WO2009144346A1 - Máquina de mecanizado superficial - Google Patents

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WO2009144346A1 PCT/ES2009/070110 ES2009070110W WO2009144346A1 WO 2009144346 A1 WO2009144346 A1 WO 2009144346A1 ES 2009070110 W ES2009070110 W ES 2009070110W WO 2009144346 A1 WO2009144346 A1 WO 2009144346A1
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machined
tool
machining machine
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Sebastián GUILLEN COBOS
José Luis TRIGO GARCÍA
Javier Augusto ARNALDO FERNÁNDEZ
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Airbus España, S.L.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B27/00—Other grinding machines or devices
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
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    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/20—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
    • B24B7/30—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding plastics

Definitions

  • the present invention refers to a surface machining machine that has special application in the preparation of the surfaces of two pieces of fiber and resin composite material, which are to be bonded together. by an adhesive.
  • machining machines such as milling machines, filing machines, etc. are known, in which completely flat surfaces are obtained after machining, in addition to being very aggressive because it eliminates any protrusion of said surface to be machined.
  • the surface machining machine which the invention proposes, is constituted by a frame or mobile structure that is movable in longitudinal guides provided in the machine bed, in which the workpiece is perfectly fastened, the which, as we have said before, presents a very elongated configuration with respect to its width dimension.
  • This frame includes a housing inside which is the tool holder head that rotates by means of a conventional pneumatic or electric device, the tool adapted to this type of surface machining being connected to this head.
  • This frame moves properly guided along the bench and the tool presses gently and constantly on the surface to be treated, thanks to the fact that it includes a floating head that can be materialized by a sandwich structure assisted by coaxial springs to guide rods , or, offer a pneumatic lung structure with which a uniform pressure is also achieved, yielding in areas where the surface is not flat due to a certain curvature, both in elevation and in descent, adapting perfectly to it.
  • the housing also incorporates a connection nozzle of a suction hose to absorb dust and particles produced during machining.
  • the housing is also transversely movable in the frame to be able to machine surface extensions that may exist on either side of the basically longitudinal direction of the workpiece.
  • the pieces to be machined do not have to have marks or any type of signal that could affect the uniformity of its surface, as this would reduce the quality of the piece and could also deteriorate the gluing of the insert with respect to the base piece, in the application of the adhesive, the pieces are held respectively by a vacuum device that attracts the piece by absorption through a plurality of holes provided in the support areas, communicating these holes, vertical, with galleries and relevant collectors.
  • the surface of the bed is formed with modular elements as strips that they can be mounted parallel to each other but at the distance required to accommodate the soul of this "T" profile, or other relief that the piece possesses, so that the vacuum occurs on the wings on either side of the soul.
  • the tool holder is attached to the housing through a ball joint or similar that allows a slight pitch to perfectly seat the tool or disk abrasive in particular.
  • the perimeter edge of the housing includes a weatherstrip preferably formed by hairs of a certain length, which are applied on the surface of the bed during the forward movement of the frame along the frame. the same.
  • Figure 1. It is a schematic perspective view of the surface machining machine, object of the invention.
  • Figure 2. It is a longitudinal elevation view of that shown in Figure 1.
  • Figure 3. It is a cross-sectional elevation of Figure 1.
  • Figure 4. It is a partial view of modular elements that are fixed to the bench and on which the workpiece supports, provided with connection holes to a vacuum line.
  • Figure 5. It is a partial elevational view of a base piece of composite material, provided with a pair of hairpieces of different sections, joined by gluing once mechanized or activated exclusively the surfaces that have to remain in contact interposing the adhesive.
  • the surface machining machine which the invention proposes, is constituted by a mobile frame 1 that is linearly movable in longitudinal direction with respect to a bed 2 on which the pieces to be machined are placed, so that on certain or certain essentially longitudinal bands thereof, the abrasive disk 3 acts that uniformly activates said surface for a range of wear that does not attain the piece, as we said before.
  • Figure 3 shows the mechanization of a piece 4 with a "T" section in which the continuous or outer surface of its crossbar 5 has to be machined to subsequently paste this piece 4 onto a base piece 6 (see figure 5) which also has to undergo an identical machining process in the areas to be received by said pieces 4 or inserts added by gluing.
  • the adhesive 7 has been highlighted with a thick stroke that only occupies the mutual contact area of both pieces 4 and 6, once they have been machined in this same contact area.
