MX2014002385A - Metodo y dispositivo para acabado de piezas de trabajo. - Google Patents

Abstract

A fin de acortar una cadena de proceso para procesar la remoción de astilla, en particular de un cigüeñal después del maquinado áspero y en particular después del endurecimiento de acuerdo a la invención en particular una combinación de fresado de vuelta o fresado de punto único se propone como un primer paso y se propone un paso de maquinado fino subsecuente a través del acabado o decapado electroquímico.

Description

MÉTODO Y DISPOSITIVO PARA ACABADO DE PIEZAS DE TRABAJO I . Campo de la Invención La invención se refiere a un método y a un dispositivo para maquinar componentes de rotación simétrica y también componentes de rotación no simétrica, en particular cigüeñales y producción en masa, en particular superficies de soporte (de cojinetes de elevación de manivela y también cojinetes de muñón) de cigüeñales a una condición utilizable, por tanto la condición cuando el cigüeñal puede ser instalado en un motor sin una remoción de material adicional en las superficies de soporte o cojinete.

Por tanto las superficies de soporte o de apoyo son superficies envolventes, por tanto un ancho del cojinete y también de las superficies del espejo de popa asi llamadas, por tanto, las caras adyacentes al ancho del cojinete las cuales son usadas por ejemplo para soporte axial.

II. Antecedentes de la Invención Los cigüeñales y en particular los cigüeñales para motores de carro con un número alto de cilindros son conocidos porque son piezas de trabajo que pueden ser instaladas durante el maquinado y por tanto son difíciles de trabajar. La determinación del cumplimiento dimensional de un cigüeñal acabado se proporciona primariamente además del ancho de cojinete axial mediante el evaluar los siguientes parámetros : - Desviación del diámetro es igual a la desviación máxima para un diámetro nominal predeterminado del piñón de cojinete.

- La circularidad es igual a la desviación macroscópica desde un contorno nominal circular del cojinete de elevación determinado por la distancia del circulo envolvente exterior e interior; - Excentricidad es igual a la desviación dimensión radial para una pieza de trabajo que gira causado por una excentricidad del cojinete de rotación y/o de la desviación de forma del cojinete desde una forma circular ideal; - Aspereza representada por aspereza individual media Rz = valor computacional representado la aspereza microscópica de la superficie del cojinete; - Parte de soporte = la parte de superficie de soporte de la estructura de superficie vista microscópicamente la cual hace contacto con una superficie opuesta de contacto, y adicionalmente para los cojinetes de perno manivela : - desviación de carrera = desviación dimensional de carrera actual (distancia del centro actual del perno de manivela desde un centro actúa1 del muñón de manivela) desde la carrera nominal; y ángulo de desviación = desviación de una posición angular actual del perno de manivela desde su posición angular nominal en relación al eje de muñón y con respecto a la posición angular de los pernos de manivela restantes designados en grados o como una dimensión longitudinal provista en una dirección circunferencial en relación a la carrera o golpe.

Por tanto el mantener las tolerancias requeridas para estos parámetros está limitado por los métodos de maquinado disponibles y también por la inestabilidad de la pieza de trabajo y de las fuerzas de maquinado. También la eficiencia y economía del método son de una gran importancia en aplicaciones prácticas, en particular para producción de volumen en donde los tiempos de ciclo y por tanto los costos de producción son de gran importancia, mientras que los prototipos o piezas singulares, no son objeto de estas limitaciones.

La remoción de material típicamente desde el cojinete del cigüeñal forjado o fraguado se llevó a cabo en tres pasos de maquinado de remoción: Paso 1. Maquinado de aspereza Maquinado de remoción de astilla a través de una orilla definida. Por tanto, los métodos volteando, espitado-volteado, espitado-volteado-volteado, de molido circular interno y de molido circular externo, de molido ortogonal, en particular llevado a cabo a molido de alta velocidad o combinaciones de estos métodos son usadas. El material en exceso que va ser removido está en un rango de varios milímetros .

Paso 2. Maquinado Fino: La molienda húmeda, en particular después de primero endurecer la pieza de trabajo a través de una herramienta de molienda masiva dura, por ejemplo, un disco de molienda el cual gira típicamente con su eje de rotación paralelo al eje de rotación del cigüeñal que va ser maquinado; el material en exceso que va a ser removido está en un rango de varias 1/décimas de un milímetro.

Cuando hay dimensiones de exceso altas la molienda también se lleva a cabo en pasos plurales, por ejemplo en dos pasos mediante el pre-molido y el molido de acabado.

Paso 3: Estructuración de Superficie Primaria: El acabado a través de una herramienta de molienda oscilante típicamente (banda de molienda o piedra de molienda) la cual es presionada en contra de una superficie exterior del cojinete giratorio; el material en exceso removido está típicamente en el rango de 1/100 milímetros o aún un rango µtt?.

Por tanto, el procesamiento tiene que ser diferenciado en base sobre el material del cigüeñal (acero o hierro forjado) en donde en particular los cojinetes de acero los cuales son preferiblemente usados para componentes altamente cargados son endurecidos en las superficies de los cojinetes después del primer paso de maquinado de remoción de astilla. Esto provoca un pandeo renovado del cigüeñal que tiene que ser compensado mediante molienda y acabado. El endurecimiento de los cigüeñales de hierro fundido es actualmente típicamente omitido y puede ser completamente evitado mediante el uso de un material de fundición con una dureza mayor como de por ejemplo GGG 60 o 70 y valores de resistencia mejorados.

A fin de reducir el costo del maquinado de cigüeñal se desea el reducir el maquinado de los cojinetes desde tres pasos de maquinado diferentes a dos pasos de maquinado diferentes.

La omisión del paso de maquinado áspero mediante el proporcionar la formación típicamente forjando en forma suficientemente precisa de manera que solo el maquinado fino es requerido subsecuentemente no ha sido esencialmente exitoso hasta la fecha por lo menos en la producción en serie. Por lo menos esto tendrá el efecto de que en particular la remoción de material que va ser proporcionada por la molienda tiene que ser mayor que para el proceso de molienda que se ha realizado hasta aquí .

