MÉTODO Y MÁQUINA PARA TALLAR RUEDAS DENTADAS CÓNICAS CON DENTADO HELICOIDAL.

Un método para cortar, respectivamente fresar, ruedas dentadas cónicas con dentado helicoidal o hipoides utilizando una cabeza cortadora,

que incluye los siguientes pasos: a) accionar la cabeza cortadora (22) en torno a su eje geométrico de rotación (23), b) guiar la cabeza cortadora (22) y una pieza de trabajo (31) a sus posiciones de partida, c) producir un espacio entre dientes completo mediante un proceso de corte, respectivamente de fresado, utilizando la cabeza cortador giratoria (22), d) devolver la cabeza cortadora (22) y la pieza de trabajo (31) a sus posiciones de partida, e) hacer girar la pieza de trabajo (31) en un paso simultáneamente con el paso precedente del método o subsiguientemente a él, f) repetir los pasos c) a e) hasta que se hayan terminado todos los espacios entre dientes de la pieza de trabajo (31), que incluye un paso adicional del método merced al cual, en un instante que puede fijarse previamente, la cabeza cortadora (22) adopta una posición angular en torno a su eje geométrico de rotación (23), con relación al espacio entre dientes que ha de producirse, idéntica a la posición angular en torno a su eje geométrico de rotación (23) con relación al espacio entre dientes que ha de producirse cuando se produce el espacio entre dientes precedente, la cual corresponde a una compensación angular de una desviación angular de la posición angular alrededor del eje geométrico de rotación (23) de la cabeza cortadora (22) con relación al espacio entre dientes que ha de producirse respecto de la posición angular en torno al eje geométrico de rotación (23) de dicha cabeza cortadora (22) con relación al espacio entre dientes que ha de producirse cuando se produce el espacio entre dientes precedente

El presente invento se refiere a un método de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y a una máquina de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 7.

En general, este método es el método de fresado en escuadra con indexación única, como se describe por ejemplo en el capítulo 20-2 del libro de Darle W. Dudley, "Gear Handbook" ("Manual de engranajes"), publicado en 1962. En contraste con el método de indexación continua, siempre se produce primero completamente un espacio entre dientes utilizando en este caso la cabeza cortadora, se indexa luego la pieza de trabajo en una separación entre dientes, se talla luego del mismo modo el siguiente espacio entre dientes, etc., hasta que la pieza de trabajo se convierte en una rueda dentada cónica completa. Para las ruedas dentadas cónicas con dentado helicoidal que se fabricaban de acuerdo con este método, los flancos de los dientes se curvan en dirección longitudinal adoptando la forma de un arco circular.

En este caso, la expresión "ruedas dentadas cónicas con dientes helicoidales" incluye ruedas dentadas cónicas tanto desplazadas como no desplazadas. Si se desea diferenciar entre los dos tipos, las ruedas dentadas cónicas desplazadas se denominan ruedas dentadas hipoides.

Además, en el Manual de engranajes se hace notar que existen dos procesos de producción para las ruedas dentadas cónicas con dentado helicoidal y las ruedas dentadas hipoides. En un caso, cada uno de los espacios entre dientes del piñón y la corona dentada de un par de ruedas dentadas cónicas se produce en procesos de generación; en el otro caso, los espacios entre dientes de la corona dentada solamente se producen haciendo penetrar la cabeza cortadora giratoria en la pieza de trabajo estacionaria mientras que, por el contrario, los espacios del piñón se producen siguiendo un proceso de generación especial en el que se utiliza una cabeza cortadora inclinada apropiadamente. Mientras en el proceso de penetración o de fresado en rampa, la forma de las cuchillas de la cabeza cortadora se transfiere a los flancos de los dientes por cuanto la cortadora desprende una viruta cada vez a todo lo largo y en toda la profundidad del flanco, en el proceso de generación, en el que la cabeza cortadora y la pieza de trabajo se mueven una con relación a otra de acuerdo con una regularidad específica, los flancos de los dientes se realizan mediante cortes envolventes de las cuchillas cortadoras individuales.

La técnica relacionada incluye, también, otros procesos de fresado para ruedas dentadas cónicas con dentado helicoidal, describiéndose uno de ellos, por ejemplo, en el documento EP 0 883 460 (basado en la solicitud WO/US97/02086 y la solicitud norteamericana prioritaria 60/015.380) a las que, sin embargo, no se hará referencia con mayor detalle en este documento.

