WO2023174456A1

WO2023174456A1 - Convertidor para mecanizado de chavetas y engranajes rectos y cónicos en un torno paralelo

Info

Publication number: WO2023174456A1
Application number: PCT/CO2022/000012
Authority: WO
Inventors: Luis Fernando Acosta Joya; Edwin Blasnilo Rúa Ramiréz; Fabian Leonardo Higuera Sanchez; Daniel Fernando Acosta Arcos; Juan Rodrigo Salamanca Sarmiento; Yina Faizully Quintero Gamboa
Original assignee: Universidad Santo Tomas
Priority date: 2022-03-18
Filing date: 2022-09-09
Publication date: 2023-09-21
Also published as: CO2022003151A1

Abstract

El Convertidor para mecanizado de chavetas y engranajes rectos y cónicos en un torno paralelo permite su adaptación a diferentes operaciones, tales como torneado, rectificado, bruñido, pulido, fabricación de chavetas y engranajes de varias formas, cuenta con una base principal ranurada (1) que se desliza sobre cualquier tipo de torno, un reductor (2), un brazo inclinado (6) que se une al reductor mediante una brida de fijación (3) y un dado corredera (16) que porta las herramientas de corte para cada operación. En conjunto, estas piezas se acoplan directamente al torno de manera paralela y proporcionan un dispositivo con una mejor versatilidad para que pueda realizar más operaciones, tales como desbaste o rectificado plano, pulido, fresado con la mayor practicidad y adaptabilidad posible.

Description

CONVERTIDOR PARA MECANIZADO DE CHAVETAS Y ENGRANAJES RECTOS Y CÓNICOS EN UN TORNO PARALELO

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a una nueva herramienta de trabajo mecánico de metales que permite su adaptación a diferentes operaciones de trabajo, tales como torneado, rectificado, bruñido, pulido, fabricación de chavetas y engranajes de varias formas.

ANTECEDENTES Y PRESENTACIÓN DEL PROBLEMA TÉCNICO

Los procesos de mecanizado como lo son el torneado, rectificado, pulido, bruñido, fabricación de chavetas y engranajes cónicos y rectos, se realizan con una variedad de herramientas y/o dispositivos diferentes o por separado, que ocasionan tener disponibilidad de recursos para invertir en cada una de ellas cuando se necesita fabricar una pieza que requiera varias de estas operaciones. De este modo, no es práctico ni accesible contar con todas estas herramientas, toda vez que pueden ser muy pesadas, ocupan mucho espacio, no se tendría acceso a todo tipo de herramienta para realizar cada operación y podría cambiarse rápidamente entre una operación y otra.

Para la fabricación de piezas que involucran un tipo de operación, se conocen diferentes anterioridades, por ejemplo, de la Universidad Surcolombiana, que a través de la patente NC2016/0004388 diseñó un aparato de transmisión de giro que sirve para procesos de rectificación de piezas mecánicas de gran tamaño. El aparato comprende una transmisión de giro-avance perpendicular adaptable a dispositivos de rectificado portátil, y permite realizar operaciones de rectificado en áreas de difícil acceso. Este dispositivo tiene solo movimiento rectilíneo.

Por otro lado, la solicitud US2963944 enseña una máquina fresadora en la que varios tipos de operaciones de mecanizado se combinan con la facilidad de conversión de un tipo de operación a otro y se combinan con cierto grado de rigidez. La máquina cuenta con una torreta que gira para hacer que el brazo sobrepuesto quede en una posición tal que el fresado pueda hacerse de forma horizontal. De otra manera, también comprende un cabezal vertical en el lado opuesto del sobrebrazo para las operaciones verticales o que requieren de un ángulo específico. Este dispositivo se usa para mecanizado plano y vertical realizando un montaje independiente para cada uno, mientras que el de la presente invención se puede ubicar a cualquier ángulo.

Además, la patente ES197499B1 presenta un aparato convertidor para tornos que permite realizar trabajos de fresado y rectificación en el que se sitúa mediante un tornillo graduable una manivela que baja o sube con el fin de situar el centro de la herramienta acoplada al cabezal de fresado o de rectificado, en donde el plato que se encuentra en línea con el eje del torno porta la pieza a trabajar. Cabe aclarar que este dispositivo solo se puede trabajar en una posición, por lo general verticalmente.

Sin embargo, estas invenciones no abordan más de dos funciones de diferentes operaciones integradas, son pesadas y no es práctico realizar la adaptación hacia otras operaciones, por lo tanto, existe la necesidad de diseñar una herramienta adaptable que permita realizar de una forma más sencilla varias operaciones como lo son el torneado, rectificado, pulido, bruñido, fabricación de chavetas y engranajes cónicos y rectos.

