PROTECCIÓN FRENTE A LA EXTRACCIÓN DE HERRAMIENTAS DE PORTAHERRAMIENTAS CON UN ALOJAMIENTO DE HERRAMIENTA.

Sistema de portaherramientas y herramienta, presentando el portaherramientas un alojamiento de herramienta cilíndrico,

preferiblemente un mandril de sujeción, y estando alojado en el mismo el vástago cilíndrico de la herramienta, en particular una herramienta de rotación, presentando el sistema una protección frente a la extracción que bloquea un desplazamiento axial de la herramienta, que comprende al menos un elemento de bloqueo y al menos una ranura de bloqueo correspondiente y que aloja el elemento de bloqueo, que actúan conjuntamente con arrastre de forma, estando dispuestos el elemento de bloqueo o la ranura de bloqueo en la superficie circunferencial del vástago de la herramienta, caracterizado porque el desarrollo de la ranura de bloqueo está configurado al menos en parte por trayectos de superficie cilíndrica helicoidales o curvos.

Protección frente a la extracción de herramientas de portaherramientas con un alojamiento de herramienta.

La presente invención se refiere a un sistema según el preámbulo de la reivindicación 1.

Los portaherramientas con mandriles de sujeción, en particular mandriles de contracción se conocen en muchas formas. Sirven para sujetar herramientas para tubos, de giro, fresado, para escariar y abrasivas o similares mediante una operación de contracción realizada de manera térmica. Habitualmente los mandriles de contracción de este tipo se calientan de manera térmica mediante una unidad de calentamiento inductiva con lo que se aumenta el diámetro interno del mandril de contracción. Con el diámetro interno aumentado se inserta una herramienta que va a sujetarse en el mandril de contracción, estando diseñada la relación del diámetro interno del mandril de contracción con respecto al diámetro del vástago de la herramienta de tal manera, que con el enfriamiento posterior del mandril de contracción la herramienta se sujeta con el mandril de contracción de manera resistente a la torsión.

Por el documento WO 01/89758 A1 se conoce calentar la sección de manguito por medio de una disposición de bobinas anular, que rodea la sección de manguito esencialmente de manera coaxial de forma inductiva. La disposición de bobinas está conectada a un alternador de alta frecuencia e induce corrientes parásitas en la sección de manguito metálica, que calientan la sección de manguito. En los lados frontales y en la circunferencia externa de la disposición de bobinas, para evitar flujos de dispersión y para la concentración del flujo magnético se disponen elementos concentradores de flujo magnético a partir de un material magnético suave, eléctrico esencialmente no conductor, como, por ejemplo, ferrita o similar, que desvían el flujo magnético generado por la disposición de bobinas a la sección de manguito del portaherramientas y en particular a la zona del extremo libre de la sección de manguito.

El problema en el caso de los portaherramientas con mandriles de sujeción para herramientas de rotación, que presentan un vástago de alojamiento cilíndrico, es el desplazamiento axial de la herramienta de rotación a lo largo del eje de giro del mandril de sujeción durante el funcionamiento. Este desplazamiento axial de la herramienta de rotación está condicionado por oscilaciones que se producen durante el mecanizado de la pieza de trabajo con la herramienta de rotación. Por este efecto desventajoso las piezas de trabajo ya no pueden mecanizarse de manera precisa y con las dimensiones exactas. Además una inclinación de la herramienta de rotación en la pieza de trabajo o incluso en el mandril de sujeción que aloja la pieza de trabajo podría conducir a accidentes peligrosos. En condiciones poco favorables, incluso en un caso extremo, la herramienta de rotación podría salirse del mandril de sujeción del portaherramientas durante el funcionamiento y así constituir un gran peligro para el operario de la máquina.

Por el documento US 2005/0238451, en el que se basa el preámbulo de la reivindicación 1, se conoce un sistema de tipo genérico con una protección frente a la extracción, en la que en el vástago está previsto un aplanamiento a modo de ranura que actúa conjuntamente con un elemento de bloqueo en el portaherramientas.

El objetivo de la presente invención es, por tanto, poner a disposición un sistema de herramienta y portaherramientas con mandril de sujeción, en particular un mandril de contracción o similar, en el que no sea posible un desplazamiento axial de la herramienta de rotación, tal como una broca con ranuras rectas, brocas perfiladoras, taladradoras incluyendo machos de roscar, avellanadores de corte plano, fresas etc., durante el funcionamiento, sino que la herramienta de rotación se sujete tanto de manera resistente a la torsión como axialmente con respecto al eje de giro sin desplazarse, debiendo ser posible ajustar la profundidad de inserción axial de la herramienta de manera sencilla.

Este objetivo se soluciona según la invención mediante las características representativas de la reivindicación 1, obteniéndose de manera conveniente perfeccionamientos de la invención mediante las características en las reivindicaciones dependientes.

