UNIDAD DE HUSILLO DE ALTA VELOCIDAD PARA MAQUINAS HERRAMIENTAS.

Unidad de husillo de alta velocidad para máquinas fresadoras y taladradoras con - una carcasa de husillo (4,

7) en cuya parte extremo delantera (7) está fijado de forma desprendible un manguito de cierre de la carcasa (8, 8a), y - un husillo de herramienta (1) accionado de forma giratoria, alojado en la carcasa de husillo (4, 7) al menos en un rodamiento delantero (2), cobre cuya parte extrema delantera del husillo de herramienta está fijado un anillo rosado (26, 26a), de manera que entre el manguito de cierre de la carcasa (8, 8a) y el anillo roscado (26, 26a) están configurados un intersticio radia (29, 40) y un intersticio circunferencial (39), cuya anchura del intersticio se reduce a medida que se incrementa la carga del husillo (1), caracterizada porque - la anchura del intersticio radial (29, 40) y la anchura del intersticio circunferencial (39) está pre-dimensionada entre 50 y 120 m y se reduce a cero a medida que se incrementa la carga del husillo (1) hasta el apoyo directo del anillo roscado giratorio (26,26a) en el manguito de cierre de la carcasa (8, 8a) fijo contra giro, - de manera que cuando se alcanza un valor de la carga, que actúa sobre el husillo (1), las dos superficies frontales del intersticio radial (29, 40) o las dos superficies envolventes del intersticio circunferencial (39) entran en contacto mutuo y a continuación la carga es transmitida directamente desde el anillo roscado giratorio (26, 26a) sobre el componente de la carcasa fijo contra giro eludiendo el rodamiento (2)

La invención se refiere a una unidad de husillo de alta velocidad para máquinas herramientas para la mecanización por arranque de virutas de piezas de trabajo del tipo indicado en el preámbulo de la reivindicación 1 de la patente.

Los husillos modernos de alta velocidad son accionados con números de revoluciones hasta algunos miles de rpm, lo que, naturalmente, sólo es posible con alojamientos de alta capacidad funcional y de alta precisión. Los cojinetes de 5 precisión empleados en tales unidades de husillo de alta velocidad para husillo son muy sensibles, entre otros, frente a cargas de presión y cargas de impulso, que repercuten sobre la herramienta y sobre el cuerpo del husillo y se transmiten especialmente a través del alojamiento de rodamiento delantero sobre la carcasa. Esto se aplica, por una parte, a cargas de impacto y cargas de impulso de la herramienta empotrada y/o del husillo de la herramienta, que son provocadas fuera de un proceso de mecanización durante movimientos de avance de la pieza de trabajo y/o de la 10 unidad de husillo a través de colisión con una parte de la máquina o con la pieza de trabajo. Además, se pueden producir cargas extremadamente altas también durante un proceso de mecanización, por ejemplo en caso de avance excesivo, herramienta de sujeción erróneamente seleccionada, modificación de la estructura del material en la pieza de trabajo, En ambos casos de carga, las cargas de impacto o bien los picos de carga pueden dañar los rodamientos más adelantados de alta precisión del husillo y de esta manera pueden perjudicar las propiedades de concentricidad 15 especialmente críticas aquí con la consecuencia de un daño posible duradero de los componentes implicados, lo que tiene como consecuencia forzosamente una sustitución de la unidad de husillo.

