ES2926575T3 - Dispositivo de mecanizado vibratorio mejorado - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo de mecanizado que comprende un armazón, un eje de transmisión (3) y un mecanismo de accionamiento (1) que comprende un elemento de rotación (13) para impulsar dicho eje en rotación alrededor de su eje (A), un elemento de accionamiento (18) en conexión helicoidal con el eje para impulsar la traslación del mismo a lo largo de su eje con un movimiento de avance, según la velocidad de giro relativa de dichos órganos de giro y accionamiento. El elemento de accionamiento está montado con la capacidad de efectuar un movimiento de traslación con respecto a dicho armazón a lo largo del eje (A) y está posicionado entre dicho elemento de rotación y un extremo de acoplamiento de dicho eje a una herramienta de corte, mientras que un actuador electromecánico (20) está montado en un marco de referencia fijo asociado a dicho marco frente a dicho elemento de accionamiento (18) al que puede acoplarse para hacerlo oscilar en traslación para superponer una componente de oscilación axial a dicho movimiento de avance. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de mecanizado vibratorio mejorado

La presente invención se refiere al campo de los dispositivos para el mecanizado de piezas, tales como los dispositivos de taladrado y, más concretamente, los que integran un movimiento de avance de la herramienta de corte, por ejemplo, del taladro.

Tal dispositivo es bien conocido por los expertos en la materia, en particular por el ejemplo dado por el documento de patente FR 2 907 695, que describe una máquina, denominada unidad de perforación, que comprende un mecanismo de accionamiento provisto de un piñón de accionamiento montado solidario en rotación sobre un husillo portaherramientas para accionar este último en rotación, permitiéndole al mismo tiempo un movimiento axial, y de un piñón de avance acoplado al husillo portaherramientas mediante una conexión helicoidal para accionar el husillo en traslación a lo largo de su eje, en un movimiento de avance, en función de la velocidad relativa de giro de los piñones de accionamiento y de avance.

El documento FR 2952563 A1 describe un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1.

A diferencia de las máquinas de control numérico u otros medios de perforación que utilizan motores eléctricos, las unidades de perforación generalmente tienen un solo motor (neumático o eléctrico), que asegura, a través del mecanismo de accionamiento, la rotación de la herramienta alrededor de su eje y simultáneamente su avance o su retroceso por traslación. a lo largo de su eje. Al estar unidos mecánicamente los accionamientos de traslación y rotación, los parámetros de funcionamiento de las unidades de perforación están fijados por la elección de los piñones y son constantes durante todo el ciclo de perforación. En particular, la relación entre la velocidad de rotación y la velocidad de avance se impone cinemáticamente, dando así un avance constante por revolución, que por lo tanto no puede adaptarse de manera óptima según los materiales perforados. Por lo tanto, si bien una máquina de este tipo generalmente resulta satisfactoria, usarla para perforar orificios profundos y/o pilas de múltiples materiales puede resultar complicado.

De hecho, en este contexto, la evacuación de las virutas formadas durante la perforación puede resultar difícil. El atasco de viruta puede provocar la rotura o el desgaste pronunciado de la herramienta de perforación, el deterioro del estado de las superficies generadas, más particularmente durante las operaciones de perforación de pilas de diferentes materiales, o una caída significativa de la productividad, en particular por la limitación impuesta a los parámetros de corte como la velocidad de rotación o la velocidad de avance.

Un remedio a este inconveniente consiste en provocar la fragmentación de estas virutas variando su espesor, gracias a un taladrado discontinuo. Asimismo, la máquina taladradora descrita en el citado documento de patente está dotada de un sistema de desplazamiento del piñón de avance con respecto al bastidor de la máquina, en forma de conjunto leva/seguidor de leva, siendo solidario en rotación del husillo un primero de estos elementos y el otro solidario en rotación con el piñón de avance, lo que permite superponer una oscilación al movimiento de avance del husillo a lo largo de su eje durante el taladrado. Así, durante el avance de la herramienta de perforación, estas oscilaciones axiales hacen variar el espesor de las virutas, permitiendo así su fragmentación y su evacuación. Sin embargo, esto genera fricción en la leva, lo que genera sobrecalentamiento, desgaste y ruido. Además, la frecuencia de las oscilaciones es función de la velocidad de rotación relativa entre el piñón de avance y el husillo portaherramientas y no siempre permite obtener las frecuencias de oscilación óptimas para una buena rotura de viruta, ya que el número de oscilaciones por revolución permanece constante. En consecuencia, una máquina de este tipo no podrá adaptarse a múltiples configuraciones de mecanizado, por ejemplo, taladrado con brocas de dos filos o de un solo filo, para las cuales el número de oscilaciones por revolución debe ser diferente. Además, las arquitecturas propuestas por la citada patente no permiten poder controlar una parada de las oscilaciones según las particularidades del proceso de mecanizado. Sin embargo, dicha parada puede ser necesaria, por ejemplo, si la misma herramienta debe realizar un agujero seguido de un chaflán, requiriendo este último un movimiento de avance sin oscilaciones superpuestas. Otras optimizaciones de la asistencia vibratoria a la fragmentación de las virutas son también imposibles con principios conocidos, como por ejemplo la variación en tiempo real, durante la operación de perforación, de la amplitud o la frecuencia de las oscilaciones impuestas, o la generación de formas de oscilación distintas a una sinusoide, como una forma de oscilación en diente de sierra.