Las desventajas de remover material a través de molienda húmeda sin embargo son: - el sedimento de molienda causado por el lubricante-enfriador agregado es difícil de desechar; - hay un riesgo latente de una explosión debido al aceite incluido en el enfriador - lubricante por ejemplo, durante la molienda CBN; - la cantidad de enfriador - lubricante usada es mucho mayor para la molienda que para los métodos de maquinado de remoción de astilla, ya que el enf iador-lubricante es adicionalmente usado para remover el polvo de molienda hacia fuera de una superficie del disco de molienda a través de un rociado de alta presión que requiere grandes cantidades de energía; a pesar de todo lo anterior el riesgo del sobrecalentamiento de la pieza de trabajo es muy alto.

Por tanto se intentó en el paso el minimizar la complejidad, por tanto, la cantidad inversión y también de tiempos de maquinado y similares para piezas de trabajo parcialmente endurecidas, por tanto, en particular el maquinado después del endurecimiento.

Por tanto se intentó en particular el eliminar la molienda húmeda y transitar de maquinado de remoción de astilla por ejemplo, directamente a acabado como se sugiere por la patente alemana DE 197 146 677 Al mientras que se predeterminaron las condiciones de transferencia definidas con respecto a los parámetros dimensionales individuales.

También la patente EP 2 338 625 Al propone un maquinado fino particular con una orilla definida la cual reemplaza el paso de molienda húmeda, sin embargo, un acabado es proporcionado opcionalmente después lo cual no solo mejorara la forma y superficie sino también la precisión dimensional a una extensión menor.

Los intentos de optimización anteriores, sin embargo, no consideran en forma suficiente las opciones y en particular las combinaciones posibles de los nuevos métodos de maquinado con una orilla definida y también con una orilla no definida y sin orilla los cuales mientras tanto son proporcionados en variantes para maquinado duro, por tanto, para maquinar superficies de pieza de trabajo endurecidas y por tanto puede ser usado en la pieza de trabajo después del endurecimiento . - durante el volteado - molienda, por tanto el molido en una pieza de trabajo giratoria son usadas las placas de corte ajustables finas (precisas hasta uno µ metro) en particular para el molido externo, por tanto el molido con una pieza de fresado que es de forma de disco y que está dentado o serrado en su circunferencia, en donde las placas de corte están arregladas por ejemplo, sobre sistemas de cuña del elemento de base de la pieza de fresado, en donde las placas de corte son precisamente ajustables en forma suficiente de manera que también para 20-50 dientes sobre una pieza de fresado puedan ser logrados una circularidad excelente y una precisión de diámetro en la pieza de trabajo. - para la pieza de fresado ortogonal mientras tanto logrado un desempeño de remoción de material aceptable usando de 1 a 10 orillas de corte en la cara sin influenciar la calidad de superficie a una extensión excesivamente negativa ya que las orillas de corte no pueden solo ser ajustadas muy bien unas en relación a otras sino que adicionalmente, y esto aplica a una pieza de fresado externa las orillas de corte están hechas por ejemplo de metal duro de grano más fino con una estructura de grano muy fino. Esto ayuda en particular para superar parcialmente la exclusividad mutua previa de dureza y elasticidad de la orilla de corte. durante el volteado longitudinal de las ubicaciones de cojinete hubo un problema en el que las herramientas de volteo con diferentes codos fueron requeridas para voltear las partes de esquina izquierda y derecha y por tanto típicamente un paso no inevitable de 10-30 µ metros fue proporcionado en la parte de transición de las dos ubicaciones de maquinado en donde el paso no puede ser removido eficientemente a través del acabado solo debido a el soporte de auto guiado relativamente impreciso de la herramienta de acabado una remoción de material tiene que llevarse a cabo para remover el paso que es mucha veces mayor que requiere una gran cantidad de tiempo de acabado.

Un cojinete puede ser maquinado con una herramienta de volteado única que es alimentada en la dirección-X, que puede moverse en la dirección-Z y adicionalmente que puede girar alrededor de un eje-B (volteado de punto único) de manera que el cojinete pueda ser volteado sin producir un hombro.

- El volteado tangencial con una orilla de corte que está orientada a un ángulo de inclinación en relación al eje de rotación de la pieza de trabajo y que se mueve a lo largo en una manera tangencial o arqueada es medio aun cuando utilizable en la producción en serie, no solo para cojinetes centrales sino también para cojinetes de varilla. Aun cuando no es un objetivo primario que la superficie producida esté libre de ranuras de giro se genera una gran cantidad de calidad de superficie con buena eficiencia. - el molido seco sin un enfriador liquido y lubricante puede solo proporcionar una remoción de material muy pequeña, en particular aproximadamente de 10-30 µp? aun cuando el enfriador y la limpieza de la herramienta se proporcionan con aire comprimido.

- Durante el terminado algunas veces el paso múltiple del llamado terminado de forma dimensional se usa en el cual un primer paso con grano grueso produce una remoción de material significante de hasta 30 m y puede ser terminado o continuado después de la medición.

- El segundo paso (acabado de geometría y medición) y el tercer paso (estructuración de superficie) del acabado con un grado más fino producen la remoción del material en un rango de 5-15 µp? y se lleva acabo basado en el tiempo y eventualmente se usa para estructuración de superficie.

Además, hay un decapado electroquímico de las superficies que se usaran para el desbarbado y el perfilado especial de superficies, por tanto en particular para la remoción de · los picos de la estructura de superficie microscópica .

Es muy conocido que no es solo relevante para la estructuración el remover los picos sino que también es importante el mantener los valles abiertos para mantenerlos como reservas de aceite. En este caso, esto no es logrado en forma suficiente con los métodos conocidos como acabado, los métodos conocidos también pueden activamente ser incluidos, por ejemplo, mediante incluir un tratamiento de rayos láser.

Ciertamente los requerimientos de precisión sobre el lado de cliente también han aumentado los cuales son típicamente de 5 µp? en relación a la circularidad, el nivel de calidad ISO 6 con respecto a la precisión de diámetro, por ejemplo, por tanto para un cigüeñal de coche de aproximadamente 16 µt? y con respecto a la concentricidad de entre 0.05 y 0.1 milímetros .

