MANDRIL DE SUJECION POR EXPANSION HIDRAULICA.

Mandril (1) de sujeción por expansión hidráulica, que comprende un manguito expandible (10) dispuesto en su extremo (3) del lado de la herramienta y rodeado por una cámara de presión (12),

cuyo manguito puede ser deformado radialmente, para sujetar una herramienta, bajo la acción de un medio de presión (F) recibido en la cámara de presión (12), una unidad de generación de presión (14) distanciada axialmente del manguito expandible (10) con respecto a un eje (2) del mandril de sujeción y un sistema de conducción de presión (13) para transmitir presión de la unidad de generación de presión (14) a la cámara de presión (12), caracterizado porque el sistema de conducción de presión (13) está formado por una rendija anular (11) concéntrica con respecto al eje (2) del mandril de sujeción

Mandril de sujeción por expansión hidráulica.

La invención se refiere a un mandril de sujeción por expansión hidráulica para sujetar una herramienta, especialmente una broca o una fresa, según el preámbulo de la reivindicación 1. Un mandril de sujeción por expansión hidráulica de esta clase es conocido, por ejemplo, por el documento WO95/29029A.

Un mandril de sujeción sirve para unir una herramienta accionada a rotación con el husillo de accionamiento de una máquina herramienta. Por este motivo, un mandril de sujeción presenta un marcado eje alrededor del cual se hacen girar durante el funcionamiento el mandril de sujeción y la herramienta sujeta en el mismo. En la dirección de este eje, un mandril de sujeción tiene siempre un extremo del lado de la herramienta que está previsto para recibir la herramienta, así como un extremo del lado de la máquina que está concebido para unir el mandril de sujeción con el husillo de accionamiento de la máquina herramienta. Los llamados mandriles de sujeción por expansión hidráulica forman un género de mandriles de sujeción en sí conocido. En un mandril de sujeción expandible el alojamiento para la herramienta está formado por un manguito expandible de pared delgada. El manguito expandible está rodeado por una cámara de presión que está llena de un medio de presión, por ejemplo un aceite. El manguito expandible está construido ahora de tal manera que, al aplicar presión sobre el medio de presión, dicho manguito se deforma elásticamente en dirección radial y sujeta así la herramienta inserta. Un mandril de sujeción por expansión hidráulica tiene especialmente la ventaja de que amortigua vibraciones y golpes que se presenten durante el funcionamiento. Se consigue así en la mecanización una calidad superficial especialmente alta y una larga duración de la herramienta.

Se conoce también por el documento WO 03/095132 A1 un mandril de sujeción por expansión hidráulica de esta clase. En el mandril de sujeción expandible conocido la cámara de presión está formada entre un manguito expandible construido en una sola pieza con un cuerpo de base y un anillo de sujeción atornillado sobre el cuerpo de base. Mediante el atornillamiento del anillo de sujeción con respecto al cuerpo de base se reduce o agranda el volumen de la cámara de presión y, por tanto, el medio de presión es puesto bajo presión o aliviado de carga.

A diferencia de lo que ocurre con el mandril de sujeción anteriormente descrito, en un mandril de sujeción expandible está prevista frecuentemente una unidad de generación de presión construida, por ejemplo, como una unidad de pistón/cilindro que está dispuesta en posición axialmente decalada en la dirección del extremo del lado de la herramienta con respecto a la cámara de presión y al manguito expandible. Un mandril de sujeción expandible de esta clase es conocido, por ejemplo, por el documento WO 98/39123 A1. Para transmitir la presión del dispositivo de generación de presión a la cámara de presión se ha previsto en este mandril de sujeción un sistema de conducción de aceite que consiste en finos taladros de unión practicados en el material del mandril de sujeción.

Se conoce también por el documento DE 743 530 C un mandril de sujeción enchufado sobre un árbol de trabajo y dotado de un manguito expandible que sujeta tanto radialmente hacia afuera como radialmente hacia adentro.

