ES2956881A1 - Cabezal rotativo para mecanizado bidireccional - Google Patents

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Abstract

Cabezal rotativo para mecanizado bidireccional, de los que la pieza a mecanizar se desplaza o gira a la velocidad de mecanizado y la herramienta de mecanizar queda en reposo durante el arranque de viruta. Consta de, al menos un soporte (1) provisto de un conjunto de giro (2)(4) que gira sobre un eje de giro (e), montándose en dicho conjunto al menos una herramienta de mecanizar (3) que presenta en su periferia múltiples zonas de corte que se utilizan por parejas posicionadas simétricamente respecto a un plano vertical (P) que pasa por el eje de giro (e), siendo capaz de cortar en los sentidos de avance y retroceso; y medios mecánicos de tope de giro entre el soporte (1) y el conjunto de giro (2)(4) que limitan su movimiento de giro entre dos posiciones simétricas respecto a dicho plano vertical (P) y correspondientes a los movimientos de avance y retroceso.

Description

DESCRIPCIÓN
Cabezal rotativo para mecanizado bidireccional
Objeto de la invención
El objeto del invento se refiere a un cabezal rotativo para mecanizado bidireccional por arranque de viruta.
Antecedentes de la invención
En el actual estado de la técnica, dentro del sector industrial del mecanizado por arranque de viruta existen multitud de herramientas y máquinas para el correcto mecanizado de piezas.
En la tecnología conocida, el arranque de viruta que se realiza con estas herramientas se puede clasificar en dos grandes grupos, en los que:
a) La herramienta de mecanizar se desplaza o gira a la velocidad de mecanizado para poder realizarlo, y la pieza a mecanizar queda en reposo durante el arranque de viruta.
b) La pieza a mecanizar se desplaza o gira a la velocidad de mecanizado para poder realizarlo, y la herramienta de mecanizar queda en reposo durante el arranque de viruta.
Problema técnico a resolver
En los mecanizados donde la herramienta de mecanizar se mantiene en reposo, la mesa transportadora que contiene la pieza a mecanizar es la encargada de realizar el desplazamiento hasta hacer contacto con la herramienta y que se produzca el arranque de viruta. En la mayoría de estos casos es necesario realizar múltiples pasadas hasta conseguir mecanizar la totalidad de la superficie objetivo por las limitaciones de corte de las herramientas.
Cuando los mecanizados a realizar siguen una trayectoria larga el tiempo de ciclo necesario para su mecanizado aumenta considerablemente debido a que, una vez alcanzada la posición final de una pasada, la orientación de la herramienta no le permite realizar el mecanizado en sentido contrario cuando la mesa y la pieza que se está mecanizando retornan, por lo que la máquina realiza un movimiento o elevación de las herramientas para que, durante el retorno de la mesa con la pieza que está siendo mecanizada hasta su posición de origen, no se produzca contacto alguno con la herramienta. Posteriormente la herramienta se posiciona y se desplaza hasta su nueva posición para continuar con el mecanizado.
El ciclo se repite sucesivamente hasta completar el mecanizado de toda la superficie deseada y, para evitar tiempos improductivos, los fabricantes de este tipo de equipos realizan disposiciones de múltiples piezas para mecanizarlas en paralelo y así optimizar el proceso.
En el actual Estado de la Técnica el solicitante desconoce la existencia de cabezales de mecanizar provistos de sistemas que permitan la orientación de la herramienta para mecanizar en el sentido de avance y en el sentido de retroceso.
Es posible que en el actual Estado de la Técnica existan soluciones que dispongan herramientas de mecanizar tanto en sentido de avance de la pieza como en el de retroceso con herramientas diferentes para cada sentido, aunque esta solución parece inviable debido al grado de dificultad que entraña alinear en la práctica dos herramientas para que mecanicen un mismo plano en la misma posición para el avance y el retroceso, pues la propia tolerancia de las herramientas de mecanizar hace que haya diferencias dimensionales entre ellas.
Descripción de la invención
Esta invención se encuadra dentro del grupo donde la pieza a mecanizar se desplaza a la velocidad de mecanizado para realizarlo y la herramienta de mecanizar queda en reposo durante el arranque de viruta; y tiene como objetivo la reducción del tiempo de ciclo de mecanizado aprovechando el retroceso de la pieza para repetir las sucesivas pasadas de mecanizado; es decir, la herramienta mecaniza tanto durante el avance como durante el retroceso.