Asimismo, un objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo de mecanizado mejorado, en particular un dispositivo de perforación que permita la fragmentación de la viruta durante la perforación mediante la superposición de oscilaciones axiales en el movimiento de avance de la herramienta, que esté libre de al menos una de las limitaciones mencionadas anteriormente y , en particular, que es simple de implementar, ocupa poco espacio y cuyas características de oscilación son fácilmente adaptables.

Con este fin, la presente invención se refiere a un dispositivo de mecanizado que comprende un bastidor, un eje de transmisión que se extiende a lo largo de un eje y que puede acoplarse a una herramienta de corte, y un mecanismo de accionamiento del eje de transmisión, comprendiendo dicho mecanismo un elemento de rotación acoplado al eje de transmisión y capaz de impulsar el eje de transmisión en rotación alrededor de su eje en relación con el bastidor, un elemento de accionamiento en conexión helicoidal con el eje de transmisión y capaz de impulsar el eje de transmisión en traslación a lo largo de su eje en relación con el bastidor de acuerdo con un movimiento de avance, en función de la velocidad relativa de giro de dichos elementos de giro y accionamiento, y medios para generar oscilaciones axiales capaces de generar un movimiento de avance oscilante del eje de transmisión a lo largo de su eje.

Según la invención, dicho elemento de accionamiento está montado para moverse en traslación con respecto a dicho bastidor a lo largo del eje y está dispuesto entre un extremo para acoplar el eje de transmisión con dicha herramienta de corte y dicho elemento de rotación, comprendiendo dichos medios para generar oscilaciones axiales un accionador electromecánico montado como referencia fija, conectado a dicho bastidor, en la parte delantera de dicho elemento de accionamiento, con el que puede acoplarse dicho accionador electromecánico para hacerlo oscilar en traslación, de modo que se superponga una componente de oscilación axial a dicho movimiento de avance .

Según otras características ventajosas del dispositivo de mecanizado según la invención, tomadas individualmente o en combinación:

- dicho actuador electromecánico puede estar dispuesto para generar un movimiento de desplazamiento axial de dicho elemento impulsor en una dirección axial opuesta a la dirección de avance, mientras que un resorte de precarga impulsa dicho elemento impulsor en una dirección axial correspondiente a la dirección del movimiento de avance;

- dicho actuador electromecánico puede estar dispuesto, como variante, para generar un movimiento de desplazamiento axial de dicho elemento de accionamiento en una dirección axial correspondiente a la dirección de dicho movimiento de avance, mientras que un resorte de precarga solicita dicho accionamiento en una dirección axial opuesta a la dirección del movimiento hacia adelante;

- dicho movimiento de desplazamiento axial se puede transmitir ventajosamente a dicho elemento de accionamiento a través de un medio de amplificación mecánica capaz de amplificar la amplitud del movimiento generado por dicho actuador electromecánico;

- dicho medio mecánico de amplificación puede comprender, según un ejemplo de realización, un brazo de palanca que se extiende entre un extremo libre de dicho actuador electromecánico y dicho elemento de accionamiento; - el dispositivo comprende preferentemente un medio de acoplamiento con dicho elemento de accionamiento del tipo de tope de doble efecto solidario con dicho elemento de accionamiento;

- dicho actuador electromecánico se apoya por uno de sus extremos sobre un tope anular de apoyo axial fijado a dicho bastidor;

- dicho tope anular de apoyo axial puede ventajosamente comprender medios de amortiguación elástica por medio de los cuales dicho extremo de dicho accionador electromecánico descansa sobre dicho tope anular de apoyo axial; - dicho elemento impulsor está en conexión deslizante en la dirección del eje con una rueda impulsora giratoria de dicho elemento impulsor, recibiendo dicha rueda impulsora un movimiento giratorio y estando en conexión pivotante con respecto a dicho bastidor;

- dicha conexión deslizante entre dicho elemento de accionamiento y dicha rueda de accionamiento en la dirección del eje se logra mediante medios de guía elásticos;

- dicho dispositivo puede comprender un pivote deslizante entre dicho elemento de accionamiento y dicho bastidor; - dicho actuador electromecánico puede ser un actuador piezoeléctrico o magnetostrictivo o electroestrictivo.