III. Descripción Detallada de la Invención a) Objeto Técnico Por tanto es un objeto de la invención el reducir el maquinado fino de las piezas de trabajo recitado arriba para proporcionar utilidad en particular después del endurecimiento, en particular para reducir el número de pasos de proceso. b) Solución El objeto es logrado por las características establecidas en las cláusulas 1, 2 y 18. Las incorporaciones ventajosas pueden ser derivadas de las cláusulas dependientes.

Por tanto, es un objeto de la presente invención el maquinar las piezas de trabajo recitadas arriba y en particular los cojinetes después de la remoción de astilla el maquinado áspero que logra una precisión de 0.1 milímetros y hace posible un endurecimiento subsiguiente el cual provoca un retraso adicional.

Los pasos de procesamiento recitados subsecuentemente típicamente se refieren a la misma ubicación de maquinado.

De acuerdo a la invención se presume que un primer paso de acabado es requerido después de un maquinado en grueso, en donde el primer paso de acabado es usado para lograr precisión dimensional y un segundo paso de acabado es usado para lograr la calidad de superficie respectiva.

El primer paso de maquinado fino es un desportillado con una orilla definida. Esto puede ser ya sea molido con vuelta con una pieza de fresado externa la cual gira paralela a la pieza de trabajo durante el maquinado o una pieza de fresado ortogonal cuyo eje de rotación está orientado perpendicular o a un ángulo inclinado al eje de rotación de la pieza de trabajo, o el volteo, en particular en la forma de un volteo de punto único los cuales son capaces de maquinar hasta tolerancias de aproximadamente 10 µp?, los cuales, sin embargo no siempre serán completamente utilizadas en la cadena de proceso de acuerdo a la invención.

Para el segundo paso de maquinado fino en particular la remoción de material con una orilla no definida como por ejemplo el acabado o molido en seco fino, por tanto, en particular los pasos finos de acabado de forma dimensional están disponibles o también el decapado electroquímico con o sin carga pulsante de los electrodos.

Idealmente la cadena de proceso después del maquinado áspero solo incluye los pasos de maquinado fino primero y segundo.

Si es necesario un paso intermedio fino se lleva a cabo ahí entre (de acuerdo a la cláusula 2). Lo siguiente está disponible: - molido en seco el cual solo proporciona la remoción de cantidades mucho más pequeñas de material en comparación al molido húmedo por ejemplo a lo más 150 µp?, o - el volteado tangencial por tanto un método y maquinado con una orilla definida, o - el paso áspero de acabado de forma dimensional, - volteado de punto único es otra opción en caso de que esto no se haya seleccionado para el primer paso de maquinado fino.

Dependerá fundamentalmente de los requerimientos del cliente si es requerido un paso de acabado fino final después del segundo paso de acabado fino para estructurar la superficie .

Esto puede ser usado en particular para introducir cavidades como depósitos de aceite en la superficie de la pieza de trabajo a fin de mejorar la lubricación y por tanto las capacidades de deslizado.

Para este propósito en particular puede ser usado un impacto de láser dirigido el cual puede ser usado para lograr tales cavidades o a su vez el decapado electroquímico, en este caso esto no estaba ya seleccionado como un método de maquinado para el segundo paso de maquinado fino.

A saber en este caso, las protuberancias respectivas para disminuir las cavidades en la pieza de trabajo están ya maquinadas en el electrodo para el decapado electroquímico y las cavidades son introducidas en un paso de proceso y los picos de la estructura de superficie microscópica con recortados.

En esta manera un acortamiento de la cadena de proceso se proporciona sobre la cadena de proceso convencional y a pesar de los requerimientos de los clientes incrementados. Esto tiene la ventaja de que el molido o fresado en húmedo particular es evitado y dependiendo adicionalmente de la combinación particular pueden llevarse a cabo varios pasos de proceso en la misma máquina y con el mismo paso de sujeción.

Por tanto, los métodos de maquinado de los pasos de procesamiento fino primero y segundo, además del decapado electroquímico, pueden conjuntamente ser implementados en la máquina y por tanto, la pieza de trabajo puede ser maquinada en un paso de sujeción.

Aún un paso intermedio fino adicional puede ser incluido sin importar la elección actual del método de maquinado para este paso intermedio fino.

Aún una unidad láser para impactar la superficie de pieza de trabajo puede ser adicionalmente usada en una herramienta de máquina que es básicamente una máquina de volteo, por tanto para una pieza de trabajo que es capaz de impulsión durante el procesamiento con una posición de rotación definida y conocida (eje-C).

De acuerdo a la presente invención, sin embargo, se sugirió ventajosamente el llevar a cabo el segundo paso de maquinado fino directamente después del primer paso de maquinado fino y el usar ya sea el decapado electroquímico o acabado como un segundo paso de maquinado fino.

Por tanto, una remoción del material de solo 10 im a lo más es llevado a cabo en el segundo paso de maquinado fino. El acabado y también el decapado electroquímico son llevados a cabo con base en el tiempo, por tanto, con un tiempo de impacto definido sin medir el resultado logrado.

En el primer paso de maquinado fino, sin embargo, las precisiones máximas de estos métodos no están intentadas pero la circularidad es maquinada a una precisión de por lo menos 10 µp\ y el diámetro es maquinado a una precisión de 10 µp? a lo más con fresado o molino de vuelta. Durante el volteado de punto único, sin embargo, es lograda a una precisión de 10 pm a lo mayor y para el diámetro una precisión de 10 pm a lo mayor es lograda.

En este primer paso de procesamiento fino, sin embargo, las precisiones posibles máximas de estos métodos no son abordadas del todo pero el molido de vuelta proporciona una precisión de por lo menos 10 µ?? para la circularidad y una precisión de 1 máximo de 10 µp? para el diámetro, el volteo de punto único sin embargo proporciona circularidad con una precisión de un máximo de 10 µp? y un diámetro con una precisión de 10 µp\ máxima.

Esto es logrado preferiblemente para cortar velocidades de 150-400 metros por minuto.

