MÁQUINA PARA EL MECANIZADO DE PIEZAS DE TRABAJO, EN ESPECIAL DE CIGÜEÑALES Y ÁRBOLES DE LEVAS, CON AL MENOS UNA HERRAMIENTA DE FRESADO CIRULAR INTERIOR.

Máquina para el mecanizado de piezas de trabajo, en especial de cigüeñales y árboles de levas, con al menos una herramienta de fresado circular interior [0001] La invención se refiere a una máquina para el mecanizado de piezas de trabajo, en especial de cigüeñales y árboles de levas, según el preámbulo de la reivindicación 1, que se conoce, por ejemplo, por el documento US-A-5078556. [0002] Las máquinas de mecanizado, las herramientas y los materiales de corte, así como los procedimientos de mecanizado han de cumplir altos requisitos para el mecanizado de cigüeñales. Los cigüeñales son muy inestables debido a su longitud y a su forma complicada. Las distintas superficies del cigüeñal se tienen que mecanizar con una alta precisión. Las fuerzas de mecanizado que se producen durante el fresado deforman la pieza de trabajo, originando así medidas inexactas. [0003] El mecanizado de cigüeñales se lleva a cabo, por ejemplo, en máquinas fresadoras circulares interiores. Aquí se mecanizan los cojinetes principales cilíndrico-circulares situados sobre el eje de la pieza de trabajo, dado el caso, con las superficies laterales colindantes, así como los cojinetes elevadores cilíndrico-circulares situados de forma excéntrica respecto al eje de la pieza de trabajo. [0004] Por el documento US4171654 se conoce una máquina fresadora circular interior, en la que un cigüeñal se sujeta en ambos extremos respectivamente mediante bloques de sujeción con mandriles de sujeción resistentes al giro. La forma cilíndrica-circular de los cojinetes principales y elevadores se obtiene mediante un movimiento orbital circular de la fresa interior, lo que se logra mediante la interpolación de ejes de un eje horizontal y un eje vertical del cabezal portafresa. La unidad fresadora no se mueve en dirección del eje de la pieza de trabajo. Para el mecanizado de los puntos individuales de apoyo, los bloques de sujeción se desplazan a lo largo de las guías de conducción hacia la posición axial correspondiente. El mecanizado simultáneo de varios puntos de apoyo no es posible en este concepto de máquina debido a la existencia de una sola unidad fresadora. El concepto de máquina con cabezales portafresa fijos en dirección Z no posibilita el mecanizado simultáneo de dos puntos de apoyo, porque para esto sería necesario variar la distancia axial de los cabezales portafresa. [0005] Por el documento US4305689 se conoce una máquina fresadora circular interior que presenta bloques de sujeción con mandriles de sujeción que se desplazan a lo largo de un sistema de guía en dirección del eje de la pieza de trabajo. Los extremos de los cigüeñales se sujetan en mandriles de sujeción. Estos pueden girar alrededor de un eje de mandril de sujeción controlado numéricamente. El cabezal portafresa, que aloja la fresa interior, está previsto entre los bloques de sujeción y se puede desplazar en dirección del eje de la pieza de trabajo a lo largo de la misma guía de conducción, sobre la que están guiados también los bloques de sujeción. La fresa interior se puede mover en el cabezal portafresa adicionalmente a lo largo de un eje dispuesto en vertical. La forma cilíndrica-circular de los cojinetes elevadores y principales se produce mediante un movimiento rotatorio de la pieza de trabajo (eje C) y un movimiento simultáneo de la fresa interior a lo largo de su eje vertical mediante interpolación de ejes. Condicionado por el pequeño espacio constructivo entre los bloques de sujeción, la base guía de la unidad fresadora en dirección de guía se tiene que mantener corta. De este modo se reduce considerablemente su rigidez a la torsión y a la basculación, lo que actúa de forma negativa sobre la precisión del mecanizado, la potencia de arranque de virutas, la duración de la herramienta y la calidad de la superficie. Asimismo, la longitud saliente del bloque de sujeción es muy grande debido al espacio constructivo limitado, lo que sigue reduciendo la rigidez. En el caso de estos conceptos de máquina resulta complicada también la colocación de cubiertas de guía de conducción. Éstas se han de prever entre las dos unidades fresadoras y respectivamente entre las unidades fresadoras y los bloques de sujeción. Las distancias entre estos grupos constructivos, dependiendo de la posición axial de mecanizado, son sólo de pocos milímetros en el caso extremo, de modo que una cubierta de guía de conducción no se puede montar desde el punto de vista constructivo. La situación resulta más desfavorable si se usa adicionalmente una luneta que se guía asimismo sobre la guía de conducción. Sin embargo, una cubierta de guía de conducción tiene una importancia extrema precisamente en la fabricación masiva de cigüeñales. Un fallo de este elemento constructivo provoca averías en la máquina y, por tanto, paradas