Otras características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto con la lectura de la descripción que se hace a continuación de una realización particular de la invención, dada a título indicativo, pero no limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

- la Figura 1 es un diagrama que ilustra la cinemática de un mecanismo de accionamiento de una denominada unidad de perforación de avance programado, a la que se puede aplicar la invención, sin limitación;

- la Figura 2 es un diagrama que ilustra una realización de la invención;

- la Figura 3 es un diagrama que ilustra otra realización de la invención;

- la Figura 4 es un diagrama que ilustra otra realización más de la invención.

A este respecto, en las figuras se observa que los elementos que llevan las mismas referencias numéricas corresponden a elementos idénticos o similares.

La figura 1 ilustra una estructura cinemática clásica de un dispositivo de perforación que tiene un mecanismo de accionamiento 1 que constituye un mecanismo de accionamiento de avance denominado programado, que conecta mecánicamente un eje de transmisión de entrada 2 a un eje de transmisión de salida 3, al que se pretende acoplar una herramienta de corte, en este caso una herramienta de perforación. El eje 2 del mecanismo de accionamiento está acoplado a un motor de accionamiento o conjunto motor/reductor. Todos estos elementos están al menos parcialmente alojados en un bastidor del dispositivo de perforación y el eje de transmisión de salida 3 es recibido en el bastidor para que pueda girar alrededor de su eje A y en traslación sobre este eje A.

Según el ejemplo de realización de la figura 1, el mecanismo de accionamiento 1 comprende un primer medio de engranaje 11, que permite transformar el movimiento de giro del eje de entrada 2 en un movimiento de giro del eje de salida 3. Este primer medio de engranaje comprende por ejemplo una primera rueda de accionamiento 12 fijada al eje de entrada 2 engranando con un órgano de rotación 13 acoplado al eje de salida 3, de modo que el órgano de rotación 13 gira con el eje de salida 3 mientras permite el movimiento de traslación de este último a lo largo de su eje A con respecto al órgano de rotación 13 , siendo la conexión entre el elemento de rotación 13 y el eje de transmisión de salida 3, por ejemplo, una conexión deslizante 14, comprendiendo el eje de transmisión de salida 3 posiblemente unas estrías en las que se acoplan las nervaduras correspondientes del elemento de rotación 13.

De acuerdo con los mecanismos clásicos de accionamiento de avance mecánico programado, el mecanismo de accionamiento 1 comprende un segundo medio de engranaje 15, que permite transformar el movimiento de rotación del eje de transmisión de entrada 2 en un movimiento de avance del eje de transmisión de salida 3. Este segundo medio de engranaje 15 puede comprender, por ejemplo, una primera rueda motriz 16 acoplada al eje de entrada 2 y que permite engranar una segunda rueda motriz 17 en conexión pivotante con el bastidor y solidaria con un elemento de transmisión 18 acoplado al eje de transmisión de salida 3 a través de una conexión helicoidal, que permite transformar el movimiento de rotación del elemento de accionamiento 18 con respecto al eje de transmisión de salida 3 en un movimiento de traslación correspondiente del eje de transmisión de salida 3 a lo largo de su eje A con respecto al bastidor, de modo que la transmisión de salida el eje 3 avanza a lo largo del eje A (en la dirección de la flecha Va) con respecto al bastidor en función de la velocidad relativa de rotación de los órganos de rotación y transmisión 13 y 18. De hecho, la conexión helicoidal transformará el movimiento de rotación relativo entre el órgano de transmisión 18 y la transmisión de salida eje 3 en un movimiento de traslación. La elección juiciosa de las dos relaciones de transmisión u1 y u2, respectivamente entre la segunda rueda motriz 17 y la primera rueda motriz 16 del segundo medio de engranaje 15 y entre el primer elemento giratorio 13 y la primera rueda de accionamiento 12 del primer medio de engranaje 11, permitirá obtener un avance de bajo valor (algunas centésimas de milímetro) mientras se implementa una conexión helicoidal con un paso relativamente grande y fácil de lograr (algunos milímetros).

Como variante, los movimientos de rotación de los órganos de rotación 13 y de accionamiento 17 también pueden ser proporcionados por dos cadenas cinemáticas paralelas, más complejas que las presentadas anteriormente, que reciben el movimiento de accionamiento del mismo motor o pareja motor/reductor, o de dos motores distintos.