  • this figure 5 shows another piece 8 in the form of an "omega" similarly attached to the base piece 6 by its wings 9, subjecting all the surfaces in contact to the same abrasion process to optimize the bonding.
  • the mobile frame 1 is of low weight and has a prismatic shape, schematically formed by four anchoring plugs 10 of the longitudinal 11 and transverse bars 12 that are locked with screws and with the clamping controls 13.
  • the housing 14 that encloses the head 15 carrying the tool which in this exemplary embodiment is materialized by the abrasive disk 3 referred to above.
  • the housing 14 also has a rear extension with respect to the direction of travel along the bed 2, where a connection socket 16 is located. a suction system that eliminates dust and particles produced by machining the composite material of parts 4, 6 and 8.
  • the tool holder head 15 is coupled in an upper extension 17 of the housing 14, through a ball joint 18 to allow small oscillations of the tool (abrasive disk 3) when the surface to be machined is not a plane parallel to the support plane of the mobile frame that advances manually attacking the surface of the piece 4 in "T" (see figure 3) in a single pass.
  • the head 15 is floating so that the tool follows the surface without attacking part 4, 6, 8.
  • This is schematically represented by the sandwich shape of the tool holder and between whose parallel plates there are coaxial springs 19 to the 20 rods in solidarity with one of the plates. In this way the tool yields when necessary, while a constant abrasive pressure is constantly exerted on the surface to be machined.
  • a head height adjustment device can be incorporated for better adaptability to the thickness of the workpiece.
  • the housing 14 can move laterally to one side or the other when the surface to be machined has lateral deviations. For this, it is provided that it can slide on the crossbars 12 itself on which it is supported. When the machining is linear and there are no lateral deviations, the housing is locked in the desired position by means of the tightening control 21 (see figure 1).
  • the pieces to be machined are locked on the bench 2 preferably by means of the vacuum action so as not to damage them.
  • the bench 2 has fixed modular elements 22 as strips along the entire length of the bench 2, which can be placed in the most suitable positions to achieve the settlement of the piece saving the projections that it possesses on its opposite face to the one of mechanization, such as the soul of the profile 4 or the body of the profile in "omega” 8 since only the outside of the wings is mechanized.
  • the strips or modular elements 22 in this case have holes 23 and internal galleries 24 connected to each other with collectors not shown, to communicate vacuum and hold the pieces by depression.
  • the mobile frame 1 advances (in this case manually but that it could be automatic advance) guided on the bench 2 by means of wheels 25 (see figure 2) sliding on longitudinal rails 26, or, resting on tefloned lower bands 27 (see figure 3) and sidebands 28, although other guide systems such as sliding bushes are not discarded.
  • the perimeter edge of the walls of the latter is coupled with a weatherstrip 29 which is applied on the support surface, this being Weatherstrip preferably with flexible vertical hairs.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Abstract

Máquina de mecanizado superficial Tiene especial aplicación en la preparación de las superficies de dos piezas de un material compuesto de fibra y resina, que han de unirse por encolado mediante adhesivo, estableciéndose un perfecto contacto mutuo entre ellas. El activado de la superficie ha de ser uniforme y sin agredir la pieza. Está constituida por un bastidor móvil (1) que es desplazable en unas guías longitudinales (25-26; 27-28) solidarias de la bancada (2) sobre la que se sitúa e inmoviliza la pieza (4, 6, 8) a mecanizar. Incluye una carcasa (14) contenedora del cabezal (15) porta-herramientas que gira en su interior adoptando una disposición flotante para presionar suave y uniformemente la pieza a mecanizar, avanzando a todo lo largo de ella y ciñéndose a la geometría de su superficie. La carcasa (14) incorpora una boquilla (16) de conexión a una manguera de aspiración del polvo y partículas producidas. Además, dicha carcasa (14) es desplazable lateralmente para mecanizar posibles extensiones superficiales laterales.

Description

MAQUINA DE MECANIZADO SUPERFICIAL OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención, según lo expresa el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a una máquina de mecanizado superficial que tiene especial aplicación en la preparación de las superficies de dos piezas de material compuesto de fibra y resina, las cuales han de unirse por encolado mediante un adhesivo.
Es un objeto de la invención el garantizar la uniformidad del mecanizado superficial o activado de la superficie de las piezas, en la zona de unión de las mismas, para un rango de desgaste del agente activador sin agredir la pieza.