Especialmente en la construcción de moldes y estampas se necesitan mandriles de sujeción muy largos y estrechos. Sin embargo, los mandriles de sujeción expandibles corrientes no se pueden construir ya en estas formas tan largas y estrecha o solo pueden serlo con un coste considerable. Así, por motivos de espacio, en un mandril de sujeción expandible especialmente estrecho ya no se puede instalar un anillo de sujeción móvil, tal como el que se conoce por el documento WO 03/095132 A1. Asimismo, un taladro de unión, como los que se conocen por el documento WO 98/39123 A1 para la transmisión de presión, ya no se puede realizar o solamente puede serlo todavía de manera muy costosa debido al pequeño espesor de pared de un mandril de sujeción estrecho. Además, al aumentar la longitud del mandril de sujeción aumenta también el coste técnico para practicar un taladro de unión correspondientemente más largo. Se plantea un problema adicionalmente debido a que, al aplicar presión también en la zona de cada taladro de unión, se introduce en el material del mandril de sujeción expandible unas tensiones que pueden conducir a una torsión considerable del mandril de sujeción y, por tanto, a una influenciación adversa de la marcha concéntrica de la herramienta.

La invención se basa en el problema de indicar un mandril de sujeción por expansión hidráulica que se pueda materializar con un coste relativamente pequeño en una forma de construcción larga y estrecha y que se caracterice por propiedades de aplicación ventajosas.

El problema se resuelve según la invención por medio de las características de la reivindicación 1. Según ésta, en el extremo del lado herramienta del mandril de sujeción expandible está previsto un manguito expandible para recibir y sujetar una herramienta. Para generar un presión de deformación hidráulica de este manguito expandible, el mandril de sujeción presenta una unidad de generación de presión que está dispuesta en posición axialmente decalada con respecto al manguito expandible y a la cámara de presión que rodea a este último. Para transmitir la presión aplicada a lo largo de la distancia axial entre la cámara de presión y la unidad de generación de presión, el mandril de sujeción expandible contiene un sistema de conducción de presión que está formado según la invención por una rendija o canal cerrado en forma de anillo y dispuesto concéntricamente con respecto al eje del mandril de sujeción. La cámara de presión es prolongada así por el sistema de conducción de presión, especialmente sin solución de continuidad axial hacia la unidad de generación de presión.

Frente a un taladro habitual actuante como sistema de conducción de presión, una rendija anular presenta, para una superficie de sección transversal comparable, una extensión radial en general sensiblemente más pequeña. Por tanto, una rendija anular con superficie de sección transversal suficiente para la transmisión de presión puede practicarse también con ahorro de espacio en un mandril de sujeción expandible extremadamente estrecho. Además, las tensiones introducidas en el material del mandril de sujeción bajo aplicación de presión en la zona del sistema de conducción de presión de forma anular son siempre rotacionalmente simétricas con respecto al eje del mandril de sujeción, de modo que no se puede presentar una deformación asimétrica del mandril de sujeción expandible y, por tanto, no se perjudica la marcha concéntrica de dicho mandril de sujeción expandible durante el funcionamiento.

Un sistema de conducción de presión anular y concéntrico se puede materializar de manera especialmente sencilla por medio de una constitución en dos piezas del mandril de sujeción expandible. Este comprende en una realización preferida de la invención un cuerpo de base central, que lleva el manguito expandible en un extremo del lado de la herramienta, y un casquillo de sujeción calado por el lado de la herramienta sobre este cuerpo de base. Mediante un dimensionamiento adecuado del diámetro interior del casquillo de sujeción y del diámetro exterior del cuerpo de base se consigue aquí que se forme entre el cuerpo de base y el casquillo de sujeción una rendija anular que define la cámara de presión y el sistema de conducción de presión axialmente adyacente. En el sentido de una construcción sencilla y robusta, se ha previsto aquí preferiblemente que el cuerpo de base y el casquillo de sujeción estén unidos uno con otro de una manera rígida y hermética a la presión, especialmente por medio de soldadura dura.

Se consigue una geometría del mandril de sujeción expandible, ventajosa en lo que respecta al ahorro de espacio, haciendo que la unidad de generación de presión esté dispuesta en el casquillo de sujeción. Tanto en el aspecto de una fabricación sencilla como en el aspecto de una manejabilidad sencilla del mandril de sujeción expandible es ventajosa una unidad de generación de presión con un sistema de pistón/cilindro. Éste comprende un pistón de presión que va guiado en un ánima cilíndrica o en un casquillo inserto opcionalmente en tal ánima. Se consigue un sencillo llenado de la cámara de presión, del sistema de conducción de presión y de la unidad...