Se conoce a partir del documento US 4 657 412 A una disposición de cojinete para una unidad de husillo de una máquina fresadora o taladradora, que contiene un dispositivo giratorio para la aplicación de una tensión previa. Este dispositivo debe generar una tensión previa exacta de los rodamientos delanteros y traseros y compensar los efectos 20 desfavorables provocados por modificaciones de la temperatura o bien del número de revoluciones. Con esta finalidad, fuera de la unidad de husillo está previsto un motor, cuyo árbol de salida está engranado a través de un piñón con una rueda dentada, que está dispuesta en la parte extrema trasera entre o bien detrás de los dos rodamientos de husillo. Entre los anillos interiores de los dos rodamientos de husillo está empotrado un casquillo distanciador. En el extremo trasero de la carcasa de husillo, que está colocado opuesto al cono interior para el alojamiento de la herramienta, un 25 anillo de cierre de la carcasa está unido fijamente por medio de varios bulones roscados coaxiales con la carcasa de husillo, que presenta un saliente anular que apunta radialmente hacia dentro. Este saliente anular colabora con un anillo roscado, que está enroscado sobre la parte extrema trasera del husillo accionado de forma giratoria. Entre una superficie periférica exterior de este anillo roscado y una superficie periférica interior del saliente anular configurado en el manguito de cierre de la carcasa está presente un intersticio circunferencial, que posibilita un movimiento giratorio sin 30 contacto del husillo. Además, está previsto un intersticio radial entre un extremo espesado del anillo roscado y el saliente anular del manguito de cierre de la carcasa. En efecto, se modifica la anchura del intersticio radial y también del intersticio circunferencial con cargas variables, pero no está previsto un contacto de apoyo directo de las parejas de superficies respectivas y tampoco tendría repercusiones en virtud de la disposición de estos intersticios en el extremo trasero del husillo de trabajo. 35

El cometido de la invención es crear una unidad de husillo de alta velocidad, en la que se evitan en gran medida daños de los cojinetes delanteros del husillo a través de picos de carga mecánica así como a través de daños provocados por sobrecarga.

Este cometido se soluciona de acuerdo con la invención a través de las características indicadas en la reivindicación 1.

Cuando en una herramienta inactiva, por ejemplo parada, el husillo es cargado axialmente por impacto, por ejemplo a 40 través de colisión con la pieza de trabajo, las fuerzas de empuje son transmitidas hasta un cierto orden de magnitud aceptable a través del porta-herramientas empotrado y a través del anillo interior del rodamiento delantero bajo deformación elástica admisible de estos componentes de forma inocua sobre la carcasa. Si estas cargas de impacto exceden el orden de magnitud predeterminado, entonces el anillo roscado fijado en el cuerpo trasero del husillo entra en contacto de presión, después del cierre del intersticio, con la superficie frontal asociada del anillo de cierre de la 45 carcasa, con lo que entonces los picos de presión son introducidos directamente en la carcasa y los componentes del cojinete son excluidos de la actuación de estos picos de carga. Cuando sobre la herramienta actúan cargas axiales durante un proceso de mecanización, que están dentro de límites predeterminados, estas cargas son transmitidas desde el cuerpo del husillo de la manera indicada anteriormente a través de los rodamientos sobre la carcasa, de manera que se reduce la anchura del intersticio de acuerdo con la invención de acuerdo con la magnitud de la carga. 50 Solamente después del cierre completo de este intersticio con cargas altas se realiza un apoyo de presión de la superficie frontal trasera giratoria del anillo roscado en la sección delantera de las superficies frontales del anillo de cierre de la carcasa fijo contra giro con la con la consecuencia resultante de ello de un calentamiento fuerte del emparejamiento de superficies de fricción. La función descrita anteriormente del intersticio de acuerdo con la invención da como resultado, por una parte, una descarga de las partes del rodamiento frente a las cagas anormalmente grandes 55 del husillo. Puesto que las superficies individuales del emparejamiento de las superficies de fricción se colorean regularmente por calentamiento, es decir, cambian de color, a través de la inspección ocular en trabajos de mantenimiento se puede establecer si el husillo ha sido accionado en el funcionamiento con cargas excesivas no autorizadas por el fabricante.

Para la consecución de los efectos previstos, tiene una importancia esencial el dimensionado de los intersticios de 60 acuerdo con la invención, de manera que la anchura del intersticio para diferentes formas de realización del husillo se

realiza sobre la base de diferentes parámetros de diseño y de funcionamiento para la unidad de husillo respectiva. Hasta ahora se han revelado como adecuadas anchuras del intersticio en el intervalo de 50 a 100 m.