Permite un proceso de preparación de las piezas con notable incremento de la productividad y puede ser de actuación manual, semiautomática o automática.
Es especialmente útil para el mecanizado superficial de piezas de longitud muy superior a la dimensión en anchura . ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En la actualidad no existen máquinas de mecanizado superficial que sigan de una forma sencilla la superficie de la pieza a mecanizar, admitiendo su posible curvatura para que el elemento abrasivo o agente activador de la superficie pase suavemente sobre ella sin agredirla excesivamente en zonas que tuvieran cierto realce.
Solamente se conocen máquinas de mecanizado tales como fresadoras, limadoras, etc., en las que se obtienen superficies totalmente planas tras el mecanizado, además de que resulta ser muy agresivo pues elimina cualquier resalte de dicha superficie a mecanizar.
La preparación de superficies tanto para pulido como para aplicación de productos de acabado (pinturas, barnices, etc) tiene lugar de forma exclusivamente manual mediante lijas y productos similares. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
En líneas generales, la máquina de mecanizado superficial, que la invención propone, está constituida por un bastidor o estructura móvil que es desplazable en unas guías longitudinales previstas en la bancada de la máquina, en la que queda perfectamente sujeta la pieza a mecanizar, la cual como hemos dicho anteriormente presenta una configuración muy alargada respecto de su dimensión en anchura. Este bastidor incluye una carcasa en cuyo interior se encuentra el cabezal portaherramientas que gira mediante un dispositivo neumático o eléctrico convencionales, estando conectado a este cabezal la herramienta adecuada al tipo de mecanización superficial que se desea. Este bastidor se desplaza debidamente guiado a lo largo de la bancada y la herramienta presiona suave y constantemente sobre la superficie a tratar, gracias a que incluye un cabezal flotante que puede estar materializado por una estructura de sandwich asistida por resortes coaxiales a unas varillas de guía, o bien, ofrecer una estructura de pulmón neumático con el que se logra también una presión uniforme, cediendo en las zonas donde la superficie no es plana por presentar cierta curvatura, tanto en elevación como en descenso, adaptándose perfectamente a ella.
La carcasa incorpora también una boquilla de conexión de una manguera de aspiración para absorber el polvo y partículas producidas durante la mecanización.
La carcasa es también desplazable transversalmente en el bastidor para poder mecanizar extensiones superficiales que puedan existir a uno y otro lado de la dirección básicamente longitudinal que presenta la pieza a tratar.
Como las piezas a mecanizar no han de poseer marcas o cualquier tipo de señal que pudiera afectar a la uniformidad de su superficie, pues ello mermaría la calidad de la pieza y también podría ir en deterioro del encolado de la pieza postiza respecto de la pieza base, en la aplicación del adhesivo, las piezas se sujetan respectivamente mediante un dispositivo de vacío que atrae la pieza por absorción a través de una pluralidad de orificios previstos en las zonas de apoyo, comunicando estos orificios, verticales, con galerías y colectores pertinentes. Si no fuera lisa la parte inferior de la pieza a mecanizar (tal como un perfil en "T" que hubiera que encolar por su travesano en una superficie de base) la superficie de la bancada se forma con unos elementos modulares a modo de regletas que pueden montarse de forma paralela entre sí pero a la distancia requerida para dar cabida al alma de este perfil en "T", u otro relieve que posea la pieza, de forma que así el vacío se produce sobre las alas a uno u otro lado del alma.
Si la pieza a mecanizar no es del todo plana sino que presenta cierta curvatura y la depresión producida por la máquina de vacío no fuera suficiente para conseguir su inmovilización, venciendo su resistencia elástica se prevé que puedan intercalarse unas bandas tipo almohadilla o similar, optimizando el asentamiento y provistas de orificios para transmitir la acción succionadora .
También se pueden emplear otros medios de fijación diferentes al comentado, que sujeten la pieza mecánicamente en zonas que no han de ser mecanizadas, ya que lo importante es que no se contamine la superficie a tratar para aplicación del adhesivo en este caso.
Para permitir la adaptación de la herramienta a una pequeña curvatura existente en la superficie a mecanizar, el porta-herramientas queda sujeto a la carcasa a través de una rótula o similar que permite un ligero cabeceo para que asiente perfectamente la herramienta o disco abrasivo en particular.