En caso de que la remoción del material y la precisión requerida la cual aún tiene que ser lograda en el segundo paso de maquinado fino no se han económicamente logrables ya del todo se lleva a cabo el paso intermedio-fino declarado .

En caso de que el decapado electroquímico sea seleccionado en el paso de maquinado fino se propone de acuerdo a la invención el arreglar directamente las protuberancias o cubiertas sobre la superficie efectiva del electrodo usado para este propósito, en donde las protuberancias o cubiertas entonces producen cavidades en la superficie de la pieza de trabajo en una distribución .definida y con una profundidad definida. Estas protuberancias entonces tienen una altura de 10 µ?t? a lo más, mejor de 6 µp? a lo mayor.

Sin embargo en caso de que se ha seleccionado u cabado en el segundo paso de maquinado fino, las cavidade ueden ser producidas en una manera definida y en un número tamaño y distribución definidos también a través del impacto láser ya que también la unidad del láser puede estar integrada muy bien en la misma máquina.

A fin de mejorar además la precesión en el primer paso de maquinado fino las herramientas de molino son usadas en las cuales las orillas de corte pueden ser sometidas a una alineación fina en relación al elemento de base de la herramienta a través de sistemas de cuña en donde la alineación fina es más precisa que de 5 µp? a fin de lograr precisiones de maquinado en un rango de 10 µp? o abajo de éste.

Adicíonalmente cuando se usa un cortador ortogonal es usado un cortador con orillas de corte 1-10, en particular orillas de corte de 4-6 en la cara las cuales pueden estar distribuidas disparejamente sobre la circunferencia a fin de no provocar una frecuencia cualquiera de resonancia.

Adicíonalmente el cortador ortogonal es movido en contacto en la superficie de envoltura para ser procesado, típicamente empezando en una circunferencia exterior de la cara del cortador ortogonal en la dirección-Y en relación al eje de rotación de la pieza de trabajo durante el contacto, por tanto, por lo menos 20 por ciento mejor en por lo menos 50 por ciento en particular a lo más 60 por ciento del diámetro del cortador ortogonal, de manera que el problema del desempeño de corte y la dirección de corte que es reducida en el centro del cortador ortogonal o la cual no está presente del todo debido a la falta de orillas de corte se resuelve en que el descentrado de eje llevado a cabo continuamente provoca que todas las partes longitudinales del cojinete sean maquinadas con una precisión suficiente .

Para este propósito la pieza de trabajo gira por lo menos dos veces mientras que lleva acabo el descentrado de eje del cortador ortogonal, la pieza de trabajo gira mejor por lo menos 10 veces o aún mejor a por lo menos 20 veces.

La velocidad del cortador ortogonal puede ser por tanto menor de por lo menos 80 veces, mejor que 100 veces o aún mejor 130 veces la velocidad de la pieza de trabajo.

Cuando se procesa superficies endurecidas las orillas de corte de las herramientas de astillado con orilla definida se hacen típicamente de CBN o de metal duro. El metal duro es entonces, sin embargo, hecho preferiblemente con un aguante de 0.2 - 0.5 µp? y por tanto bastante elástico a pesar de tener dureza de superficie.

En el caso de que el decapado electroquímico sea seleccionado en el segundo paso de procesamiento fino, por tanto una remoción del material de 30 µp? a lo más, mejor que solo 20 µ?? se lleva a cabo, pero una remoción de por lo menos 2 pm ya que solo esto logra un alisamiento suficiente de la estructura de superficie microscópica para una parte de soporte de por lo menos de 50 por ciento la cual es un objetivo general para el segundo paso de maquinado fino.

Una aceleración adicional del proceso de producción puede ser lograda en el que el segundo paso de maquinado fino, en particular el decapado electroquímico solo maquina la parte circunferencial del cojinete de levantamiento, por tanto, el cojinete de varilla en el cigüeñal el cual está cargado con la presión de la varilla de conexión con el encendido el cual es siempre la misma parte circunferencial.

En particular solo la circunferencia media respectiva del cojinete de varilla es procesada en el segundo paso de maquinado fino.

En esta manera el primer paso del maquinado fino puede ser usado para maquinar los cojinetes de elevación por tanto los cojinetes de varilla en el mismo paso de sujeción y en particular el mismo paso de sujeción que en el maquinado áspero precedente el cual de interés en particular cuando el endurecimiento no se lleva a cabo entre o en un endurecimiento inductivo también se lleva a cabo en la misma máquina y en el mismo paso de sujeción.

En particular en el segundo paso de maquinado fino, aun cuando esto puede llevarse a cabo en el primer paso de maquinado fino, el cigüeñal está soportado a través de por lo menos un soporte estacionario.

Esto genera impresiones del soporte estacionario sobre las circunferencias de cojinete soportado, en donde las impresiones no son obligatoriamente relevantes con respecto a las dimensiones y calidad de superficie pero que serán acabadas por razones ópticas en las que las impresiones son removidas en por lo menos el paso de maquinado fino el cual es facilitado en que el soporte a través de dicho soporte estacionario adyacente esta siempre sobre el lado de la dirección de avance del último paso de maquinado fino.

En el primer paso de maquinado fino la brida y el piñón son preferiblemente procesados mientras que el cigüeñal está sostenido a través de un mandril con un perno centrador en un centro y quijadas que jalan de regreso en relación a éste, en donde el cigüeñal está soportado en un lado por el mandril y en otro lado por el perno centrador.

Aun cuando el piñón está típicamente no sometido a un paso de maquinado fino, éste es intentado para producir una superficie libre de girado en la brida en el segundo paso de maquinado fino.

A fin de llevar a cabo el método de acuerdo a la invención las máquinas de volteo empleadas requieren lo siguiente : -una cama de maquina; -un mango de husillo en particular con un mandril , -un mango de husillo opuesto con un mandril, -un eje-C controlado, -por lo menos un soporte vertical, -una unidad de fresado con un cortador de disco o con un cortador ortogonal, en donde el cortador ortogonal incluye un eje-Y en adición al eje-X, -opcionalmente una unidad de terminado y/o un disco de molienda girando alrededor del eje-C.

