PROCEDIMIENTO Y MÁQUINA DE LAMINACIÓN PARA GENERAR ENGRANAJES CÓNICOS EN ESPIRAL.

Procedimiento y máquina de laminación para generar engranajes cónicos en espiral E04019896 24-11-2011 La invención se refiere a un procedimiento y a una máquina para la mecanización por arranque de virutas de engranajes cónicos en espiral. La presente solicitud de patente reivindica la prioridad de la solicitud de patente alemana DE 103 43 854.8 que fue presentada el 23 de Septiembre de 2003. En este procedimiento se trata, en general, del llamado procedimiento de pieza individual, como se describe, por ejemplo, en el libro publicado en 1962 en los USA por Darle W. Dudley Gear Handbook en el Capítulo 20-2 . En oposición al procedimiento parcial continuo, aquí se fabrica con una herramienta completamente siempre en primer lugar un hueco entre dientes, luego se divide la pieza de trabajo en una división de dientes, a continuación de la misma manera se mecaniza el siguiente hueco entre dientes hasta que se ha obtenido a partir de la pieza de trabajo una rueda cónica completa. Como herramienta se puede emplear, por ejemplo, un cabezal porta-cuchillas o una muela abrasiva en forma de cazoleta. En los engranajes cónicos en espiral, que se fabrican de acuerdo con este procedimiento, los flancos de los dientes tienen una curvatura longitudinal en forma de arco circular. En este caso, la designación engranajes cónicos en espiral debe comprender tanto engranajes cónicos no desplazados axialmente como también engranajes cónicos desplazados axialmente, Si se quiere diferenciar ambos tipos, los engranajes cónicos desplazados axialmente se designan de forma abreviada como engranajes hipoides. A partir de la publicación Gear Handbook se deduce, además, que existen dos procesos de generación para engranajes cónicos en espiral. En un caso, los huecos entre dientes del piñón y la corona diferencial de una pareja de ruedas cónicas se generan, respectivamente, en procesos de laminación, en el otro caso los huecos entre dientes de la corona diferencial se fabrican solamente a través de inmersión del cabezal porta-cuchillas giratorio en la pieza de trabajo estacionaria, en cambio los huecos del piñón son generados en un proceso de laminación especial con un cabezal porta-cuchillas inclinado. En ambos casos, el proceso de laminación se basa en una rueda generatriz imaginaria, que lleva a cabo un movimiento de laminación durante la elaboración en la máquina talladora de engranajes con la pieza de trabajo. En el primer caso, la rueda generatriz es un disco dentado plano, en el segundo caso corresponde a la rueda opuesta, la corona diferencial fabricada en el proceso de inmersión. Este segundo proceso de generación ha sido desarrollado principalmente para la industria del automóvil, para ahorrar tiempo de mecanización. En comparación con un proceso de inmersión, un proceso de laminación dura un tiempo esencialmente más prolongado, lo que se suma sobre la pluralidad de dientes de una corona diferencial. Un motivo para el tiempo de laminación más prolongado es el volumen más reducido de arranque de virutas por revolución de la máquina, otro motivo reside en el tiempo adicional más largo que la herramienta necesita, a pesar del avance rápido para retornar desde una posición final de laminación de nuevo a la posición inicial de laminación para el siguiente hueco entre los dientes. Puesto que de acuerdo con el estado de la técnica, en todos los engranajes cónicos en espiral fabricados a través d eliminación, el proceso de laminación para cada hueco entre los dientes de una rueda se realiza siempre en la misma dirección. La razón de ello es la influencia de los diferentes desplazamientos a los que estaría sometida la máquina talladora de engranajes en función del proceso de mecanización y, por lo tanto, en el caso de cambio de dirección de laminación. En la pieza de trabajo, los desplazamientos variables en función de la dirección de laminación conducirían a errores de división y a diferentes desviaciones de la forma de la topografía de los flancos. Se conocen a partir del documento DE 195 17 360 C1 y a partir del documento US 5.310.295, en