costosas de la máquina. Además, al no existir una cubierta de guía de conducción, la caída de virutas provoca un calentamiento de las guías de conducción y como resultado de esto, medidas inexactas. Por consiguiente, este concepto de máquina no es adecuado para un mecanizado preciso. Si falta la cubierta de guía de conducción, no se pueden usar guías lineales montadas sobre rodamiento, porque éstas son muy sensibles a las partículas de suciedad o las virutas. Si las partículas entran en los patines guía, esto provoca desde un fuerte desgaste hasta una completa destrucción en un período muy corto de tiempo. [0006] Por el documento WO96/40462 se conoce una máquina fresadora circular interior, en la que un cigüeñal se sujeta en ambos extremos respectivamente mediante bloques de sujeción con mandriles de sujeción resistentes al giro. Aquí está previsto adicionalmente apoyar el cigüeñal mediante una luneta. La forma cilíndrica-circular de los cojinetes elevadores y principales se produce mediante un movimiento orbital del cabezal portafresa. Éste se genera al desviarse la unidad fresadora, montada de manera giratoria alrededor de dos puntos de pivotado, mediante dos actuadores lineales que actúan en direcciones diferentes. La interpolación necesaria de ejes está sujeta a una complicada ley del movimiento. El gran voladizo, condicionado desde el punto de vista constructivo, de la fresa 2 ES 2 367 770 T3 circular interior, así como el apoyo mediante dos puntos de giro requieren una construcción maciza y pesada a fin de obtener una rigidez suficiente de masa. Para lograr una dinámica suficiente de la máquina se necesitan grandes actuadores lineales, lo que da como resultado a su vez una superficie grande de base de la máquina. Los dos puntos de pivotado reducen la rigidez del cabezal portafresa, lo que imposibilita un mecanizado preciso. El movimiento orbital de las herramientas de fresado requiere suficiente espacio hacia el sistema de guía, resultando, por tanto, relativamente grande la altura de puntas de los mandriles de sujeción. Por consiguiente, se reduce enormemente la rigidez de los bloques de sujeción en este concepto de máquina. Además, las cubiertas de guía de conducción se pueden colocar en esta máquina sólo con un gran costo debido al movimiento orbital de los cabezales portafresa, así como a los puntos de pivotado de la suspensión del cabezal portafresa. [0007] En la máquina de tipo genérico (documento US-A-5078556) están previstas dos herramientas de fresado circulares exteriores que se pueden desplazar respectivamente sobre un sistema de guía de la máquina. Éstas se encuentran en lados opuestos entre sí de la pieza de trabajo que se va a mecanizar. [0008] La invención tiene el objetivo de configurar la máquina de tipo genérico de manera que con una construcción compacta, las piezas de trabajo se puedan mecanizar sin problemas con una alta precisión del mecanizado. [0009] Este objetivo se consigue en la máquina de tipo genérico según la invención con las características de la reivindicación 1. [0010] En la máquina según la invención, la herramienta está soportada por el elemento de carro del carro de movimiento en cruz. Éste se mueve a lo largo del sistema correspondiente de guía, mientras que el elemento de carro con la herramienta se puede mover en sentido transversal respecto a este sistema de guía. La máquina según la invención tiene ventajosamente dos bloques de sujeción y, dado el caso, lunetas. Para el lado de la herramienta, así como el lado de la pieza de trabajo están previstos los dos sistemas paralelos de guía que se extienden en dirección Z. Un sistema de guía está previsto para el carro de movimiento en cruz con el elemento de carro, mientras que el otro sistema de guía está asignado a los bloques de sujeción, así como, dado el caso, a la luneta. La herramienta se puede desplazar con el elemento de carro en sentido transversal respecto al eje de la pieza de trabajo. Las piezas de trabajo que se van a mecanizar... [Seguir leyendo]

1. Máquina para el mecanizado de piezas (7) de trabajo, en especial de cigüeñales y árboles de levas, con al menos una herramienta (4, 4') de fresado circular que está soportada en un elemento (5, 5') de carro de un carro (3, 3') de movimiento en cruz que se puede mover a lo largo de uno de dos sistemas paralelos (10, 20) de guía, y el elemento (5, 5') de carro en sentido transversal respecto a éste, caracterizada porque la herramienta (4, 4') es una herramienta de fresado circular interior y porque sobre el sistema (10) de guía están montados dos carros (3, 3') de movimiento en cruz que se pueden desplazar independientemente uno de otro a lo largo del sistema (10) de guía. 2. Máquina según la reivindicación 1, caracterizada porque los sistemas (10, 20) de guía presentan guías de deslizamiento. 3. Máquina según la reivindicación 1, caracterizada porque los sistemas (10, 20) de guía presentan guías de rodamiento. 4. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el elemento (5, 5') de carro está guiado sobre un sistema (30, 30') de guía del carro (3, 3') de movimiento en cruz. 5. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el elemento (4, 4') de carro es una unidad fresadora. 6. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque sobre un sistema (20) de guía, en la zona situada al lado del carro (3, 3') de movimiento en cruz, está montado al menos un bloque (6, 6') de sujeción y/o está montada al menos una luneta (40). 7. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque los sistemas (10, 20) de guía presentan al menos dos carriles guía (11, 12; 21, 22) situados en paralelo entre sí. 8. Máquina según la reivindicación 7, caracterizada porque el carro (3, 3') de movimiento en cruz está guiado con al menos dos patines guía (13 a 16; 13' a 16'), situados preferentemente a distancia uno de otro en cada caso, sobre los carriles guía (11, 12). 9. Máquina según la reivindicación 7 u 8, caracterizada porque el bloque (6, 6') de sujeción está guiado con al menos uno, preferentemente dos patines guía (23 a 26) situados a distancia uno de otro en cada caso, sobre los carriles guía (21, 22). 10. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizada porque la luneta (40) está guiada con al menos un patín guía (27, 28) sobre los carriles guía (21, 22). 11. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque un accionamiento (18, 18') de avance del carro (3, 3') de movimiento en cruz es un husillo de rosca de bolas. 12. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque un accionamiento de avance del carro (3, 3') de movimiento en cruz es un accionamiento de motor lineal. 13. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque un accionamiento de avance del bloque (6, 6') de sujeción es un husillo de rosca de bolas. 14. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque un accionamiento de avance del bloque (6, 6') de sujeción es un accionamiento hidráulico. 15. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque están previstos dos bloques (6, 6') de sujeción, de los que uno está fijado firmemente sobre un bastidor (2) de máquina. 16. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizada porque dos bloques (6, 6') de sujeción están montados sobre el sistema (20) de guía. 17. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizada porque dos bloques (6, 6') de sujeción, accionables ventajosamente de manera independiente entre sí, están fijados sobre el bastidor (2) de máquina. 18. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizada porque el bloque (6, 6') de sujeción presenta un mandril (9, 9') de sujeción que se puede accionar preferentemente alrededor de un eje C. 7 ES 2 367 770 T3 19. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizada porque cada carro (3, 3') de movimiento en cruz presenta un sistema (30, 30') de guía para un elemento (5, 5') de carro respectivamente que está previsto ventajosamente en lados enfrentados entre sí de los carros (3, 3') de movimiento en cruz. 20. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizada porque el elemento (5, 5') de carro sobresale del carro (3, 3') de movimiento en cruz en dirección al bloque (6, 6') de sujeción en su dirección de desplazamiento. 21. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizada porque el elemento (5, 5') de carro soporta en el extremo sobresaliente la herramienta (4, 4') de fresado, cuyo accionamiento es preferentemente un accionamiento directo. 22. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizada porque los carriles guía (11, 12; 21, 22) de los sistemas (10, 20) de guía están situados al menos parcialmente por debajo de una cubierta (50, 52, 52', 54, 54') configurada de manera ventajosa como cubierta telescópica. 23. Máquina según la reivindicación 22, caracterizada porque por debajo de la cubierta (50, 52, 52', 54, 54') discurren elementos de alimentación de energía que discurren preferentemente entre los carriles guía (11, 12; 21, 22) de los sistemas (10, 20) de guía, hacia el carro (3, 3') de movimiento en cruz y/o hacia el bloque (5, 5') de sujeción y/o hacia la luneta (40). 24. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23, caracterizada porque el bastidor (2) de máquina está configurado con bancada inclinada y porque los sistemas (10, 20) de guía están dispuestos ventajosamente sobre el lado inclinado (1) del bastidor (2) de máquina. 8 ES 2 367 770 T3 9 ES 2 367 770 T3 ES 2 367 770 T3 11 REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN Esta lista de referencias citadas por el solicitante es sólo para la comodidad del lector. No forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha tomado especial cuidado en la compilación de las referencias, no se pueden excluir errores u omisiones y la OEP rechaza toda responsabilidad a este respecto. Documentos de patentes citados en la descripción ES 2 367 770 T3 12