Según prevé la invención un sistema según la invención presenta una protección frente a la extracción de la herramienta, que evita un desplazamiento axial de la herramienta respecto del alojamiento de herramienta. En este caso el dispositivo de protección frente a la extracción comprende al menos un elemento de bloqueo y al menos una ranura de bloqueo correspondiente al mismo y que aloja el elemento de bloqueo, que actúan conjuntamente con arrastre de forma, estando configurado el desarrollo de la ranura de bloqueo al menos en parte por trayectos de superficie cilíndrica helicoidales o curvos. En este caso el elemento de bloqueo y la ranura de bloqueo están configurados al menos parcialmente en forma de cabeza esférica, presentando o bien el mandril de sujeción los elementos de bloqueo y la herramienta las ranuras de bloqueo o a la inversa. Por lo demás, en este caso, las ranuras de bloqueo, que se encuentran bien partiendo del lado frontal en el vástago de la herramienta o bien en el portaherramientas, pueden estar realizadas ampliadas con respecto al ancho de ranura, para de este modo permitir una inserción más sencilla de la herramienta en el portaherramientas.

En una forma de realización especialmente preferida, el portaherramientas presenta en el lado del portaherramientas al menos dos bolas soportadas de manera giratoria, actuando conjuntamente con arrastre de forma en el en el lado de la herramienta de rotación al menos dos ranuras de bloqueo correspondientes a las bolas en el vástago de la herramienta de rotación. Las dos ranuras de bloqueo están dispuestas en este caso preferiblemente a modo de rosca en el vástago cilíndrico de la herramienta, partiendo del lado frontal del vástago cilíndrico a lo largo de la superficie circunferencial del vástago cilíndrico. Estas ranuras de bloqueo situadas en la superficie circunferencial del vástago cilíndrico de la herramienta de rotación son, en el caso de herramientas con ranuras a la izquierda, ascendentes a la izquierda, y, en el caso de herramientas con ranuras a la derecha, ascendentes a la derecha. En este caso las ranuras de bloqueo también pueden estar configuradas axialmente y con ello paralelas al eje de rotación, por lo que esto siempre seguirá actuando como protección frente a la torsión para la herramienta.

Para sujetar la herramienta de rotación según la invención, tal como brocas con ranuras rectas, brocas perfiladoras, taladradoras incluyendo machos de roscar, avellanadores de corte plano, fresas, mandriles receptores para otras herramientas, etc., en el mandril de sujeción según la invención, por ejemplo, un mandril de contracción del portaherramientas, en el mandril de contracción se conecta en primer lugar la bobina de inducción, es decir, la bobina se somete a corriente alterna de alta frecuencia. Por las corrientes parásitas que se producen en la sección de manguito del portaherramientas, generadas por inducción por la bobina que rodea el portaherramientas, la sección de manguito se calienta rápidamente, de modo que éste se dilata térmicamente y así se aumenta el diámetro interno de la abertura de alojamiento. La herramienta de rotación puede introducirse ahora en el lado del vástago en la abertura de alojamiento. El lado frontal de la herramienta de rotación llega en este caso a las bolas que se adentran en el espacio interno de la abertura de alojamiento y aquí hace tope. Según la dirección de ascensión de las ranuras de bloqueo de la herramienta de rotación, ésta se gira ahora hacia la izquierda o hacia la derecha con respecto al eje de giro, de modo que las bolas pueden acoplarse con las ranuras esféricas. Un giro adicional fuerza ahora un giro a modo de tornillo y así un movimiento de entrada axial de la herramienta de rotación en el mandril de contracción o similar, hasta que el lado frontal del vástago cilíndrico hace tope en el mandril de sujeción o hasta que las bolas en las ranuras de bloqueo esféricas han alcanzado su posición final. Ahora puede desconectarse la bobina de inducción. Por el enfriamiento rápido que se aplica ahora el mandril de contracción vuelve a contraerse hasta su tamaño original, por lo que el vástago cilíndrico une de manera resistente a la torsión su superficie circunferencial con la superficie circunferencial interna de la abertura de alojamiento... [Seguir leyendo]

1. Sistema de portaherramientas y herramienta, presentando el portaherramientas un alojamiento de herramienta cilíndrico, preferiblemente un mandril de sujeción, y estando alojado en el mismo el vástago cilíndrico de la herramienta, en particular una herramienta de rotación, presentando el sistema una protección frente a la extracción que bloquea un desplazamiento axial de la herramienta, que comprende al menos un elemento de bloqueo y al menos una ranura de bloqueo correspondiente y que aloja el elemento de bloqueo, que actúan conjuntamente con arrastre de forma, estando dispuestos el elemento de bloqueo o la ranura de bloqueo en la superficie circunferencial del vástago de la herramienta, caracterizado porque el desarrollo de la ranura de bloqueo está configurado al menos en parte por trayectos de superficie cilíndrica helicoidales o curvos.