Para que el polvo y partículas formadas se eliminen con mayor efectividad, el borde perimetral de la carcasa incluye un burlete preferentemente formado por pelos de cierta longitud, que se aplican sobre la superficie de la bancada durante el movimiento de avance del bastidor a lo largo de la misma.
Para facilitar la comprensión de las características de la invención y formando parte integrante de esta memoria descriptiva, se acompañan unas hojas de planos en cuyas figuras, con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS:
Figura 1.- Es una vista esquemática en perspectiva de la máquina de mecanizado superficial, objeto de la invención .
Figura 2.— Es una vista en alzado longitudinal de lo mostrado en la figura 1.
Figura 3.- Es una sección transversal en alzado de la figura 1.
Figura 4.- Es una vista parcial de unos elementos modulares que se fijan a la bancada y sobre los que apoya la pieza a mecanizar, provistos de orificios de conexión a una línea de vacío. Figura 5.- Es una vista parcial en alzado, de una pieza base de material compuesto, provista de una pareja de postizos de distintas secciones, unidos por pegado una vez mecanizadas o activadas exclusivamente las superficies que han de quedar en contacto interponiendo el adhesivo.
DESCRIPCIÓN DE LA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERIDA
Haciendo referencia a la numeración adoptada en las figuras, podemos ver cómo la máquina de mecanizado superficial, que la invención propone, está constituida por un bastidor móvil 1 que es desplazable linealmente en dirección longitudinal respecto de una bancada 2 sobre la que se sitúan las piezas a mecanizar, para que sobre determinada o determinadas bandas esencialmente longitudinales de las mismas, actúe el disco abrasivo 3 que activa uniformemente dicha superficie para un rango de desgaste que no llega a agredir la pieza, como hemos dicho anteriormente.
En la figura 3 se observa la mecanización de una pieza 4 con sección en "T" en la que ha de ser mecanizada la superficie continua o exterior de su travesano 5 para pegar posteriormente esta pieza 4 sobre una pieza base 6 (ver figura 5) que también ha de someterse a un proceso de mecanizado idéntico en las zonas que han de recibir dichas piezas 4 o postizos añadidos por encolado. En esta figura 5 se ha destacado el adhesivo 7 con un trazo grueso que solo ocupa la zona de contacto mutuo de ambas piezas 4 y 6, una vez que las mismas han sido mecanizadas en esta misma zona de contacto. Se observa además en esta figura 5 otra pieza 8 en forma de "omega" unida de igual forma a la pieza base 6 por sus alas 9, sometiendo todas las superficies en contacto al mismo proceso de abrasión para optimizar el pegado.
Volviendo a la figura 1, el bastidor móvil 1 es de poco peso y tiene forma prismática, formado esquemáticamente por cuatro tacos 10 de anclaje de las barras longitudinales 11 y transversales 12 que se bloquean con tornillos y con los mandos de apriete 13.
En este bastidor móvil 1 se encuentra ubicada la carcasa 14 que encierra el cabezal 15 portador de la herramienta que en este ejemplo de realización está materializada por el disco abrasivo 3 anteriormente referido .
La carcasa 14 tiene además una extensión posterior respecto de la dirección de avance a lo largo de la bancada 2, donde se encuentra una toma de conexión 16 de un sistema de aspiración que elimine el polvo y partículas producidas por el mecanizado del material compuesto de las piezas 4, 6 y 8.
El cabezal 15 porta-herramientas está acoplado en una extensión superior 17 de la carcasa 14, a través de una rótula 18 para permitir pequeñas oscilaciones de la herramienta (disco abrasivo 3) cuando la superficie a mecanizar no es un plano paralelo al de apoyo del bastidor móvil que avanza manualmente atacando la superficie de la pieza 4 en "T" (ver figura 3) en una sola pasada. El cabezal 15 es flotante para que la herramienta siga la superficie sin agredir la pieza 4, 6, 8. Esto se representa esquemáticamente por la forma de sandwich que presenta el porta-herramientas y entre cuyas placas paralelas se sitúan unos muelles 19 coaxiales a las varillas 20 solidarias a una de las placas. De esta forma la herramienta cede cuando se precisa, a la vez que se ejerce constantemente una ligera presión abrasiva sobre la superficie a mecanizar. Si se desea puede incorporarse un dispositivo de regulación de la altura del cabezal para mejor adaptabilidad al espesor de la pieza a mecanizar.