Se ha explicado anteriormente que las virutas que se forman durante el taladrado de un material pueden ser evacuadas más fácilmente si estas últimas se fragmentan al mismo tiempo que se forman. Clásicamente, se busca hacer posible esta fragmentación impartiendo a la herramienta de perforación acoplada al eje de transmisión de salida 3 un movimiento de avance oscilante, superponiendo el movimiento de avance generado por el elemento de accionamiento 18 a través de la conexión helicoidal con el eje de salida 3, un movimiento de avance oscilante.

Las soluciones propuestas por la presente invención para generar el movimiento de avance oscilante se pueden aplicar a cualquier dispositivo de mecanizado que comprenda un mecanismo de accionamiento del eje de transmisión que tenga una cadena cinemática como se describe con referencia a la figura 1, pero se puede aplicar, de una manera más amplia, independientemente de la elección de la cadena cinemática diseñada para transmitir los movimientos al eje de transmisión de salida 3 y, en particular, diseñada para transmitir los dos movimientos de rotación respectivamente al órgano de rotación 13 y al órgano de accionamiento 18. También, las soluciones que se describen a continuación se pueden aplicar a cualquier cadena cinemática que implemente un eje de transmisión de salida acoplado a un órgano de rotación capaz de conducir el eje en rotación alrededor de su eje dentro de un bastidor dejándolo libre en traslación, el bastidor que alberga un mecanismo de accionamiento que comprende un elemento de accionamiento acoplado al eje por una conexión helicoidal para provocar el avance automático del eje a lo largo de su eje con respecto al bastidor bajo el efecto del accionamiento en rotación del eje y esto, cualquiera que sea la forma en que se establezca la diferencia entre la velocidad de rotación w1 del órgano de accionamiento y la velocidad de rotación w2 del órgano de rotación.

Haciendo referencia a la figura 2, se describe una realización que tiene una configuración basada en una arquitectura de máquina en la que el elemento de accionamiento 18 que forma el elemento de tuerca de la conexión helicoidal está situado en la parte delantera de la máquina. En otras palabras, según esta configuración, el elemento de accionamiento 18 se coloca a lo largo del eje de transmisión de salida 3 entre el extremo de acoplamiento del eje de transmisión con la herramienta de corte y el elemento de rotación 13. En esta configuración particular, como se ilustra en la figura 2, se prevé posicionar el accionador 20 en la parte delantera 60 de la máquina, también denominada nariz de la máquina, en la parte delantera del órgano de accionamiento 18. Así, el accionador 20 se sitúa en la nariz de la máquina, entre el extremo de acoplamiento del eje de transmisión con la herramienta de corte y el elemento de accionamiento 18. Tal posicionamiento del actuador es particularmente ventajoso en términos de tamaño y permite así mejorar la compacidad de la máquina.

El actuador electromecánico 20 está soportado por uno de sus extremos 21 sobre un tope de apoyo axial anular 30 fijado al bastidor, a la altura de la nariz 60 de la máquina, del lado del extremo de acoplamiento del eje de transmisión con la herramienta de corte, para dejar fijo el actuador 20, del mismo modo que se ha explicado anteriormente con referencia a la figura 1, y su extremo libre 22, situado frente a su extremo 21 en el lado del segundo engranaje 17, se acopla para accionar el elemento de accionamiento 18 a través del tope de doble efecto 40, para hacerlo oscilar en traslación a lo largo del eje A a través del enlace deslizante 19.

En esta configuración, el actuador electromecánico 20 está por lo tanto dispuesto para generar un movimiento de desplazamiento axial del elemento de accionamiento 18 en una dirección axial opuesta a la dirección del movimiento de avance de la herramienta (simbolizado por la flecha Va en las figuras), desde una posición axial nominal con respecto al bastidor, mientras que un resorte de precarga 70 empuja al órgano de accionamiento 18 en una dirección axial correspondiente a la dirección del movimiento de avance. Por lo tanto, el actuador 20 "empuja" aquí en la dirección opuesta al movimiento de avance de la herramienta. El resorte de precarga 70 debe entonces ser suficientemente rígido para poder "reintroducir" la herramienta en el material, sin generar fenómenos nocivos (como inestabilidades, por ejemplo).

El modo de realización de la figura 2 se adapta más particularmente a un modo de asistencia vibratoria consistente en imponer oscilaciones de forma distinta a las sinusoidales y, más precisamente, en dientes de sierra. De hecho, en esta configuración, el actuador 20 utiliza toda su potencia para impulsar el elemento de accionamiento 18 en una dirección opuesta al movimiento de avance de la herramienta y así generar una carrera de retroceso de la herramienta que es mucho más rápida que el retorno de la herramienta en el material asegurada por el resorte de precarga 70. De esta manera, la pendiente de la trayectoria sobre el recorrido activo de la herramienta, correspondiente a la fase de formación de la viruta cuando la herramienta vuelve al material, será más débil que para un modo de asistencia vibratoria donde las oscilaciones son de forma sinusoidal, reduciendo así las fuerzas de corte y el desgaste de la herramienta. Además, la frecuencia óptima de oscilaciones para la asistencia vibratoria de tipo diente de sierra es inferior a la necesaria en el caso de oscilaciones de forma sinusoidal.