2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de bloqueo está configurado al menos parcialmente en forma de cabeza esférica y la ranura de bloqueo está configurada al menos parcialmente de forma circular en sección transversal.

3. Sistema según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la herramienta, en particular una herramienta de rotación, presenta al menos una, preferiblemente dos, de manera especialmente preferida cuatro ranuras de bloqueo.

4. Sistema según la reivindicación 3, caracterizado porque las ranuras de bloqueo se extienden partiendo del lado frontal al menos por una sección parcial del vástago.

5. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la disposición de los elementos de bloqueo en el portaherramientas y de manera correspondiente la disposición de las ranuras de bloqueo en la herramienta son equiangulares entre sí y/o porque los elementos de bloqueo en el portaherramientas están dispuestos en un plano perpendicular al eje de giro de la herramienta.

6. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos de bloqueo en el portaherramientas son bolas, espigas, pernos y/o espigas roscadas, que presentan al menos una configuración convexa frontal al menos parcialmente en forma de cabeza esférica, estando formados los elementos de bloqueo en el portaherramientas preferiblemente a partir de acero fino aleado, estando endurecidas preferiblemente al menos las bolas y/o la zona parcialmente en forma de cabeza esférica de los elementos de bloqueo.

7. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos de bloqueo se soportan en orificios de soporte en el portaherramientas, extendiéndose los orificios de soporte preferiblemente de manera continua desde la superficie circunferencial externa hasta el interior del espacio interno que aloja la herramienta, del portaherramientas, y estando formados o bien en perpendicular al eje de rotación del portaherramientas y/o de manera tangencialmente adyacente a la superficie circunferencial interna del espacio interno que aloja la herramienta, sujetándose en particular los elementos de bloqueo en los orificios de soporte preferiblemente mediante espigas roscadas y/o mediante ajuste a presión, y/o estando configurados los elementos de bloqueo con rosca externa, que están configuradas de manera correspondiente a roscas internas formadas en los orificios de soporte.

8. Sistema según la reivindicación 7, caracterizado porque los elementos de bloqueo en su posición soportada en los orificios de soporte con la configuración en forma de cabeza esférica se adentran al menos en parte en el espacio interno del portaherramientas que aloja la herramienta.

9. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos de bloqueo son bolas, que se soportan en portaherramientas, en particular mandriles de contracción, en al menos un portabolas, presentando los orificios de soporte para las bolas del portabolas con respecto al lado interno un diámetro menor que el diámetro de orificio de soporte, presentando el portaherramientas preferiblemente al menos un portabolas en el espacio interno del portaherramientas, estando incorporado el portabolas, como componente separado, en un manguito o siendo un manguito que presenta un portabolas, en el que el manguito se ajusta a presión, se contrae, se suelda con el portaherramientas, se sujeta con espigas roscadas con arrastre de forma y/o se fija con elementos de bloqueo y ranuras de bloqueo en el manguito.

10. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la herramienta con la protección frente a la extracción, en particular en el caso de mandriles de contracción, se sujeta axialmente sin juego mediante elementos que ejercen una fuerza, en particular con al menos un resorte de compresión, resorte cónico, resorte helicoidal, resorte de disco así como paquetes de resortes, y/o elementos elásticos como el caucho.

11. Sistema según la reivindicación 10, caracterizado porque la herramienta con la protección frente a la extracción, en particular en el caso de mandriles con una cantidad mínima de lubricación, se sujeta axialmente sin juego, presentando la pieza de transferencia para la lubricación mínima al menos un orificio de paso en la zona de brida radial cónica, la brida radial de la pieza de transferencia presenta a lo largo de su superficie circunferencial cilíndrica un rebaje radial, en el que de manera correspondiente se introduce apoyada una membrana anular en forma de sección de superficie cilíndrica preferiblemente con arrastre de forma y al ras, formada preferiblemente a partir de material elástico como el caucho, extendiéndose los orificios de paso radialmente desde el espacio interno de la pieza de transferencia hacia la membrana.

12. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el desarrollo de la ranura de bloqueo está formado en el vástago de la herramienta en el caso de una herramienta con ranuras a la izquierda de manera ascendente a la izquierda y en el caso de una herramienta con ranuras a la derecha de manera ascendente a la derecha.

13. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el vástago de la herramienta presenta en el extremo una rosca externa, estando formada la rosca externa en el caso de una herramienta con ranuras a la izquierda de manera ascendente a la izquierda y estando formada la rosca externa en el caso de una herramienta con ranuras a la derecha de manera ascendente a la derecha, y presentando el portaherramientas una rosca interna correspondiente.

14. Portaherramientas para su uso en un sistema según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el portaherramientas presenta las características relativas al portaherramientas de una varias de las reivindicaciones anteriores.

15. Herramienta para su uso en un sistema según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque la herramienta presenta las características relativas a la herramienta de una o varias de las reivindicaciones 1 a 13.