Para ello este cabezal rotativo para mecanizado bidireccional de acuerdo con el invento, siendo de los que la pieza a mecanizar se desplaza o gira a la velocidad de mecanizado y la herramienta de mecanizar queda en reposo durante el arranque de viruta, se caracteriza porque consta de al menos un soporte provisto de un conjunto de giro que gira sobre un eje de giro, montándose en dicho conjunto de giro directa o indirectamente al menos una herramienta de mecanizar que presenta en su periferia múltiples zonas de corte, siendo capaz de cortar en los sentidos de avance y retroceso; y medios mecánicos de tope de giro entre el citado soporte y el citado conjunto de giro que limitan su movimiento de giro entre dos posiciones simétricas respecto a un plano vertical que pasa por el citado eje de giro, correspondientes al movimiento de avance y retroceso.
También se caracteriza porque la línea periférica imaginaria que une las múltiples zonas de corte de la herramienta de mecanizar es una circunferencia.
También se caracteriza porque los citados medios mecánicos de tope de giro los constituyen unos topes físicos que, dispuestos directa o indirectamente en el soporte, permiten la orientación de la herramienta de mecanizar y limitan su movimiento una vez alcanzada la posición de simetría establecida al topar contra otro tope físico dispuesto en el conjunto de giro.
También se caracteriza porque el conjunto de giro se estructura en un eje físico y un cartucho asimétrico que presenta un lado corto que le permite girar libremente en una cajera del soporte; y un lado largo que topa contra uno u otro de los citados topes físicos limitando su movimiento.
A partir de esta estructuración básica, están incluidas en el objeto del invento cualesquiera realizaciones alternativas que no alteren, cambien o modifiquen la esencialidad propuesta y en particular:
• que el citado conjunto de giro se estructure en un eje físico, o en un eje físico y un cartucho asimétrico montado en él; y que la herramienta de mecanizar se monte directamente en el eje físico o en el cartucho asimétrico.
• que se dispongan varias herramientas montadas directa o indirectamente cada una en un eje físico o cartucho asimétrico diferente; yendo cada herramienta orientada de manera conveniente para el mecanizado de una superficie diferente de la pieza a mecanizar; de modo que se mecanizan en dicha pieza más de una superficie en una misma pasada, ya sea ésta de avance o retroceso.
Ventajas del cabezal rotativo del invento respecto a las soluciones de mecanizado por arranque de viruta conocidas radican en:
• Cambio rápido de referencia de pieza mecanizada: Su cartucho asimétrico intercambiable permite que el cambio de referencia sea rápido sin la necesidad del uso de una pieza patrón que defina la posición de la herramienta.
• Extensión del desgaste de herramienta en más piezas mecanizadas. Dado que la zona de corte en la herramienta no es la misma en el sentido de avance que en el sentido de retroceso, para mecanizar la superficie de una pieza, cada zona de corte hace la mitad de pasadas por pieza mecanizada en comparación con las pasadas de una herramienta convencional que no tenga orientación y que no aproveche el movimiento de retroceso. Por tanto, se requerirá la reorientación de la herramienta la mitad de veces durante su vida útil.
• Reducción de los tiempos de ciclo para el mecanizado pasando a ser la mitad que con el sistema convencional. También, gracias al mecanizado en el retroceso se evita perder el tiempo que tarda la máquina hasta colocarse en la posición de inicio de corte.
• Eliminación de posibles errores de posicionamiento de herramienta debidos a holguras creadas por los sistemas de apertura o desplazamiento para cada pasada.
• Reducción de horas de mantenimiento y desgastes de componentes debido a la disminución de ciclos de retorno en vacío.
Otras configuraciones y ventajas de la invención se pueden deducir a partir de la descripción siguiente, y de las reivindicaciones dependientes.
Descripción de los dibujos
Para comprender mejor el objeto de la invención, se representa en las figuras adjuntas una forma preferente de realización, susceptible de cambios accesorios que no desvirtúen su fundamento. En este caso:
La figura 1a representa una vista general esquemática en perspectiva de un cabezal rotativo para mecanizado bidireccional de acuerdo con el invento, con la herramienta de mecanizar (3) en una de sus posiciones de trabajo para mecanizar en sentido de avance.
La figura 1b representa una vista general esquemática en perspectiva similar a la figura anterior, con la herramienta de mecanizar (3) en la otra posición de trabajo para mecanizar en sentido de retroceso.
La figura 2 representa una vista general esquemática en perspectiva con todos sus componentes en disposición de montaje para un ejemplo de realización alternativa.
La figura 3a representa una vista general esquemática en alzado del cabezal objeto del invento en la que, al cortar, la herramienta de mecanizar (3) está en posición avanzada -por delante del eje de giro (e) según el sentido de mecanizado (S)-.
La figura 3b representa una vista general esquemática en alzado similar a la figura 3a, en la que, al cortar, la herramienta de mecanizar (3) está en posición atrasada -por detrás del eje de giro (e) según el sentido de mecanizado (S)-.