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA INVENCIÓN

El mecanismo relativo a la presente invención unifica varios procesos de mecanizado (torneado, rectificado, pulido, bruñido, fabricación de chavetas y engranajes cónicos y rectos, mecanizado plano), para ello conforma un dispositivo “Convertidor” que permite la graduación angular de un brazo para realizar las operaciones mencionadas cambiando las herramientas de corte.

El Convertidor para mecanizado de chavetas y engranajes rectos y cónicos en un torno paralelo, comprende una base principal (1 ) que se desliza sobre cualquier tipo de torno, un reductor (2), un brazo inclinado (6) que se une al reductor mediante una brida de fijación (3) y un dado corredera (16) que porta las herramientas de corte para cada operación. En conjunto, estas piezas se acoplan directamente al torno paralelo y proporcionan un dispositivo con una mejor versatilidad para que pueda realizar más operaciones, tales como desbaste o rectificado plano, pulido, fresado logrando mayor practicidad y adaptabilidad.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Figura 1. Perspectiva ¡sométrica del convertidor

Figura 2. Despiece general o explosionado del convertidor

Figura 3. Vistas superior (A), frontal (B) y perspectiva isométhca (C) del convertidor.

Figura 4. Montaje inicial del reductor sobre la bancada del torno paralelo

Figura 5. Conjunto final convertidor en posición inicial.

Figura 6. Simulación en NX del brazo de corredera del convertidor

Figura 7. Brazo inclinado y dado portaherramientas

Figura 8. Brida de fijación brazo y reductor

Figura 9. Ensamblaje de la cadena-catarina

Figura 10. Base principal del mecanismo

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS FIGURAS

En la figura 2, a través del explosionado, se representan cada una de las partes con la secuencia de montaje del convertidor, que coincide con el listado de números de referencia que se presenta en la tabla 1 , puesta a continuación.

Tabla 1 .

Por su parte, en la figura 7, representa el brazo inclinado (6) y el movimiento del dado (16) con la biela (20) y el volante: Este último elemento, es un acople adicional para reducir más la velocidad y se coloca antes del reductor, no es indispensable en el montaje, se puede trabajar sin él.

En la figura 8 se muestra que la brida de fijación (3) en salida del reductor (2) le permite fijar el brazo y permitir al mismo tiempo su movimiento a diferentes ángulos. En la figura 9, se ¡lustra que el engranaje de la Catarina (21 ) con el soporte de corredera (10) permite el desplazamiento del dado porta herramientas.

En la figura 10, se muestra la base principal del mecanismo que se desliza sobre la bancada del torno guiada por una guía prismática de la misma medida de la bancada. Se refiere a un mecanizado que se realiza en la base del convertidor en forma de prisma para que se deslice sobre la bancada del torno paralelo y no tenga posibilidad de que se desalinee. Por otro lado, en la figura 1 1 , se muestra un ejemplo de las vahas herramientas de corte que son posibles acoplar al dado. De acuerdo a cada uno de los ítems relacionados de operaciones de maquinado, se muestran la clase de buriles o herramientas de corte con las que se hace cada tipo de mecanizado. Por ejemplo, con el buril tipo A se puede realizar una operación de pulido y al mismo tiempo desbaste variando condiciones de velocidad y avance. Para la operación de fresado se usa la herramienta B o C. La forma de las terminaciones de buril, como se observa en la figura, puede ser redonda (A), parcialmente redonda regular (B), redondeada (C) o de cabezales irregulares con forma semi-aguda (D, E) o parcialmente redonda irregular (F), o incluso puntiaguda (G).

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La máquina consta de un mecanismo montado sobre la bancada de cualquier tipo de torno paralelo, que permite mecanizado rotativo de piezas cilindricas y simétricas, el cual se fija mediante una base principal deslizante (1 ), que puede ser ranurada, sobre la misma bancada y se ajusta, mediante mecanismos de sujeción, particularmente con al menos una brida de fijación (3) y un tornillo que fija la brida por la parte de abajo de la bancada del torno para fijar la base.

El conjunto final comprende además de dicha base (1 ), unas láminas que tienen un reductor (2) superpuesto de ejes perpendiculares, que pueden reducir la relación de velocidad 10:1 , un brazo deslizante de inclinación (6), con ángulos desde los 45° hasta los 180° que tiene un dado interno de corredera (16), y una brida de fijación o salida (3) para el brazo. Así mismo, cuenta con una Catarina (21 ) (engranaje en cadena) que permite el desplazamiento de este dado (16) que porta las herramientas de corte. Este conjunto genera el movimiento interno del reductor (2) y permite el movimiento del dado de corredera (16) que porta las herramientas de corte.