Ventajosamente, la máquina de volteo también incluye lo siguiente: -una unidad láser para impactar las superficies circunferenciales de la pieza de trabajo, y/o -una unidad de medición activable y desactivable . c) Incorporaciones Las incorporaciones de la invención están esencialmente descritas en mayor detalle con referencia a las figuras de los dibujos, en donde: FIGURAS la, b: ilustran un cigüeñal típico en una vista lateral y un cojinete individual amplificado; La FIGURA 2a, b: ilustran una máquina de volteo la cual soporta arreglado arriba y también arreglo abajo el eje de volteo; La FIGURA 3 ilustra una máquina de volteo la cual soporta solo el eje de volteo arreglado arriba .

Las FIGURAS 4 a, b: ilustran diferentes situaciones de procesamiento en una pieza de trabajo simbolizada .

La Figura 5: ilustra las desviaciones dimensionales en una sección transversal de un cojinete; y La FIGURA 6: ilustra las estructuras de superficie microscópicas en una superficie de pieza de trabajo .

La FIGURA la ilustra una vista lateral de un cigüeñal típico 1 de un motor de combustión interna de cuatro cilindros, por tanto con cuatro cojinetes de elevación o de varilla excéntricos PLl - PL4 y un total de cinco cojinetes principales HLl - HL5 arreglados a un lado de los mismos, en donde los cojinetes principales están arreglados sobre el eje de rotación subsiguiente (el eje-Z del cigüeñal) sobre el cual el cigüeñal 1 está sujetado en una máquina de volteo que no está ilustrada en mayor detalle, en donde el eje de rotación también está designado como eje de rotación 2 en la ilustración de la FIGURA 1, por tanto a través de la sujeción radial con las quijadas de sujeción 6 en la brida 4 en un extremo y el piñón 3 en el otro extremo del cigüeñal 1.

La invención se refiere en particular a maquinar las superficies envolventes de los cojinetes, por tanto los cojinetes principales y los cojinetes de varilla incluyendo las superficies laterales adyacentes, las superficies llamadas de espej o .

Arriba y abajo del cigüeñal 1 las herramientas de maquinado están ilustradas en una manera de ejemplo desde la izquierda superior a la derecha: - sobre un lado un molino de extremo 5 cuyo eje de rotación 5' es perpendicular al eje rotación 2 el cual es típicamente definido como el eje-Z en un sistema coordinado de tres dimensiones para voltear máquinas; - sobre la superficie del molino de extremo 1 o varios, preferiblemente de 2-8 orillas de corte 7 están arregladas las cuales se extienden a la superficie circunferencial del molino de extremo 5, de manera que un cojinete puede ser maquinado en una manera de remoción de astilla a través del contacto del molido de extremo giratorio 5 en una superficie envolvente del cojinete giratorio. - adyacente a este un cortador de disco 8 está arreglado cuyo eje de rotación 8' es paralelo a el eje Z y sobre cuya circunferencia está arreglado un numero grande de orillas de corte 7' las cuales se extienden a lo largo del ancho completo de la superficie circunferencial y radialmente sobre la parte de orilla exterior del elemento de base de forma de disco del cortador de disco 8.

Debido al gran número de orillas de corte 80 o de las placas de corte 23 típicamente las cuales tienen que ser ajustadas en el cortador de disco 8 con por ejemplo un diámetro de 700 milímetros el ajuste exacto en la dirección radial y axial en sincronización con todas las placas de corte es muy consumidor de tiempo.

Sobre el lado derecho adyacente al mismo un disco de molienda 9 está ilustrado el cual gira alrededor de un eje de rotación 9' que está arreglado en la dirección-Z la cual está cubierta en la parte envolvente y en las partes de cara adyacentes con grano abrasivo, típicamente de metal duro, de cerámica o de CBN y típicamente tiene una extensión axial que es medida en la dirección-Z como el cortador de disco 8, en donde la extensión axial corresponde al cojinete respectivo. -abajo del cigüeñal una herramienta de volteo 10 configurada como una herramienta de volteo de punto único está ilustrada, en donde la herramienta de volteo no se extiende exactamente en la dirección-X sino en un ángulo ligeramente inclinado al mismo en una dirección hacia el cojinete y puede hacer contacto con el cojinete a fin de permitir el también voltear una de las esquinas del cojinete.

A fin de dar vuelta a ambas esquinas incluyendo las superficie envolventes sin detenerse y por tanto sin un hombro con la misma herramienta de volteo 10, esta herramienta de volteo 10 como se ilustro en la FIGURA 1 b en una vista detallada es pivoteable alrededor del eje-B en adición a una movilidad en la dirección-X y ciertamente suficientemente delgado a fin de moverse en el cojinete.

Se aprecia que el maquinado de uno de los cojinetes de varilla PLl - PL4 en el cigüeñal girando alrededor del eje de cojinete principal, las herramientas de contacto adicionalmente tienen que llevar a cabo un movimiento de alimentación en la dirección-X y para el molino de extremo 7 y para la herramienta de corte 10 un movimiento de suministro adicional en la dirección-Y es requerido a fin de permitir el seguir el cojinete de varilla en órbita.

Las FIGURAS 2a y b ilustran una incorporación de una máquina de volteo en una vista frontal en la dirección-Z la cual puede ser usada para maquinar las piezas de trabajo como los cigüeñales con los métodos de acuerdo a la invención.

Como se ilustro en la FIGURA 2b un suministro de husillo 12 está arreglado en el frente de la cara frontal vertical de la cama de maquina 11 en su parte superior, en donde el suministro de husillo 12 sostiene un mandril de sujeción 13 que es capaz con impulsión de girar e incluye las quijadas de sujeción 6. Un mango de husillo opuesto 14 está arreglado opuesto al mango de husillo 12 en donde el mango de husillo opuesto 14 también soporta un mandril de sujeción 13 de manera que una pieza de trabajo, por ejemplo, un cigüeñal 1 puede ser recibida con ambos de sus extremos sobre el eje de rotación 2, el cual se extiende en la dirección-Z, en un mandril de sujeción respectivo 13 y puede ser impulsada en rotación.