La figura 4a representa una vista general esquemática en planta inferior del cabezal objeto del invento en la que el cartucho asimétrico (2) topa su lado largo (20b) contra uno de los topes (12a) definidos en el soporte (1) delimitando el posicionamiento de la herramienta de mecanizar (3) en un sentido.
La figura 4b representa una vista general esquemática en planta inferior similar a la figura 4a, en la que el cartucho asimétrico (2) topa su lado largo (20b) contra el otro tope (12b) definido en el soporte (1) delimitando el posicionamiento de la herramienta de mecanizar (3) en sentido contrario.
Descripción detallada de una realización preferente
Se describe a continuación un ejemplo de realización práctica, no limitativa, del presente invento. No se descartan en absoluto otros modos de realización en los que se introduzcan cambios accesorios que no desvirtúen su fundamento.
El objeto del invento es un cabezal rotativo para mecanizado bidireccional por arranque de viruta del tipo de los que la pieza a mecanizar se desplaza a la velocidad de mecanizado para realizarlo y la herramienta de mecanizar queda en reposo durante el arranque de viruta.
De conformidad con la invención, dicho cabezal rotativo para mecanizado bidireccional consta de, al menos, un soporte (1) provisto de un conjunto de giro (2)(4) que gira sobre un eje de giro (e). En dicho conjunto de giro (2)(4) se monta directa o indirectamente al menos una herramienta de mecanizar (3) que presenta en su periferia múltiples zonas de corte siendo capaz de cortar en los sentidos de avance y retroceso; de modo que el arranque de viruta se produce tanto en el avance como en el retroceso de la pieza a mecanizar.
De conformidad con la invención, dicho cabezal rotativo para mecanizado bidireccional también consta de medios mecánicos de tope de giro entre el soporte (1) y el conjunto de giro (2)(4) que limitan su movimiento de giro entre dos posiciones simétricas respecto a un plano vertical (P) que pasa por el eje de giro (e); siendo estas dos posiciones simétricas correspondientes una al movimiento de avance, en la que la herramienta de mecanizar (3) queda en posición avanzada -por delante del eje de giro (e), como en la figura 1a- y la otra al movimiento de retroceso, en la que la herramienta de mecanizar (3) queda en posición atrasada -por detrás del citado eje de giro (e), -como en la figura 1b-.
El conjunto de giro (2)(4) puede ser una única pieza, aunque, según la realización representada, el conjunto de giro (2)(4) lo constituyen dos piezas independientes: un eje físico (4) y un cartucho asimétrico (2).
El cartucho asimétrico (2) presenta un lado corto (20a) y un lado largo (20b). La herramienta de mecanizar (3) se monta, indistintamente, en el lado corto (20a) -como en la figura 3a- o en el lado largo (20b) -como en la figura 3b-.
Las soluciones para montar entre sí tanto el eje físico (4) y el cartucho asimétrico (2) como el cartucho asimétrico (2) y la herramienta de mecanizar (3) pueden ser diversas y no alteran la esencia del invento.
Los medios mecánicos de tope limitadores de giro entre el soporte (1) y el conjunto de giro (2)(4) los constituyen sendos topes físicos (12a), (12b).
Según la realización representada en las figuras 1a y 1b, los medios mecánicos de tope de giro entre el soporte (1) y el conjunto de giro (2)(4) los constituyen sendos topes físicos (12a), (12b) dispuestos en el soporte (1). El cartucho asimétrico (2) topa su lado largo (20b) contra ellos limitando el movimiento de la herramienta de mecanizar (3) una vez alcanzada la posición de simetría. Es indistinto a los efectos del invento que los topes físicos (12a), (12b) sean unos rebajes en el propio cuerpo del soporte (1) ó unas piezas independientes fijadas en dichos rebajes, en cuyo caso se facilita una regulación más precisa de la herramienta de mecanizar (3).
Según la realización representada en la figura 2, los medios mecánicos de tope de giro entre el soporte (1) y el conjunto de giro (2)(4) los constituyen sendos topes físicos (12'a), (12'b) dispuestos en un tope interno (8) que se posiciona sin giro en un alojamiento (11) del soporte (1) y topan contra una chaveta (42) alojada en un chavetero (43) del eje físico (4).
En cualquiera de las realizaciones los topes físicos (12a), (12b); (12'a), (12'b) permiten la regulación de la herramienta de mecanizar (3) de manera que queda orientada simétricamente con respecto al plano vertical (P) que pasa por el eje de giro (e) en las pasadas de avance y retroceso.
Estos topes físicos (12a), (12b); (12'a), (12'b) limitan el movimiento de la herramienta de mecanizar (3) una vez alcanzada la posición de simetría. Para limitar el desplazamiento, el correspondiente tope físico (12a), (12'a) ó (12b), (12'b) actúa como tope cuando se produce el mecanizado y es capaz de soportar los esfuerzos producidos durante el mismo.
