Rotor para el mecanizado con arranque de virutas de piezas de trabajo,

que comprende un cuerpo (2) de base de rotor con alojamientos (6) repartidos en su circunferencia y configurados para el equipamiento del rotor con elementos funcionales (7), estando compuesto el cuerpo (2) de base de rotor de un primer elemento (3) de cuerpo de base situado radialmente en el exterior y de un segundo elemento (4) de cuerpo de base situado radialmente en el interior, estando dispuestos entre sí el primer y el segundo elemento de cuerpo de base de manera que a lo largo de una junta circunferencial (5) de separación, configurada entre ambos, impera una presión de junta en el estado no rotatorio del rotor (1), caracterizado porque el elemento (4) de cuerpo de base radialmente interno presenta un módulo de elasticidad mayor que el elemento (3) de cuerpo de base radialmente externo

Rotor.

La presente invención se refiere a un rotor según el preámbulo de la reivindicación 1, como el conocido, por ejemplo, del documento DE19963328.

Estado de la técnica

En los rotores de giro rápido, el ensanchamiento radial del cuerpo de base del rotor producido por la fuerza centrífuga activa constituye un límite del número permisible de revoluciones en servicio. Al existir dimensiones geométricas (diámetro interno, externo, etc.), predefinidas desde el punto de vista constructivo, el ensanchamiento depende de la rigidez de los elementos individuales debido a los materiales usados para su fabricación.

Además del ensanchamiento, el desequilibrio y las fuerzas de inercia de un rotor se han de mantener también lo más bajo posible. Por tanto, en la práctica se usan a menudo materiales de metal ligero para el cuerpo de base, en el que se insertan elementos funcionales.

En la técnica de las herramientas, esto es un principio de construcción conocido y se aplica, por ejemplo, en la fabricación de herramientas de fresado HSC (High-Speed-Cutting). Así, por ejemplo, en el cuerpo de base de metal ligero están insertados casetes de acero, en los que están fijadas cuchillas hechas de metal duro, diamantes policristalinos, etc. Por tanto, las fuerzas de inercia y desequilibrio se pueden mantener bajas. Sin embargo, la deformación total del sistema depende en gran medida de la propia deformación del cuerpo de base que está hecho de un metal ligero. Además de su propia deformación, los elementos de montaje atornillados, por ejemplo, en el cuerpo de base, se desplazan adicionalmente durante el funcionamiento en el valor del ensanchamiento del cuerpo de base. La deformación total condicionada por el funcionamiento es el resultado, por tanto, de la suma de la deformación del cuerpo de base más la deformación del elemento de montaje.

Objetivo y Ventajas de la invención

La presente invención tiene el objetivo de perfeccionar un rotor del tipo mencionado al inicio de manera que se obtenga una mayor seguridad en el funcionamiento o una mayor exactitud en el mecanizado de las piezas de traba-jo.

Este objetivo se consigue mediante las características de la reivindicación 1. De las reivindicaciones dependientes siguientes se derivan otras formas de realización y variantes ventajosas de la invención.

La invención parte de un rotor, especialmente de una herramienta rotatoria para el mecanizado con arranque de virutas de piezas de trabajo, que comprende un cuerpo de base de rotor con alojamientos repartidos en su circunferencia y configurados para el equipamiento del rotor con elementos funcionales. La esencia de la invención radica en que el cuerpo de base de rotor se compone de un primer elemento de cuerpo de base situado radialmente en el exterior y de un segundo elemento de cuerpo de base situado radialmente en el interior, estando dispuestos entre sí el primer y el segundo elemento de cuerpo de base de manera que a lo largo de una junta circunferencial de separación, configurada entre ambos, impera una presión de junta en el estado no rotatorio del rotor, así como en que el elemento de cuerpo de base radialmente interno presenta un módulo de elasticidad mayor que el elemento de cuerpo de base radialmente externo.