Sobre el lado frontal de la cama 11 debajo del eje de rotación y sobre el lado superior plano de la cama 11 las guias longitudinales 15 están arregladas extendiéndose respectivamente en pares en la dirección-Z, en donde las unidades de herramienta son movibles sobre las guias longitudinales, en este caso una unidad de herramienta sobre las guias longitudinales inferiores y dos unidades de herramientas sobre las guias longitudinales superiores 15.

Cada unidad de herramienta se hace de platina-Z 16 que puede moverse a lo largo de las guias longitudinales 15 y una platina-X 17 que se extiende sobre la platina-Z y que puede moverse en la dirección-X, en donde la herramienta o la unidad de herramienta están montadas sobre la platina-X.

En la unidad abajo del eje de rotación 2 es un revolvedor de herramienta típico 18 con una herramienta de volteo 10 insertada ahi configurada como un revólver estrella y con un eje de pivote que se extiende en la dirección-Z.

La unidad superior izquierda es una herramienta de volteo individual 10 en una configuración de punto único, por tanto pivoteable alrededor del eje-B el cual se extiende aproximadamente en la dirección-X y por tanto puede moverse en la dirección-X también de acuerdo con el movimiento de pivote.

La unidad superior derecha es una herramienta de acabado 19 la cual puede hacer más lisa una superficie circunferencial en la pieza de trabajo.

En la FIGURA 2b esta herramienta de acabado 19 está ilustrada vista en la dirección-Z. Es ahi evidente que esta herramienta incluye una pieza de forma de acabado 20 con una cavidad de acuerdo a la superficie circunferencial convexa de la pieza de trabajo a la cual ésta se sujetara, por ejemplo configurada como un semicírculo y una banda de acabado 21 la cual está corrida sobre la superficie de contacto de la pieza de forma 20 y está enrollada sobre un rodillo de almacenaje respectivo con sus extremos.

También una herramienta de volteo de punto único 10 está ilustrada de nuevo en esta vista a un lado en la FIGURA 2b.

La FIGURA 3 por otro lado ilustra una máquina de fresado-volteo en la cual a su vez un cigüeñal 1 está soportado de nuevo como una pieza de trabajo por un mango de husillo y un mango de husillo opuesto 14 entre dos mandriles de sujeción orientados uno en contra del otro capaz de impulsar en rotación alrededor del eje de rotación 2 el cual está configurado como un eje-C, como en la máquina de volteo de la Figura 2.

En este caso las guias longitudinales 15 están solo arregladas en la cama de máquina 11 arriba del eje de volteo 2, en donde se proporcionan dos unidades de herramienta con las platinas-Z 16 y las platinas-X 17 corriendo sobre las mismas .

En este caso la platina-X derecha 17 soporta un cortador de disco 8 el cual gira paralelo al eje de rotación como se indicó en la FIGURA 1 y la platina-Z izquierda 17 sostiene un disco de molienda 9 el cual también gira alrededor de un eje paralelo al eje-Z.

Adicionalmente , una unidad de medición 22 se proporciona en la platina-X derecha 17, en donde la unidad de medición puede ser activada y desactivada mediante el pivoteo a fin de llevar a cabo mediciones en una superficie circunferencial con respecto al diámetro, circularidad, posición longitudinal de la superficie de travesaño sin des- sujetar o volver a sujetar la pieza de trabajo en la que una sonda de medición que va ser acercada en la dirección-X hace contacto con la superficie circunferencial.

La FIGURA 4a ilustra el procesamiento de una parte de una superficie circunferencial no con referencia a un cigüeñal sino con referencia a una pieza de trabajo circunferencial la cual puede ser la superficie circunferencial sobre el cojinete de elevación o el cojinete de varilla, a través del volteo tangencial.

Por tanto una orilla de corte recta o cóncava que está arreglada sesgada al eje de rotación de la pieza de trabajo que gira se mueve en una dirección de movimiento tangencial 24 haciendo contacto en la superficie circunferencial de la pieza de trabajo, para una orilla recta en una tangencial en la dirección recta y para una orilla convexa en una tangencial, dirección arqueada alrededor del eje de pivote el cual se extiende paralelo al eje de rotación 2.

Por tanto, solo unas dimensiones de exceso muy pequeñas pueden ser removidas; sin embargo, el resultado de maquinado es muy preciso y tiene una superficie excelente.

En la FIGURA 4, está ilustrado del decapado electroquímico .

Por tanto, un electrodo EMC 25 de la superficie de contacto está venta osamente adaptada al contorno de la circunferencia de la pieza de trabajo producida y la cual incluye una cavidad respectiva es movido hacia la pieza de trabajo, en donde una corriente eléctrica o un voltaje eléctrico es aplicado entre la pieza de trabajo por un lado y el electrodo 25 por el otro lado y adicionalmente es introducida una solución de sal o ácido entre ambos.

Cuando estos parámetros son seleccionados en forma acorde, las porciones próximas a la superficie, en particular los picos de la estructura de superficie microscópica de la pieza de trabajo son decapados y llevados hacia afuera en la solución de sal. Para propósitos de mejora el electrodo 25 puede ser movido en una manera pulsante en forma radial y axialmente a fin de optimizar la extracción de la solución de sal o de ácido.

Como una materia de principio la pieza de trabajo puede ser girada alrededor del eje de rotación 2.

Sin embargo, cuando una pluralidad de protuberancias microscópicas pequeñas 26 es proporcionada sobre la superficie de contacto de la superficie de electrodo 25 como en el caso ilustrado las cuales son usadas para producir las cavidades microscópicas respectivas en la superficie de la pieza de trabajo las cuales son usadas subsecuentemente como depósitos de aceite, la pieza de trabajo ciertamente tiene que ser maquinada mientras que aún permanece sin moverse.

De otra manera tales cavidades finas microscópicamente, en forma típica solo con una profundidad de unos cuantos µ??p, pueden también producirse a través del impacto del láser.

Por tanto, la FIGURA 6 tiene estructuras de superficie microscopías diferentes las cuales son típicas para diferentes métodos de maquinado de remoción de astilla con una orilla definida.