La realización ilustrada en la figura 3 se basa en la misma arquitectura de máquina que la descrita con referencia a la figura 2 y también se refiere a un posicionamiento del actuador 20 en la nariz 60 de la máquina, en la parte delantera del elemento de accionamiento 18. Sin embargo, el sentido de accionamiento está invertido con respecto al sentido de accionamiento de la figura 2 y el accionamiento incorpora una amplificación, para aumentar la amplitud del movimiento oscilatorio generado por el actuador 20.

Para ello, el actuador 20 se monta siempre en referencia fija, vinculado al bastidor de la máquina, estando apoyado por uno de sus extremos 21 sobre un tope de apoyo axial anular 30 fijado al bastidor, a la altura de la nariz 60 de la máquina, en el lado del extremo de acoplamiento del eje de transmisión con la herramienta de corte, y el movimiento de desplazamiento axial generado por el actuador 20 se transmite al órgano de accionamiento 18 a través de un brazo de palanca 50 montado pivotantemente entre el segundo órgano de engranaje 17 y el extremo libre 22 del accionador 20, situado sensiblemente en línea con el segundo órgano de engranaje 17 opuesto al primer extremo 21. De esta forma, el accionador permite generar un movimiento de desplazamiento axial del órgano accionador 18 en sentido axial correspondiente a la dirección del movimiento de avance de la herramienta desde una posición axial nominal con respecto al bastidor, mientras que el resorte de precarga 70 impulsa el elemento de accionamiento 18 en una dirección axial opuesta a la dirección del movimiento de avance. Para ello, el resorte de precarga 70 se dispone en la nariz de la máquina frente al elemento de accionamiento 18 con respecto al tope de doble efecto 40 montado solidario a la parte delantera del elemento de accionamiento 18 y se pretensa contra el tope de doble efecto 40 para generar la fuerza de retorno que permite la salida de la herramienta del material.

El modo de realización de la figura 3 con el accionamiento alojado en la nariz de la máquina tiene pues siempre un impacto positivo en términos de tamaño y, si no está especialmente optimizado para la realización de una asistencia vibratoria con oscilaciones en dientes de sierra, a diferencia del modo de realización de la figura 2, puede en cambio proporcionar ventajosamente unas amplitudes de oscilación multiplicadas por el factor de amplificación permitido por el medio de amplificación mecánico interpuesto entre el accionador y el órgano de accionamiento 18.

El modo de realización de la Figura 4 todavía se basa en la arquitectura de la máquina descrita en las figuras 2 y 3, con el órgano de accionamiento 18 colocado en la parte delantera de la máquina en relación con el órgano de rotación 13 y se refiere a otro posicionamiento del actuador 20 en la nariz 60 de la máquina, frente al elemento de accionamiento 18. Esta realización también combina las ventajas asociadas con la disposición invertida de la dirección de actuación (figura 2) y la implementación de una amplificación de la amplitud del movimiento generado (figura 3). Para ello, el actuador 20 se monta como referencia fija, unido al bastidor de la máquina, apoyándose por uno de sus extremos 21 sobre un tope de apoyo axial anular 30 fijado al bastidor, a la altura de la nariz 60 de la máquina, en el lado del órgano de accionamiento 18, y se extiende en la nariz de la máquina sustancialmente en línea con el tope de doble acción 40 montado en la parte delantera del órgano de accionamiento 18. De acuerdo con el ejemplo de realización, un brazo de palanca 50 está montado de manera pivotante entre el extremo libre 22 del actuador 20 y el anillo fijo del tope de doble efecto 40 montado en movimiento de traslación sobre el eje de transmisión de salida 3. Así, el actuador 20 permite generar un movimiento de desplazamiento axial del elemento de accionamiento 18 en una dirección opuesta a la dirección de avance de la herramienta y este movimiento de desplazamiento axial generado por el actuador 20 se transmite al elemento de accionamiento 18 a través del brazo de palanca 50. De esta manera, el actuador es apto para "empujar" el elemento impulsor 18 en la dirección opuesta a la dirección del movimiento hacia adelante de la herramienta con una amplitud de movimiento amplificada por el brazo de palanca 50 y el resorte de precarga 70 mueve el impulsor 18 en dirección inversa. Para hacer esto, el resorte de precarga 70 está dispuesto en la nariz de la máquina en el lado del elemento impulsor 18 y está precargado contra el anillo giratorio del tope de doble efecto 40 unido al elemento impulsor 18 para generar la fuerza para que vuelva a introducir la herramienta en el material.