Para ambos procesos importantes, en la figura 20-2 y en la figura 20-7 del Manual de engranajes se ilustran máquinas que funcionan de manera puramente mecánica, teniendo la máquina generatriz (generador) una cuna o un tambor giratorio y un mecanismo separado para inclinar la cabeza cortadora. Por el contrario, las modernas máquinas CNC para tallar ruedas dentadas cónicas con dentado helicoidal y ruedas dentadas hipoides, como se describen por ejemplo en el documento DE 196 46 189 C2 (corresponde al documento US 5.961.260) o en el documento DE 37 52 009 T2, pueden lograr esto sin tambor giratorio y sin mecanismo de inclinación sino, solamente mediante movimientos espaciales del portaherramientas y del portador de la pieza de trabajo. Para el método de indexación única, solamente son necesarios, con este fin, cinco ejes controlados, tres ejes de traslación y dos ejes de rotación. El sexto eje de libertad que falta para la posición general de un cuerpo rígido en el espacio, en este caso la cabeza cortadora con relación a la pieza de trabajo, es la rotación de la cabeza cortadora en torno a su eje geométrico de rotación. Este no es necesario como eje controlado en el método de indexación única, por cuanto la cabeza cortadora es rotacionalmente simétrica y su accionamiento - independientemente de los otros cinco ejes geométricos - solamente es necesario para conseguir una velocidad de corte deseada.

Tales máquinas CNC consiguen velocidades de funcionamiento significativamente mayores que las máquinas puramente mecánicas para el tallado de ruedas dentadas cónicas al tiempo que, simultáneamente, permiten movimientos de desplazamiento y de ajuste más precisos y, por tanto, son más efectivas desde el punto de vista del coste. A pesar de esto, al evaluar la calidad de las ruedas dentadas con dentado helicoidal cortadas con ayuda de la medición del paso, se ha mostrado que los resultados medidos, con frecuencia, pueden no estar en armonía con la precisión global de las máquinas CNC. Los resultados son peores de lo esperado aunque el dispositivo de medición del paso funcione perfectamente.

Además de la máquina de corte, la cabeza cortadora también tiene una importancia decisiva en relación con la precisión de las ruedas dentadas cónicas talladas. Por tanto, durante un tiempo ya se han realizado esfuerzos, en particular en las cabezas cortadoras para el método de indexación única, para aumentar la precisión posicional de la cortadora utilizada. Por ejemplo, a partir de la publicación del documento DE 200 19 937 U1 (basado en el documento PCT/US87/02083) se conoce un dispositivo para alinear en forma óptima las cuchillas de varilla en una cabeza cortadora. No obstante, es inevitable que haya al menos una cuchilla en la cabeza cortadora giratoria que se encuentre radialmente más alejada del eje geométrico de la cabeza cortadora y, al menos, una cuchilla que se encuentre más cerca de él.

Este hecho es tenido en cuenta, de acuerdo con la técnica relacionada en el fresado por penetración de coronas dentadas en el método de corte de la forma por cuanto al final de cada espacio entre dientes hundido, la cabeza cortadora realiza al menos una rotación completa más sin ser hecha avanzar en profundidad. De este modo, se debe garantizar que las dos cuchillas que eliminan la mayor parte de material son accionadas a través del espacio entre dientes al menos una vez y que, así, todos los espacios son iguales. Sin embargo, este método no puede trasladarse al proceso de generación y, así, tampoco resulta satisfactorio en el proceso de penetración porque requiere un tiempo adicional de tratamiento e incrementa el desgaste de la cortadora cuya aproximación al corte no se realiza correctamente.

Por tanto, el objeto del presente invento es conseguir la puesta en práctica de un método y una máquina del tipo citado inicialmente de tal modo que ruedas dentadas cónicas con dentado helicoidal y ruedas dentadas hipoides puedan fresarse en escuadra de manera más uniforme que anteriormente, sin que ello suponga un gasto de tiempo adicional, reflejándose esto, también, en el resultado de la medición del paso.

Este objeto se consigue, de acuerdo con el presente invento, merced a un método que incluye el paso adicional de método especificado en la reivindicación 1 y/o merced a una máquina que tiene los medios de control adicionales especificados en la reivindicación 7.

La idea del presente invento se basa en el reconocimiento de que las inevitables diferencias entre las cuchillas individuales de una cabeza cortadora y las pequeñas desviaciones que por ello surgen en la superficie de los flancos, dependen de lo siguiente. Si bien no puede conseguirse una estructura de la superficie totalmente exacta, por lo menos ésta ha de ser idéntica de un espacio entre dientes a otro. De acuerdo con la técnica relacionada, este no es el caso. Ello se debe a que la cabeza cortadora gira continuamente mientras la máquina corta un espacio entre dientes tras otro en ciclos repetidos. Resultaría ser una coincidencia totalmente aleatoria que la cabeza cortadora adoptase precisamente el mismo ángulo al término de un ciclo de fresado que al comienzo. Por tanto, el siguiente ciclo comenzará con otro ángulo. En general, la posición angular de la cabeza cortadora es distinta de un espacio a otro y, en forma correspondiente, observando el mismo punto en cada flanco de diente, en este punto el corte siempre lo realizará otra cuchilla.