El volteo longitudinal rinde un perfil de dientes de cierre típicamente uniforme cuya aspereza Rz está en rango de 3-10 µp?.

La estructura de superficie después del volteado tangencial lleva a una estructura menos uniforme que la periodicidad del volteo longitudinal y con una distancia mucho más pequeña entre los picos y valles con un Rz de aproximadamente de 1.5 - 5 µp?.

Para un fresado circular externo, sin embargo, es típico que la estructura de superficie incluya porciones después las cuales están microscópicamente sobre diferentes niveles de acuerdo al impacto de las cuchillas de fresado individuales una después de la otra sobre la pieza de trabajo y son formadas por tanto las facetas muy finas de la pieza de trabajo.

La parte inferior de la FIGURA 6 ilustra una estructura microscópica amplificada y la parte de soporte de 50 por ciento deseada después de remover los picos lo cual es aproximadamente deseado para los cojinetes.

También es particularmente claro que la remoción adicional de los picos y aumentado la parte de soporte, en particular durante el acabado, la superficie que va ser maquinada por la herramienta se hace más grande y más grande y por tanto la remoción en la dirección radial se hace más lenta y más lenta.

La FIGURA 5 ilustra - vista en la dirección del eje Z- una vista en sección a través de un cojinete por ejemplo un cigüeñal cuyo contorno nominal es un contorno circular exacto. En las aplicaciones prácticas, sin embargo, este es un contorno no circular que es generado por lo menos después del maquinado de remoción de astilla con una orilla de corte definida a través de la influencia de parámetros de interferencia particulares.

Por tanto a fin de determinar la circularidad es aplicado un circulo envolvente interior Ki y un circulo envolvente exterior Ka al contorno actual y la distancia de los dos círculos envolventes define la circularidad.

Adicionalmente también el centro real del cojinete respectivo puede no coincidir exactamente con el centro nominal lo cual es el caso en particular para pernos de cojinete de elevación y tiene una influencia negativa sobre la concentricidad .

Además, el contorno nominal después del terminado está definido, por tanto el contorno final el cual está radialmente de acuerdo dentro del contorno nominal después de quitar las astillas con la orilla definida es completado.

Números de Referencia y Designaciones 1 Cigüeñal 1' pieza de trabajo eje de rotación piñón 4 brida 5 molino de extremo 5' eje de rotación 6 quijada de sujeción 7,7' orilla de corte 8 disco cortador 8' eje de rotación 9 disco de molienda 9' eje de rotación 10 herramienta de volteo 11 cama de máquina 12 mango de husillo 13 mandril de fijación 14 mango de husillo opuesto 15 guía longitudinal 16 platina-Z 17 platina-X 18 revolver de herramienta 19 herramienta de acabado 20 pieza de forma de acabado 21 banda de acabado 22 unidad de medición 22a sonda de medición 23 placa de corte 24 dirección de movimiento tangencial 25 electrodo ECM 26 protuberancia 27 herramienta de volteo tangencial

Claims (19)

R E I V I N D I C A C I O N E S

1. Un método para acabar piezas de trabajo listas para usarse con superficies circunferenciales simétricas con rotación y opcionalmente sin rotación, en donde las superficies circunferencias están arregladas concéntricas y opcionalmente también excéntricamente y adyacentes a las superficies laterales, en particular cigüeñales; en donde después de la remoción de astilla el maquinado áspero y el endurecimiento parcial opcional subsiguiente en particular del maquinado fino de superficies circunferenciales de las superficies circunferenciales se lleva a cabo con los siguientes pasos: - el primer paso de maquinado fino con una orilla de corte definida, en particular a través de -fresado de vuelta en la forma de fresado externo o fresado ortogonal o, -volteado en particular en la forma de volteado de punto único o volteado tangencial, - inmediatamente seguido por - un segundo paso de maquinado fino a través de -acabado, en particular fase fina de acabado de forma dimensional y/o -decapado electroquímico (ECM) en particular con carga pulsante del electrodo (PECM) .

2. Un método para acabar piezas de trabajo listas para usarse con la rotación de superficies circunferenciales simétricas y opcionalmente sin rotación las cuales están concéntricas y opcionalmente también excéntricas y las superficies laterales adyacentes, en particular cigüeñales en donde el maquinado fino de las superficies circunferenciales se lleva a cabo en los siguientes pasos después de un maquinado áspero de remoción de astilla y un endurecimiento parcial opcional subsiguiente en particular de las superficies circunferenciales : - primer paso de maquinado fino con una orilla de corte definida, en particular a través de: -fresado de vuelta en la forma de fresado externo o fresado ortogonal o, -volteado, en particular en la forma de un volteado de punto único, -opcionalmente un paso intermedio fino a través de, -molienda en seco, -volteado tangencial -paso áspero de acabado de forma dimensional -volteado de punto único, o -fresado de vuelta con orillas de cortador orientadas más precisamente que de 5 µp? -segundo paso de maquinado fino a través de -molido seco fino, -acabado, en particular paso fino de acabado de forma dimensional, o -decapado electroquímico (ECM) , en particular con carga pulsante del electrodo (PCM), -opcionalmente paso de completado fino para estructurar la superficie de cavidades a través de -impacto láser o -decapado electroquímico (ECM)

3. El método tal y como se reivindica en las cláusulas 1 o 2 caracterizado porque el paso de completado fino a través de impacto láser se lleva a cabo después del segundo paso de maquinado fino en caso de que el segundo paso de maquinado fino fuera terminado, en particular la fase fina de acabado de forma dimensional.

4. El método tal y como se reivindica en una de las cláusulas precedentes caracterizado en que el primer paso de maquinado fino incluye - maquinar los cojinetes principales (HL) a través de volteado de punto único, y - maquinado de cojinetes de elevación o cojinetes de varilla (PL) a través del fresado de vuelta en particular en la forma de fresado circunferencial y/o - el fresado de vuelta usa en particular velocidades de corte de 150-400 metros por minuto y/o un maquinado se lleva a cabo para la circularidad por lo menos hacia abajo a una precisión de 10 µp? o más precisamente y para un diámetro hacia abajo a una precisión de 10 µp? o más precisamente cuando el acabado o EC sigue, el volteado de punto único usa en particular velocidades de corte de 150-400 metros por minuto, y/o el maquinado se lleva a cabo para la circularidad por lo menos hasta una precisión de 10 µ?? o más precisamente y para un diámetro hacia abajo a una precisión de 10 µp? o más precisamente .