Las diversas realizaciones de la invención, tal como se acaba de describir, para combinar el movimiento de avance del eje de transmisión de salida con un movimiento oscilatorio a lo largo de su eje, pueden adaptarse fácilmente a cualquier tipo de unidad de mecanizado, dado que siguen siendo posibles operaciones distintas al taladrado y en la medida en que los medios implementados para generar las oscilaciones axiales intervienen únicamente en la parte de guía del eje, independientemente de la cadena cinemática que proporciona los dos movimientos de rotación respectivamente al órgano de rotación 13 para mover el eje en rotación alrededor de su eje y al órgano de accionamiento 18 para mover el eje en traslación a lo largo de su eje. Así, la solución propuesta podría por ejemplo ser utilizada en el diseño de un medio de mecanizado del tipo electromandril, aportando así la ventaja de la integración del movimiento de avance en dichos medios de mecanizado y de la asistencia vibratoria. En general, la invención es aplicable a cualquier campo industrial en el que una herramienta o utillaje deba ser accionado por un movimiento de rotación (de velocidad constante o no), asociado a un movimiento de avance (de velocidad constante o no) y a un movimiento oscilante (vibraciones de frecuencia, amplitud y forma de onda variables), siendo todos los parámetros de estos movimientos ajustables independientemente, fuera o durante el proceso.

Tal posicionamiento del actuador es particularmente ventajoso en términos de tamaño y permite así mejorar la compacidad de la máquina.

El actuador electromecánico 20 está apoyado por uno de sus extremos 21 sobre un tope de apoyo axial anular 30 fijado al bastidor, a la altura de la nariz 60 de la máquina, del lado del extremo de acoplamiento del eje de transmisión con la herramienta de corte, para dejar fijo el actuador 20, del mismo modo que se ha explicado anteriormente con referencia a la figura 1, y su extremo libre 22, situado frente a su extremo 21 en el lado de la segunda rueda motriz 17, se acopla para accionar el órgano 18 a través del tope de doble efecto 40, para hacerlo oscilar en traslación a lo largo del eje A a través del enlace deslizante 19.

En esta configuración, el actuador electromecánico 20 está por lo tanto dispuesto para generar un movimiento de desplazamiento axial del elemento de accionamiento 18 en una dirección axial opuesta a la dirección del movimiento de avance de la herramienta (simbolizado por la flecha Va en las figuras), desde una posición axial nominal con respecto al bastidor, mientras que un resorte de precarga 70 empuja al órgano de accionamiento 18 en una dirección axial correspondiente a la dirección del movimiento hacia adelante. Así, el sentido de actuación según la realización de la figura 4 es en sentido contrario al sentido de actuación según la realización de las figuras 2 y 3, donde el actuador 20 "empuja" en la dirección del avance del movimiento de la herramienta. Por el contrario, el actuador 20 "empuja" aquí en dirección opuesta al movimiento de avance de la herramienta. El resorte de precarga 70 debe entonces ser suficientemente rígido para poder "reintroducir" la herramienta en el material, sin generar fenómenos nocivos (tales como inestabilidades, por ejemplo).

El modo de realización de la figura 4 se adapta más particularmente a un modo de asistencia vibratoria consistente en imponer oscilaciones de forma distinta a las sinusoidales y, más precisamente, en diente de sierra. De hecho, en esta configuración, el actuador 20 usa toda su potencia para impulsar el elemento de accionamiento 18 en una dirección opuesta al movimiento de avance de la herramienta y así generar una carrera de retroceso de la herramienta que es mucho más rápida que el retorno de la herramienta en el material asegurada por el resorte de precarga 70. De esta manera, la pendiente de la trayectoria sobre el recorrido activo de la herramienta, correspondiente a la fase de formación de la viruta cuando la herramienta vuelve al material, será más débil que para un modo de asistencia vibratoria donde las oscilaciones son de forma sinusoidal, reduciendo así las fuerzas de corte y el desgaste de la herramienta. Además, la frecuencia óptima de oscilaciones para la asistencia vibratoria de tipo diente de sierra es inferior a la necesaria en el caso de oscilaciones de forma sinusoidal.

La realización ilustrada en la figura 5 se basa en la misma arquitectura de máquina que la descrita con referencia a la figura 4 y también se refiere a un posicionamiento del actuador 20 en la nariz 60 de la máquina, en la parte delantera del elemento de accionamiento 18. Sin embargo, el sentido de accionamiento está invertido con respecto al sentido de accionamiento de la figura 4 y el accionamiento incorpora una amplificación, para aumentar la amplitud del movimiento oscilatorio generado por el actuador 20, según el principio de la realización descrita con referencia a la figura 3.