1. Mandril (1) de sujeción por expansión hidráulica, que comprende un manguito expandible (10) dispuesto en su extremo (3) del lado de la herramienta y rodeado por una cámara de presión (12), cuyo manguito puede ser deformado radialmente, para sujetar una herramienta, bajo la acción de un medio de presión (F) recibido en la cámara de presión (12), una unidad de generación de presión (14) distanciada axialmente del manguito expandible (10) con respecto a un eje (2) del mandril de sujeción y un sistema de conducción de presión (13) para transmitir presión de la unidad de generación de presión (14) a la cámara de presión (12), caracterizado porque el sistema de conducción de presión (13) está formado por una rendija anular (11) concéntrica con respecto al eje (2) del mandril de sujeción.

2. Mandril de sujeción expandible (1) según la reivindicación 1, caracterizado por un cuerpo de base (8) central con respecto al eje (2) del mandril de sujeción y portador del manguito expandible (10), y por un casquillo de sujeción (9) que rodea concéntricamente a dicho cuerpo, estando formados la cámara de presión (12) y el sistema de conducción de presión (13) entre el cuerpo de base (8) y el casquillo de sujeción (9).

3. Mandril de sujeción expandible (1) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el cuerpo de base (8) y el casquillo de sujeción (9) están unidos entre ellos de manera rígida y hermética a la presión.

4. Mandril de sujeción expandible (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la unidad de generación de presión (14) está dispuesta en el casquillo de sujeción (9).

5. Mandril de sujeción expandible (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la unidad de generación de presión (14) comprende un ánima cilíndrica (15) con un pistón de presión (16) desplazable en ésta, así como un taladro de llenado (20) que une el ánima cilíndrica (15) con el sistema de conducción de presión (13).

6. Mandril de sujeción expandible (1) según la reivindicación 5, caracterizado porque el pistón de presión (16) puede ser desplazado por medio de un tornillo de sujeción (18).

7. Mandril de sujeción expandible (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el casquillo de sujeción (9) presenta por el lado de la herramienta una zona de cuello alargada y delgada (5) cuya longitud axial (L) representa al menos el cuádruplo de su diámetro exterior (D).

8. Mandril de sujeción expandible (1) según la reivindicación 7, caracterizado porque la longitud axial de la zona de cuello (L) asciende al menos a 100 mm.

9. Mandril de sujeción expandible (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la extensión radial (R) de la rendija anular (11) asciende a lo sumo a 0,2 mm.

10. Mandril de sujeción expandible (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el cuerpo de base (8) presenta un paso central (34).

11. Mandril de sujeción expandible (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por una unidad de ajuste axial (23) para la herramienta.

12. Mandril de sujeción expandible (1) según la reivindicación 11, caracterizado porque la unidad de ajuste axial (23) comprende una espiga de posicionamiento (24) que es desplazable axialmente con respecto al cuerpo de base (8) y que forma un tope axial para la herramienta.

13. Mandril de sujeción expandible (1) según la reivindicación 12, caracterizado porque la espiga de posicionamiento (24) va guiada en un taladro central (25) del cuerpo de base (8).

14. Mandril de sujeción expandible (1) según la reivindicación 13, caracterizado porque la espiga de posicionamiento (24) está provista de una rosca exterior (31) que coopera con una rosca interior (32) del taladro (25) para producir el desplazamiento axial de la espiga de posicionamiento (24).

15. Mandril de sujeción expandible (1) según la reivindicación 13, caracterizado porque la espiga de posicionamiento (24) presenta un dentado axial lineal (28) que coopera con una rosca en espiral (29) de un tornillo de posicionamiento (30) guiado en el cuerpo de base (8) en dirección sustancialmente radial con respecto al eje (2) del mandril de sujeción para realizar el desplazamiento axial de la espiga de posicionamiento (24).

16. Mandril de sujeción expandible (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado por una superficie de equilibrado (35) fresada en una zona periférica para compensar un desequilibrio originado por la unidad de generación de presión (14).