caracterizado por que se implementa la transmisión de rotación por medio de dos cadenas de engranajes, comprendiendo cada una de ellas un primer engranaje (11, 12) que se acopla con un engranaje de entrada (10) solidario con un árbol (9) que es accionado en rotación por un husillo (8) de la máquina herramienta (2), estando cada uno de dichos primeros engranajes (11, 12) ajustado por contracción sobre un árbol solidario con un segundo engranaje (13, 14) que se acopla, a su vez, con una rueda dentada (15) solidaria con dicha parte giratoria (5) del cabezal de refrentado (1).
6. Cabezal de refrentado (1) según la reivindicación 5, caracterizado por que se hace que el ajuste por contracción de por lo menos uno de dichos primeros engranajes (11, 12) sobre su respectivo árbol solidario con un segundo engranaje (13, 14) sea ajustable por medio de un disco retráctil (50) con el fin de que el par sea transmitido igualmente por medio de las dos cadenas de engranajes.
7. Cabezal de refrentado (1) según la reivindicación 5, caracterizado por que una relación de transmisión entera igual a por lo menos 2 se obtiene a través de dichas dos cadenas de engranajes, por medio de la cual se transfiere movimiento mediante el husillo (8) a la parte móvil (5) del cabezal de refrentado (1).
8. Cabezal de refrentado (1) según la reivindicación 7, caracterizado por que se obtiene una relación de transmisión entera igual a 4 a través de dichas dos cadenas de engranajes.
9. Cabezal de refrentado (1) según la reivindicación 1, caracterizado por que por lo menos un interruptor de fin de carrera de dos botones, que es accionado por dos levas solidarias con la corredera radial (6), está fijado también a la parte giratoria (5) del cabezal de refrentado (1).
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