Se obtiene así un rotor con una construcción compuesta a partir de materiales de módulos diferentes de elasticidad, ejerciendo el cuerpo preferentemente anular, insertado en el cuerpo de base de rotor, un efecto de refuerzo sobre éste con su módulo de elasticidad mayor respecto al cuerpo de base.

La construcción de un rotor de este tipo se basa en el conocimiento de que un cuerpo, fabricado a partir de dos elementos con módulos diferentes de elasticidad, presenta propiedades de deformación más allá de un determinado intervalo de carga, que en relación con la carga son claramente más ventajosas que las propiedades de deformación de un cuerpo en forma de una sola pieza, si una presión de junta impera en una junta de separación configurada de manera circunferencial entre los dos elementos de cuerpo de base.

En el caso de los cuerpos rotatorios se comprobó al respecto que en una disposición con un primer elemento de cuerpo de base situado radialmente en el interior y un segundo elemento de cuerpo de base situado radialmente en el exterior, por ejemplo, para un cabezal portafresa, el elemento de cuerpo de base radialmente interno tiene que presentar el módulo mayor de elasticidad, o sea, las propiedades menores de deformación. Aquí es importante que entre el elemento interno de cuerpo de base que, sin embargo, ha de estar configurado forzosamente en forma de una sola pieza y el elemento externo de cuerpo de base del material fabricado a partir de un módulo de elasticidad menor respecto al primero ha de imperar una presión de junta en la junta de separación de manera que sea posible tanto una transmisión radial como tangencial de la fuerza entre estos dos elementos de cuerpo de base. Por tanto, los dos elementos de cuerpo de base interactúan ventajosamente de manera que impera una presión de junta en todo el intervalo de números de revoluciones en servicio del cuerpo rotatorio, al menos en una zona parcial.

Como resultado de estas condiciones mecánicas forzosas en la junta de separación, las tensiones radiales y las extensiones tangenciales del elemento externo e interno de cuerpo de base tienen el mismo valor en el diámetro de junta DF de la junta de separación. En el caso de módulos diferentes de elasticidad, la tensión tangencial determinante para el ensanchamiento del elemento externo de cuerpo de base está en correspondencia, además de con un elemento radial de tensión subordinado, esencialmente con la tensión tangencial del elemento interno, reducida en el factor del módulo de elasticidad (elemento externo de cuerpo de base) respecto al módulo de elasticidad (elemento interno de cuerpo de base) Ea/Ei, y al existir una presión suficiente de junta y dimensiones geométricas adecuadas se sitúa siempre por debajo de un valor de un rotor de referencia en forma de una sola pieza.

La presión de junta entre los dos elementos de cuerpo de base se puede generar, por ejemplo, mediante una unión apretada. Las uniones roscadas o las sobremedidas en la zona de la junta de separación posibilitan también la generación de una presión de junta en la junta de separación entre los dos elementos de cuerpo de base.

Mediante una transmisión de la fuerza, repartida en toda la zona circunferencial de la junta de separación, se logra que el elemento de cuerpo de base con el módulo mayor de elasticidad tenga un efecto uniforme de apoyo sobre el elemento de cuerpo de base con el módulo menor de elasticidad.

Para obtener estas propiedades mejoradas de deformación del cuerpo de base de rotor debería imperar una unión a presión de junta entre los dos elementos de cuerpo de base al menos en una sección parcial de la extensión axial del rotor. Ésta es ventajosamente al menos la zona, en la que durante el uso del rotor actúan los momentos máximos de carga sobre estos.

Ésta puede ser, por ejemplo, la zona de la extensión axial del rotor, que se cubre con la zona, en la que están dispuestos los elementos funcionales de manera repartida en su circunferencia. En el caso de un cabezal portafresa, ésta sería, por ejemplo, la zona de alojamiento de los soportes de placas cortantes.