5. El método tal y como se reivindica en una de las cláusulas precedentes caracterizado porque en caso de que el segundo paso de maquinado fino sea el decapado electroquímico (ECM) , el electrodo incluye protuberancias en una distribución definida sobre su superficie efectiva en donde las protuberancias tienen una altura de 10 pm a lo más, mejor de 6 µp? a . lo más para introducir cavidades adentro de la superficie de pieza de trabajo.

6. El método tal y como se reivindica en una de las cláusulas precedentes caracterizado porque el acabado de fases múltiples incluye impacto láser después del último paso de acabado.

7. El método tal y como se reivindica en una de las cláusulas precedentes caracterizado porque el fresado ortogonal usa un cortador con orillas de corte de 1-10, en particular orillas de corte de 4-6 las cuales pueden estar disparejamente distribuidas sobre una circunferencia.

8. El método tal y como se reivindica en una de las cláusulas precedentes caracterizado porque el fresado usa herramientas con orillas de corte que facilitan una alineación fina más precisa de 5 µp? en relación al elemento de base de la herramienta a través de sistemas de cuña.

9. El método tal y como se reivindica en una de las cláusulas precedentes caracterizado porque el fresado ortogonal incluye el avanzar el cortador de contacto en la dirección-Y por lo menos por 20 por ciento, mejor por lo menos por 50 por ciento, en particular por lo menos por 60 por ciento de su diámetro, en donde la pieza de trabajo lleva a cabo por lo menos dos revoluciones, mejor por lo menos 10 revoluciones, mejor por lo menos 20 revoluciones durante ese periodo de tiempo .

10. El método tal y como se reivindica en una de las cláusulas precedentes caracterizado porque el fresado ortogonal se lleva a cabo a una velocidad del cortador ortogonal que es de por lo menos de 80 veces, mejor de por lo menos de 100 veces, mejor de por lo menos de 130 veces la velocidad de la pieza de trabajo.

11. El método tal y como se reivindica en una de las cláusulas precedentes caracterizado porque las orillas de corte se hacen de un metal duro de grano micro con un grano de 0.2 µ?? - 0.5 µp?.

12. El método tal y como se reivindica en una de las cláusulas precedentes caracterizado porque el decapado electroquímico (ECM) incluye una remoción de material de 30 µt? a lo más, mejor de solo 20 µp?, mejor de solo 10 µp?, pero en particular de por lo menos de 2 µp?.

13. El método tal y como se reivindica en una de las cláusulas precedentes caracterizado porque el decapado electroquímico (ECM) solo trata a la parte de superficie del cojinete de varilla la cual está sometida a una presión de varilla durante el encendido, en particular la circunferencia media respectiva.

14. El método tal y como se reivindica en una de las cláusulas precedentes caracterizado porque en un primer paso de maquinado los cojinetes de elevación y los cojinetes de varilla son maquinados en el mismo paso de sujeción y en particular en el mismo paso de sujeción que el maquinado áspero precedente y por tanto en particular el cigüeñal está soportado en la brida y piñón con mandriles de sujeción.

15. El método tal y como se reivindica en una de las cláusulas precedentes caracterizado porque en un segundo paso de maquinado fino el cigüeñal es respectivamente soportado en forma particular con un soporte vertical en un cojinete que ya ha estado maquinado en fino en un primer paso, en donde el soporte vertical se lleva a cabo en un cojinete principal que está particularmente directamente adyacente al cojinete que va ser maquinado, y en particular en un último paso de maquinado fino en las impresiones de soporte vertical que son producidas sobre los cojinetes maquinados son removidas, en donde el soporte siempre es proporcionado sobre un lado en la dirección de avance en este último paso.

16. El método tal y como se reivindica en una de las cláusulas precedentes caracterizado porque en un primer paso de maquinado fino además los cojinetes de centro y de elevación también una brida y un piñón son maquinados, en donde el cigüeñal está soportado en particular sobre un lado en un mandril de sujeción y en otro lado con una punta de centrado que es extensible en relación al mandril de sujeción.

17. El método tal y como se reivindica en una de las cláusulas precedentes caracterizado porque el primer paso de maquinado se lleva a cabo con una orilla definida y el acabado y/o impacto láser y/o el molido en seco y/o el volteado tangencial y/o el volteado de punto único se llevan a cabo en la misma máquina y en el mismo paso de sujeción de la pieza de 5 trabajo.

18. La máquina de volteo para acabar piezas de trabajo listas para usarse con superficies diferenciales concéntricas y opcionalmente también excéntricas de rotación 10 simétrica y opcionalmente de rotación no simétrica y superficies laterales adyacentes en particular cigüeñales comprendiendo : -una cama de maquina 15 -un mango de husillo, en particular un mandril de suj eción, -un mango de husillo opuesto con un mandril de 20 sujeción. -un eje-C controlado, -por lo menos un soporte vertical, 25 -una unidad de fresado con un cortador de disco o con un cortador ortogonal, en donde el cortador ortogonal incluye un eje-Y en adición al eje-X, -opcionalmente una unidad de acabado y/o un disco molienda girando alrededor del eje-C

19. La máquina de volteo tal y como se reivindica en la cláusula 18, caracterizada porque dicha máquina de volteo incluye una unidad láser para impactar la superficie circunferencial de la pieza de trabajo y/o una unidad de medición activable y desactivable . R E S U M E A fin de acortar una cadena de proceso para procesar la remoción de astilla, en particular de un cigüeñal después del maquinado áspero y en particular después del endurecimiento de acuerdo a la invención en particular una combinación de fresado de vuelta o fresado de punto único se propone como un primer paso y se propone un paso de maquinado fino subsecuente a través del acabado o decapado electroquímico .