La carcasa 14 puede desplazarse lateralmente a uno u otro lado cuando la superficie a mecanizar presenta desviaciones laterales. Para ello se ha previsto que pueda deslizar en las propias barras transversales 12 en las que se soporta. Cuando el mecanizado es lineal y no hay desviaciones laterales se bloquea la carcasa en la posición deseada mediante el mando de apriete 21 (ver figura 1 ) .
Como hemos dicho anteriormente, las piezas a mecanizar se bloquean sobre la bancada 2 preferentemente mediante la acción de vacío para no dañarlas. Para poder adaptarse a distintos tamaños y modelos de piezas a mecanizar, tal como los perfiles en "T" 4 o en "omega" 8 referidos, la bancada 2 lleva fijados unos elementos modulares 22 a modo de regletas a todo lo largo de la bancada 2, los cuales pueden situarse en las posiciones más idóneas para conseguir el asentamiento de la pieza salvando los resaltes que posea ésta en su cara opuesta a la de mecanización, tal como el alma del perfil 4 o el cuerpo del perfil en "omega" 8 ya que solo se mecaniza el exterior de las alas.
Las regletas o elementos modulares 22 poseen en este caso orificios 23 y galerías internas 24 comunicadas entre sí con colectores no representados, para comunicar vacío y sujetar las piezas por depresión.
Cabe señalar también que el bastidor móvil 1 avanza (en este caso manualmente pero que podría ser de avance automático) guiado en la bancada 2 mediante ruedas 25 (ver figura 2) deslizantes en raíles 26 longitudinales, o bien, apoyando sobre bandas inferiores teflonadas 27 (ver figura 3) y bandas laterales 28, aunque no se descartan otros sistemas de guiado tal como "casquillos de aire" deslizantes en barras.
Para optimizar la aspiración del polvo producido por el mecanizado, siendo absorbido a través de la toma de conexión 16 de la carcasa 14, el borde perimetral de las paredes de ésta lleva acoplado un burlete 29 que se aplica sobre la superficie de apoyo, siendo este burlete preferentemente de pelos verticales flexibles.

Claims

REIVINDICACIONES :
1.- MAQUINA DE MECANIZADO SUPERFICIAL, en especial para la preparación de las superficies de dos piezas que han de unirse por encolado mediante adhesivo y cuyo material es un compuesto de fibra y resina, caracterizada porque está constituida por un bastidor móvil (1) que es desplazable en unas guias longitudinales (25-26; 27-28) solidarias de la bancada (2) sobre la que se sitúa y fija la pieza (4, 6, 8) a mecanizar, incluyendo dicho bastidor móvil (1) una carcasa (14) contenedora del cabezal (15) porta-herramientas que gira en su interior y que adopta una disposición flotante que presiona suavemente la herramienta (3) sobre la superficie a mecanizar de la pieza, siguiendo en su avance a lo largo de ella y adaptándose a su geometría; habiéndose previsto que dicha carcasa (14) incorpore una boquilla (16) de conexión de una manguera de aspiración del polvo y partículas producidas durante la mecanización y que dicha carcasa (14) sea desplazable lateralmente para mecanizar extensiones superficiales existentes a uno u otro lado de la dirección básicamente longitudinal de la pieza (4, 6, 8) a mecanizar.
2.- MAQUINA DE MECANIZADO SUPERFICIAL, según la reivindicación 1, caracterizada porque la pieza (4, 6, 8) a mecanizar queda sujeta a la bancada (2) mediante depresión por un sistema de vacío que actúa a través de orificios (23) existentes en la superficie de apoyo, comunicados con galerías internas (24) y colectores.
3.- MAQUINA DE MECANIZADO SUPERFICIAL, según la reivindicación 2, caracterizada porque dicha superficie de apoyo se forma mediante elementos modulares (22) a modo de regletas longitudinales que pueden distanciarse en mayor o menor medida para salvar zonas sobresalientes de la superficie inferior de la pieza (4, 6, 8) u opuesta a la de mecanización, optimizando el asentamiento para la acción succionadora de inmovilización.
4.- MAQUINA DE MECANIZADO SUPERFICIAL, según reivindicaciones 2 y 3, caracterizada porque la pieza (4, 6, 8) se inmoviliza a la bancada (2) con interposición de piezas adicionales a modo de almohadillas con orificios, las cuales optimizan el asentamiento y transmisión del efecto succionador.
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