Para mantener lo más bajo posible las masas, que se van a acelerar, del cuerpo de base en caso de dimensiones adecuadas puede ser ventajoso configurar el elemento interno de cuerpo de base con una forma anular. Como el rotor tiene también ventajosamente una configuración redonda en su circunferencia externa, se obtiene al menos en la zona, en la que ambos elementos de cuerpo de base están ensamblados axialmente uno sobre otro, al menos una construcción anular de dos piezas con diámetros diferentes para los elementos funcionales individuales. La relación de un diámetro (DF), en la que discurre la junta anular de separación, respecto a un diámetro externo (DA) del elemento de cuerpo de base situado radialmente en el exterior se sitúa ventajosamente en el intervalo aproximado de 0,3 a 0,9. El conocimiento de las propiedades mejoradas de funcionamiento es válido también en un intervalo más amplio de relación, pero este intervalo ha resultado ser especialmente ventajoso en el transcurso de amplios ensayos numéricos y analíticos a partir de los parámetros que se van a considerar.

Se comprobó además que el grosor de pared del elemento interno de cuerpo de base asciende...

1. Rotor para el mecanizado con arranque de virutas de piezas de trabajo, que comprende un cuerpo (2) de base de rotor con alojamientos (6) repartidos en su circunferencia y configurados para el equipamiento del rotor con elementos funcionales (7), estando compuesto el cuerpo (2) de base de rotor de un primer elemento (3) de cuerpo de base situado radialmente en el exterior y de un segundo elemento (4) de cuerpo de base situado radialmente en el interior, estando dispuestos entre sí el primer y el segundo elemento de cuerpo de base de manera que a lo largo de una junta circunferencial (5) de separación, configurada entre ambos, impera una presión de junta en el estado no rotatorio del rotor (1), caracterizado porque el elemento (4) de cuerpo de base radialmente interno presenta un módulo de elasticidad mayor que el elemento (3) de cuerpo de base radialmente externo.

2. Rotor según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento (4) de cuerpo de base situado radialmente en el interior presenta elementos (8) de fijación para fijar los elementos funcionales (7) y/o es adecuado para alojar estos elementos (8) de fijación.

3. Rotor según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el primer y el segundo elemento de cuerpo de base están unidos entre sí mediante una unión apretada.

4. Rotor según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque el primer y el segundo elemento de cuerpo de base están unidos entre sí mediante tornillos.

5. Rotor según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los dos elementos (3, 4) de cuerpo de base están unidos entre sí al menos en una sección parcial de la extensión axial del rotor (1), en la que los elementos funcionales están dispuestos de manera repartida en su circunferencia.

6. Rotor según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el elemento radialmente interno (4) de cuerpo de base está configurado con una forma anular.

7. Rotor según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la relación de un diámetro (DF), en la que discurre la junta (5) de separación, respecto a un diámetro externo (DA) del elemento (3) de cuerpo de base situado radialmente en el exterior se sitúa aproximadamente en el intervalo de 0,3 a 0,9.

8. Rotor según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el grosor (W) de pared del elemento interno (4) de cuerpo de base asciende al menos a 5% del diámetro externo del elemento (3) de cuerpo de base situado radialmente en el exterior.

9. Rotor según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el elemento (4) de cuerpo de base situado radialmente en el interior está configurado como parte de un alojamiento de herramienta o como elemento de acoplamiento para la adaptación a un husillo de máquina herramienta o a un árbol de accionamiento.

10. Rotor según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los elementos (8) de fijación están configurados como uniones atornilladas.

11. Rotor según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el elemento (3) de cuerpo de base situado radialmente en el exterior presenta elementos (8) de fijación para fijar los elementos funcionales (7) y/o es adecuado para alojar estos elementos (8) de fijación.

12. Rotor según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el anillo (4) está configurado en la sección transversal como perfil hueco de alta rigidez y bajo peso.

13. Rotor según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el anillo (4) está configurado como manguito simple, tubo.

14. Rotor según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el anillo (4) es parte de un árbol de accionamiento.