Los efectos explicados anteriormente se aplican de la manera correspondiente para cargas dirigidas transversalmente o inclinadas con respecto al eje del husillo, para cuya compensación o igualación está previsto un intersticio circunferencial, dimensionado con exactitud dentro de límites predeterminados, entre el anillo distanciador y el anillo de 5 cierre de la carcasa.

Para contrarrestar los efectos desfavorable de procesos de soldadura por fricción, un desarrollo ventajoso de la invención se caracteriza porque el componente de husillo y el componente de carcasa están constituidos, al menos en la zona de su emparejamiento de las superficies de fricción, de un material resistente a la unión por soldadura de fricción. De esta manera, se contrarresta la aparición de una unión fija provocada por soldadura de fricción de estos 10 componentes. Para la consecución de este efecto, una o también estas dos superficies de fricción se pueden recubrir también con material resistente a la soldadura por fricción.

Otras particularidades y ventajas de la invención se deducen a partir de la siguiente descripción de ejemplos de realización preferidos con la ayuda del dibujo. En este caso:

La figura 1 muestra una sección axial de la zona extrema delantera de una unidad de husillo de alta velocidad. 15

La figura 2 muestra una vista de detalle ampliada de la figura 1, y

La figura 3 muestra un fragmento ampliado del alojamiento superior del husillo de otro ejemplo de realización.

La unidad de husillo de alta velocidad representada contiene un husillo 1, que es accionado en el lado trasero por un equipo de accionamiento –no representado-...

1. Unidad de husillo de alta velocidad para máquinas fresadoras y taladradoras con

- una carcasa de husillo (4, 7) en cuya parte extremo delantera (7) está fijado de forma desprendible un manguito de cierre de la carcasa (8, 8a), y

- un husillo de herramienta (1) accionado de forma giratoria, alojado en la carcasa de husillo (4, 7) al menos en 5 un rodamiento delantero (2), cobre cuya parte extrema delantera del husillo de herramienta está fijado un anillo rosado (26, 26a), de manera que entre el manguito de cierre de la carcasa (8, 8a) y el anillo roscado (26, 26a) están configurados un intersticio radia (29, 40) y un intersticio circunferencial (39), cuya anchura del intersticio se reduce a medida que se incrementa la carga del husillo (1),

caracterizada porque 10

- la anchura del intersticio radial (29, 40) y la anchura del intersticio circunferencial (39) está pre-dimensionada entre 50 y 120 m y se reduce a cero a medida que se incrementa la carga del husillo (1) hasta el apoyo directo del anillo roscado giratorio (26,26a) en el manguito de cierre de la carcasa (8, 8a) fijo contra giro,

- de manera que cuando se alcanza un valor de la carga, que actúa sobre el husillo (1), las dos superficies frontales del intersticio radial (29, 40) o las dos superficies envolventes del intersticio circunferencial (39) entran 15 en contacto mutuo y a continuación la carga es transmitida directamente desde el anillo roscado giratorio (26, 26a) sobre el componente de la carcasa fijo contra giro eludiendo el rodamiento (2).

2. Unidad de husillo de alta velocidad de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el intersticio circunferencial (30) pre-dimensionado está configurado entre un anillo distanciador (25) fijado sobre el husillo (1) delante del rodamiento delantero (2) y el manguito de cierre de la carcasa (8). 20

3. Unidad de husillo de alta velocidad de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el intersticio circunferencial (39) pre-dimensionado está configurado entre el manguito de cierre de la carcasa (a) y el anillo roscado (26a) fijado de forma desprendible sobre el husillo.

4. Unidad de husillo de alta velocidad de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los componentes que delimitan el intersticio radial (29, 40) y el intersticio circunferencial (30, 39) están 25 constituidos, al menos en la zona del apareamiento de las superficies de fricción respectiva, de un material resistente al desgaste por fricción o están recubiertos con un material de este tipo.