Para ello, el actuador 20 se monta siempre en referencia fija, ligado al bastidor de la máquina, estando apoyado por uno de sus extremos 21 sobre un tope de apoyo axial anular 30 fijado al bastidor, a la altura de la nariz 60 de la máquina, del lado del extremo de acoplamiento del eje de transmisión con la herramienta de corte, y el movimiento de desplazamiento axial generado por el actuador 20 se transmite al elemento de accionamiento 18 a través de un brazo de palanca 50 (siguiendo el ejemplo de la figura 3 ) montado de forma pivotante entre la segunda rueda motriz 17 y el extremo libre 22 del actuador 20, situado sustancialmente en línea con la segunda rueda motriz 17 frente al primer extremo 21. De esta forma, el actuador permite generar un movimiento de desplazamiento axial del órgano de accionamiento 18 en una dirección axial correspondiente a la dirección del movimiento de avance de la herramienta desde una posición axial nominal con respecto al bastidor, mientras que el resorte de precarga 70 impulsa el órgano de accionamiento 18 en una dirección axial opuesta a la dirección del movimiento de avance. Para hacer esto, el resorte de precarga 70 está dispuesto en la nariz de la máquina frente al elemento de accionamiento 18 con respecto al tope de doble efecto 40 montado solidario en la parte delantera del elemento de accionamiento 18 y está pretensado contra el tope de doble efecto 40 para generar la fuerza de retorno que permite la salida de la herramienta del material.

El modo de realización de la figura 5 con el accionamiento alojado en la nariz de la máquina tiene pues siempre un impacto positivo en términos de tamaño y, si no está especialmente optimizado para la realización de una asistencia vibratoria con oscilaciones en dientes de sierra a diferencia del modo de realización de la fig. 4, puede por otra parte proporcionar ventajosamente amplitudes de oscilaciones multiplicadas por el factor de amplificación permitido por el medio mecánico de amplificación interpuesto entre el actuador y el elemento de accionamiento 18.

La realización de la figura 6 todavía se basa en la arquitectura de la máquina descrita en las figuras 4 y 5, con el órgano de accionamiento 18 colocado en la parte delantera de la máquina en relación con el órgano de rotación 13 y además se relaciona con el posicionamiento del actuador 20 en la nariz 60 de la máquina, en la parte delantera del elemento de accionamiento 18. Esta realización también combina las ventajas asociadas con la disposición invertida del sentido de actuación (figura 4) y la implementación de una amplificación de la amplitud del movimiento generado (figura 5). Para ello, el actuador 20 se monta en referencia fija, ligado al bastidor de la máquina, estando apoyado por uno de sus extremos 21 sobre un tope de apoyo axial anular 30 fijado al bastidor, a la altura de la nariz 60 de la máquina, en el lado del órgano de accionamiento 18, y se extiende en la nariz de la máquina sustancialmente en línea con el tope de doble acción 40 montado en la parte delantera del órgano de accionamiento 18. De acuerdo con el ejemplo de realización, un brazo de palanca 50 está montado de manera pivotante entre el extremo libre 22 del actuador 20 y el anillo fijo del tope de doble efecto 40 montado móvil en movimiento de traslación sobre el eje de transmisión de salida 3. Así, el actuador 20 permite generar un movimiento de desplazamiento axial del elemento de accionamiento 18 en una dirección opuesta a la dirección de avance de la herramienta y este movimiento de desplazamiento axial generado por el actuador 20 se transmite al elemento de accionamiento 18 a través del brazo de palanca 50. De esta manera, el actuador es apto para "empujar" el elemento impulsor 18 en la dirección opuesta a la dirección del movimiento de avance de la herramienta con una amplitud de movimiento amplificada por el brazo de palanca 50 y el resorte de precarga 70 empuja el impulsor 18 en dirección inversa. Para hacer esto, el resorte de precarga 70 está dispuesto en la nariz de la máquina en el lado del elemento impulsor 18 y está precargado contra el anillo giratorio del tope de doble efecto 40 unido al elemento impulsor 18 para generar la fuerza para que vuelva a introducir la herramienta en el material.