La herramienta de mecanizar (3) es regulable en longitud para poder posicionar la herramienta en el origen que se desee durante el inicio del mecanizado.
El eje físico (4) lleva fijada en uno de los extremos directa o indirectamente la herramienta de mecanizar (3). El otro extremo (41) sirve como punto de accionamiento de la orientación.
En el ejemplo de realización representado, el eje físico (4) se monta en el soporte (1) con interposición de una serie de rodamientos (5), (6) suficientes y dispuestos de tal modo que sean capaces de permitir su rotación sin crear holguras durante su giro y, con la capacidad adecuada para resistir los esfuerzos generados en las tres direcciones OX, OY, OZ durante el proceso de mecanizado.
Las soluciones empleadas para la orientación de la herramienta de mecanizar (3) en ambos sentidos pueden ser diversas y son soluciones comunes de accionamiento que no alteran la esencia del invento por lo que no se describen con mayor detalle. También es indistinto a los efectos del invento que el accionamiento se aplique directamente o con una transmisión interpuesta.
Sin alterar la esencia del invento, el cabezal rotativo preconizado puede disponer de una única herramienta de mecanizar (3) o de varias herramientas de mecanizar (3) yendo cada una de ellas orientada de manera conveniente para el mecanizado de una superficie diferente de la pieza a mecanizar; en cuyo caso se mecanizan en dicha pieza más de una superficie en una misma pasada, ya sea ésta de avance o retroceso.
En cabezales que incluyan varias herramientas de mecanizar (3), la activación de su orientación se puede conseguir con un accionador independiente para cada una de ellas o por un accionador común a todas o a un grupo de ellas.
Podrán ser variables los materiales, dimensiones, proporciones y, en general, aquellos otros detalles accesorios o secundarios que no alteren, cambien o modifiquen la esencialidad propuesta.
Los términos en que queda redactada esta memoria son ciertos y fiel reflejo del objeto descrito, debiéndose tomar en su sentido más amplio y nunca en forma limitativa.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. - Cabezal rotativo para mecanizado bidireccional, de los que la pieza a mecanizar se desplaza o gira a la velocidad de mecanizado y la herramienta de mecanizar queda en reposo durante el arranque de viruta; caracterizado porque consta de
a) al menos un soporte (1) provisto de un conjunto de giro (2)(4) que gira sobre un eje de giro (e), montándose en dicho conjunto de giro (2)(4) directa o indirectamente al menos una herramienta de mecanizar (3) que presenta en su periferia múltiples zonas de corte, siendo capaz de cortar en los sentidos de avance y retroceso;
b) medios mecánicos de tope de giro entre el soporte (1) y el conjunto de giro (2)(4) que limitan su movimiento de giro entre dos posiciones simétricas respecto a un plano vertical (P) que pasa por el eje de giro (e), correspondientes al movimiento de avance y retroceso.
2. - Cabezal rotativo para mecanizado bidireccional, según reivindicación 1, caracterizado porque la línea periférica imaginaria que une las múltiples zonas de corte de la herramienta de mecanizar (3) es una circunferencia.
3. - Cabezal rotativo para mecanizado bidireccional, según reivindicación 1, caracterizado porque los citados medios mecánicos de tope de giro los constituyen unos topes físicos (12a), (12b); (12'a), (12'b) que, dispuestos directa o indirectamente en el soporte (1), permiten la orientación de la herramienta de mecanizar (3) y limitan su movimiento una vez alcanzada la posición de simetría establecida al topar contra otro tope físico (20b), (42) dispuesto en el conjunto de giro (2)(4).
4. - Cabezal rotativo para mecanizado bidireccional, según reivindicación 3, caracterizado porque el conjunto de giro (2)(4) se estructura en un eje físico (4) y un cartucho asimétrico (2) que presenta un lado corto (20a) que le permite girar libremente en una cajera del soporte (1); y un lado largo (20b) que topa contra uno u otro de los citados topes físicos (12a), (12b) limitando su movimiento.
5. - Cabezal rotativo para mecanizado bidireccional, según reivindicación 4, caracterizado porque la herramienta de mecanizar (3) se monta, indistintamente, en el lado corto (20a) o en el lado largo (20b) del cartucho asimétrico (2).
6.- Cabezal rotativo para mecanizado bidireccional, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se disponen varias herramientas (3) montadas directa o indirectamente cada una en un eje físico (4) diferente; yendo cada herramienta (3) orientada de manera conveniente para el mecanizado de una superficie diferente de la pieza a mecanizar; de modo que se mecanizan en dicha pieza más de una superficie en una misma pasada, ya sea ésta de avance o retroceso.
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