De acuerdo con el presente invento, gracias al cual la cabeza cortadora adopta la misma posición angular en un instante que puede fijarse previamente de cada nuevo ciclo de fresado en escuadra, se consigue un efecto que puede explicarse más fácilmente con un método de penetración: en condiciones... [Seguir leyendo]

1. Un método para cortar, respectivamente fresar, ruedas dentadas cónicas con dentado helicoidal o hipoides utilizando una cabeza cortadora, que incluye los siguientes pasos:

a) accionar la cabeza cortadora (22) en torno a su eje geométrico de rotación (23),

b) guiar la cabeza cortadora (22) y una pieza de trabajo (31) a sus posiciones de partida,

c) producir un espacio entre dientes completo mediante un proceso de corte, respectivamente de fresado, utilizando la cabeza cortador giratoria (22),

d) devolver la cabeza cortadora (22) y la pieza de trabajo (31) a sus posiciones de partida,

e) hacer girar la pieza de trabajo (31) en un paso simultáneamente con el paso precedente del método o subsiguientemente a él,

f) repetir los pasos c) a e) hasta que se hayan terminado todos los espacios entre dientes de la pieza de trabajo (31),

que incluye un paso adicional del método merced al cual, en un instante que puede fijarse previamente,

la cabeza cortadora (22) adopta una posición angular en torno a su eje geométrico de rotación (23), con relación al espacio entre dientes que ha de producirse, idéntica a la posición angular en torno a su eje geométrico de rotación

(23) con relación al espacio entre dientes que ha de producirse cuando se produce el espacio entre dientes precedente, la cual corresponde a una compensación angular de una desviación angular de la posición angular alrededor del eje geométrico de rotación (23) de la cabeza cortadora (22) con relación al espacio entre dientes que ha de producirse respecto de la posición angular en torno al eje geométrico de rotación (23) de dicha cabeza cortadora (22) con relación al espacio entre dientes que ha de producirse cuando se produce el espacio entre dientes precedente.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el paso adicional del método se repite para cada espacio entre dientes, y el instante para realizar la compensación angular de la cabeza cortadora (22) se establece, preferiblemente, al comienzo de cada proceso de fresado.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el paso adicional del método solamente se realiza una vez para una pieza de trabajo (31) o para una serie de piezas de trabajo, en el que el tiempo necesario para los pasos c) a e) se ajusta cambiando datos de proceso para conseguir rotaciones completas precisas de la cabeza cortadora (22).

4. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el proceso de fresado para generar los espacios entre dientes se lleva a cabo mediante cortes envolventes en un proceso de generación.

5. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el proceso de fresado para producir los espacios entre dientes de coronas dentadas es un proceso de penetración.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el instante para realizar la compensación angular de la cabeza cortadora (22) se prevé poco antes del final de cada proceso de penetración.

7. Una máquina para cortar, respectivamente fresar, ruedas dentadas cónicas con dentado helicoidal o hipoides, utilizando una cabeza cortadora (22) en el método de indexación única, que incluye al menos:

a) un controlador CNC,

b) un motor de accionamiento (21) para hacer girar la cabeza cortadora (22) en torno a su eje geométrico de rotación (23),

c) un primer dispositivo para guiar la cabeza cortadora (22) y una pieza de trabajo (31) a sus posiciones de partida,

d) un segundo dispositivo para producir un espacio entre dientes completo mediante un proceso de corte, respectivamente de fresado, utilizando la cabeza cortadora giratoria (22) y para devolver la cabeza cortadora (22) y la pieza de trabajo (31) a sus posiciones de partida,

e) un tercer dispositivo para hacer girar la pieza de trabajo (31) en un paso,

y en la que están previstos medios adicionales de control merced al uso de los cuales, en un instante que puede fijarse previamente, la cabeza cortadora (22) puede fijarse en una posición angular en torno a su eje geométrico de rotación (23) idéntica, con relación al espacio entre dientes que ha de producirse, a la posición angular de la cabeza cortadora (22) con relación al espacio entre dientes que ha de producirse cuando se produce el espacio entre dientes precedente.

8. La máquina de acuerdo con la reivindicación 7, en la que el uso de los medios adicionales de control corresponde a la ejecución de una compensación angular de una desviación angular de la posición angular en torno al eje geométrico de rotación (23) de la cabeza cortadora (22) con relación al espacio entre dientes que ha de producirse respecto de la posición angular en torno al eje geométrico de rotación (23) de dicha cabeza cortadora (22) con relación al espacio entre dientes que ha de producirse cuando se produce el espacio entre dientes precedente, y

en la que la compensación angular de la cabeza cortadora (22) puede llevarse cabo de nuevo para cada espacio entre dientes utilizando los medios adicionales de control.

9. La máquina de acuerdo con la reivindicación 7, que está destinada a poner en práctica el método de las reivindicaciones 1 a 6, en la que los datos del proceso para una pieza de trabajo (31) pueden cambiarse y, así, se ajusta el tiempo necesario para ejecutar las operaciones c) a e) con el fin de conseguir rotaciones precisamente completas de la cabeza cortadora (22) utilizando los medios adicionales de control.

10. La máquina de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 9, en la que el segundo dispositivo está previsto para producir los espacios entre dientes merced a cortes envolventes en un proceso de generación.

11. La máquina de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 9, en la que el segundo dispositivo está previsto para producir los espacios entre dientes de coronas dentadas merced a un proceso de penetración.