El mecanismo convierte el movimiento rotativo de la copa o plato de arrastre (Es una parte original del torno el cual cuenta con mordazas para fijar la piezas, en la figura 3 se muestra la copa de 3 mordazas) en movimiento longitudinal, por medio de un acople que va de la copa del torno eje de engranaje o eje de entrada (8) de un motorreductor de ejes perpendiculares, que permite el movimiento de la copa del torno a la entrada del reductor. Luego en el eje de salida del mismo, está montada la brida de fijación (3) que se ubica a la salida del reductor y se acopla con la Catarina y el brazo inclinado que fija un soporte en lámina de 1 ” por 500 mm 150 mm y que al mismo tiempo da libertad para mover la estructura de ese mismo brazo (6) con una amplitud de hasta 180 grados; al mismo tiempo que ambos son articulados por una cadena o Catarina (21 ) que porta en uno de sus eslabones un tope que permite trasladar el dado (16) porta herramientas, es decir el dado fija el buril de corte que se va desplazando longitudinalmente a lo largo de la lámina y que permite realizar el mecanizado requerido de acuerdo a la pieza que se necesita maquinar.

EJECUCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS

A modo de ejemplo, se construyó un convertidor que contó con un brazo de rotación (6), dos engranajes (7) de 70 mm de diámetro, de 16 dientes con relación 1 :1 , se montó el reductor (2) sobre la bancada del torno paralelo, como se muestra en la figura 4, superpuesto que redujo la relación de velocidad entre 9-15:1 , preferiblemente una relación 10-12:1. El mecanismo se fijó mediante una base de 450mm x 200 mm deslizante sobre la misma bancada y se ajustó con una brida y un tornillo de 5/8 x 4”, siendo adaptable a cualquier base o torno, se montó sobre un torno paralelo de una bancada mayor a 0,8m, se realizaron vahas operaciones simultáneamente cambiando las herramienta de corte, tipos A hasta G (Figura 1 1 ), como se explicará a continuación:

• Desbaste o rectificado plano: Se realizó un mayor avance a la herramienta de corte, similar a como se hace en una limadora, esto se puede hacer con la herramienta de corte tipo A.

• Pulido: Se quitó profundidad a la herramienta de corte, con la herramienta de corte tipo A.

• Fresado: Se desplazó el dado, cambiándole la herramienta de corte, dependiendo del diseño de engranaje, por ejemplo, usando la herramienta de corte tipo B o C. Este convertidor permitió hacer este tipo de operaciones rápidamente, solamente cambiando el cabezal de la herramienta de corte, o de otra manera, operándolo de una manera más profunda, es decir, vahando condiciones de velocidad y avance, tal que se pudieron realizar diferentes tipos de corte de acuerdo a las especificaciones dimensionales del producto deseado.

En conclusión, con el convertidor se unifican vahos procesos de mecanizado como son: torneado, rectificado, pulido, bruñido, fabricación de chavetas, mecanizado plano, desbaste, etc. Se diseñó un mecanismo portátil que se puede montar sobre la bancada de cualquier tipo de torno paralelo, con características que permiten desarrollar trabajos de mecanizado rectilíneo en la misma máquina a diferentes ángulos, ya que el torno solo permite mecanizado rotativo de piezas cilindricas y simétricas. A pesar que se ha descrito tanto la invención como sus ventajas con suficiente detalle, debe entenderse que pueden hacerse cambios, sustituciones, alteraciones sin alejarse del espíritu y alcance de la invención que está definido por las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES Convertidor para mecanizado en un torno paralelo caracterizado porque comprende:

• Una base ranurada (1 ) acoplada a un reductor (2)

• Al menos un brazo deslizante de inclinación (6) que genera el movimiento interno del reductor (2) y tiene al menos un dado (16) que porta la herramienta de corte

• Una brida de fijación (3) que une el reductor (2) con el brazo de inclinación (6) que permite acoplar y al mismo tiempo darle movimiento al brazo inclinado en diferentes ángulos de inclinación.

• Un engranaje de Catarina (7, 21 ) que permite el desplazamiento del dado (16) porta-herramientas El convertidor para mecanizado en un torno paralelo de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el brazo deslizante permite una inclinación de hasta 180°, particularmente de 45° a 180°. El convertidor para mecanizado en un torno paralelo de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde el engranaje de Catarina (7, 21 ) comprende una cadena (21 ) y un soporte de corredera (7). El convertidor para mecanizado en un torno paralelo de acuerdo con la reivindicación 1 o 2 donde las herramientas de corte, tienen una estructura y forma determinada para hacer operaciones de pulido y desbaste (A) vahando condiciones de velocidad y avance u operaciones de fresado (B, C). El convertidor para mecanizado en un torno paralelo de acuerdo con la reivindicación 4 donde las herramientas de corte tienen una terminación regular o irregular, redonda o plana.