Las diversas realizaciones de la invención, tal como se acaba de describir, para combinar el movimiento de avance del eje de transmisión de salida con un movimiento oscilatorio a lo largo de su eje, pueden adaptarse fácilmente a cualquier tipo de unidad de mecanizado, dado que siguen siendo posibles operaciones distintas al taladrado y en la medida en que los medios implementados para generar las oscilaciones axiales intervienen únicamente en la parte de guía del eje, independientemente de la cadena cinemática que proporciona los dos movimientos de rotación respectivamente al órgano de rotación 13 para mover el eje en rotación alrededor de su eje y al órgano de accionamiento 18 para mover el eje en traslación a lo largo de su eje. Así, la solución propuesta podría por ejemplo ser utilizada en el diseño de un medio de mecanizado del tipo electromandril, aportando así la ventaja de la integración del movimiento de avance en dichos medios de mecanizado y de la asistencia vibratoria. En general, la invención es aplicable a cualquier campo industrial en el que una herramienta o herramienta deba ser accionada por un movimiento de rotación (de velocidad constante o no), asociado a un movimiento de avance (de velocidad constante o no) y a un movimiento oscilante (vibraciones de frecuencia, amplitud y forma de onda variables), siendo todos los parámetros de estos movimientos ajustables independientemente, fuera o durante el proceso.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de mecanizado que comprende un bastidor, un eje de transmisión (3) que se extiende a lo largo de un eje (A) y que puede acoplarse a una herramienta de corte, y un mecanismo de accionamiento (1) para impulsar el eje de transmisión, comprendiendo dicho mecanismo un elemento de rotación (13) que está acoplado al eje de transmisión (3) y es capaz de impulsar el eje de transmisión en rotación alrededor de su eje con respecto al bastidor, un órgano de accionamiento (18) que está en conexión helicoidal con el eje de transmisión (3) y es capaz de impulsar el eje de transmisión (3) en traslación a lo largo de su eje (A) en un movimiento de avance con respecto al bastidor, dependiendo de la velocidad de rotación relativa de dichos órganos de rotación (13) y de accionamiento (18), y medios de generación de oscilaciones axiales que sean capaces de generar un movimiento de avance oscilante del eje de transmisión a lo largo de su eje, estando montado dicho elemento de accionamiento (18) de manera móvil en traslación con respecto a dicho bastidor a lo largo del eje (A) y dispuesto entre una extremidad de acoplamiento del eje de transmisión (3) con dicha herramienta de corte y dicho órgano de rotación (13), caracterizado por que dichos medios para generar oscilaciones axiales comprenden un accionador electromecánico (20) montado en un lugar fijo, asociado a dicho bastidor, frente a dicho elemento de accionamiento (18) al que puede acoplarse dicho accionador electromecánico (20) para hacerlo oscilar en traslación, para superponer una componente de oscilación axial a dicho movimiento de avance.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que dicho actuador electromecánico (20) está diseñado para generar un movimiento de desplazamiento axial de dicho elemento impulsor (18) en una dirección axial opuesta a la dirección del movimiento de avance, mientras que un resorte de precarga empuja dicho elemento impulsor (18) en una dirección axial correspondiente a la dirección del movimiento de avance.

3. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que dicho actuador electromecánico (20) está diseñado para generar un movimiento de desplazamiento axial de dicho elemento impulsor (18) en una dirección axial correspondiente a la dirección de dicho movimiento de avance, mientras que un resorte de precarga impulsa dicho elemento impulsor (18) en una dirección axial opuesta a la dirección del movimiento de avance.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 2 y 3, caracterizado por que dicho movimiento de desplazamiento axial se transmite a dicho elemento de accionamiento (18) por medio de un medio de amplificación mecánica que es capaz de amplificar la amplitud del movimiento generado por dicho actuador electromecánico (20).

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado por que dichos medios mecánicos de amplificación comprenden un brazo de palanca que se extiende entre un extremo libre de dicho actuador electromecánico (20) y dicho elemento impulsor (18).

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende un medio de acoplamiento a dicho elemento de accionamiento (18) del tipo tope de doble efecto solidario a dicho elemento de accionamiento.

7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicho actuador electromecánico (20) se apoya con uno de sus extremos (21) contra un cojinete anular de apoyo axial (30) fijado a dicho bastidor.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado por que dicho tope anular de apoyo axial (30) comprende medios de amortiguación elástica por medio de los cuales dicho extremo de dicho accionador electromecánico se apoya contra dicho tope anular de apoyo axial.

9. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicho elemento de accionamiento (18) está en una conexión deslizante (19) en la dirección del eje (A) con una rueda de accionamiento (17) para impulsar dicho elemento de accionamiento (18) en rotación, recibiendo dicha rueda de accionamiento (17) un movimiento de rotación y está en una conexión pivotante con respecto a dicho bastidor.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado por que dicha conexión deslizante (19) entre dicho elemento de accionamiento (18) y dicha rueda de accionamiento (17) en la dirección del eje (A) se realiza mediante medios de guía elásticos.

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende un pivote deslizante entre dicho elemento de accionamiento (18) y dicho bastidor.

12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicho actuador electromecánico (20) es un actuador piezoeléctrico o magnetostrictivo o electroestrictivo.