concreto, dos procedimientos de laminación continua similares para la rectificación de engranajes cónicos dentados en arco en el procedimiento de laminación de piezas individuales, en los que en la laminación descendente se mecaniza un flanco hasta un primer punto de inversión y en la laminación ascendente se mecaniza otro flanco del mismo hueco entre los dientes hasta un segundo punto de inversión. En este caso, la laminación descendente significa la dirección de la laminación, en la que la herramienta se mueve durante el proceso de laminación sobre una trayectoria en forma de arco circular desde arriba hacia abajo, y la laminación ascendente significa la dirección de laminación inversa correspondiente. No obstante, con este procedimiento de laminación no se acortan los tiempos adicionales, en este caso interesa más bien que durante el proceso de laminación, a pesar de los ángulos cónicos diferentes en la muela abrasiva, se obtengan un ángulo de ataque correcto y una topología correcta en los dos flancos de los dientes. Además, se conoce aplicar en fresas de laminación de engranajes cónicos en espiral el llamado procedimiento de doble rodillo. En este caso, el cabezal porta-cuchillas se inserta en una posición media de laminación en la pieza de trabajo y en poco tiempo se elimina mucho material desde el hueco de los dientes, pero sin conseguir la profundidad de laminación definitiva, Entonces sigue una laminación ascendente con erosión por arranque de virutas en uno de los flancos de los dientes y luego sigue otra aproximación de ajuste, para conseguir la profundidad de laminación definitiva y alcanzar la posición inicial de laminación. A partir de aquí se fabrican ahora ambos flancos de los dientes a través de laminación descendente. Este proceso se repite en cada hueco entre los dientes, de manera que en último término se terminan a pesar de todo todos los huecos en la misma dirección de laminación. Para el proceso de laminación en engranajes cónicos en espiral se explican en la publicación Gear Handbook, figura 2   20-2 y figura 20-3, máquinas que trabajan de manera puramente mecánica, donde una máquina fresadora de laminación (generador) posee, entre otras cosas, un tambor o cuna (cradle) de laminación y un mecanismo especial para la inclinación (tilt) del cabezal porta-cuchillas. En cambio, las máquinas modernas de control numérico CNC para el fresado o rectificación de engranajes cónicos en espiral, como se describen, por ejemplo, en la publicación DE 196 46 189 C2 o en la publicación DE 37 52 009 T2, pueden conseguir esto por medio de movimientos espaciales del porta-herramientas y del soporte de la pieza de trabajo. En el procedimiento de piezas individuales solamente se necesitan a tal fin cinco ejes controlados, tres ejes de traslación y dos ejes de rotación. El sexto grado de libertad ausente para la posición común de un cuerpo rígido en el espacio, aquí de la herramienta con respecto a la pieza de trabajo, es la rotación de la herramienta alrededor de su eje de rotación. Si en el procedimiento de piezas individuales no se necesita como eje controlado, porque la herramienta es simétrica rotatoria y su accionamiento de manera independiente de sus otros cinco ejes- solamente es necesario para la consecución de una velocidad de corte necesaria. Tales máquinas de control numérico CNC alcanzan, frente a las máquinas talladoras de engranajes cónicos que trabajan de forma puramente mecánica, velocidades de trabajo esencialmente mayores con movimientos de ajuste y de marcha al mismo tiempo más exactos y, por lo tanto, una rentabilidad más elevada. A pesar de todo, la industria el automóvil necesita acortar todavía más los tiempos de mecanización por cada pieza de trabajo, para poder reducir costes. Por lo tanto, el cometido de la invención es configurar un procedimiento y una máquina del tipo mencionado al principio de tal manera que se puedan mecanizar engranajes cónicos en espiral, que se fabrican en el procedimiento de piezas individuales, en un tiempo más corto que hasta ahora a través de un proceso de laminación, sin tener que tolerar en este caso mermas considerables en la exactitud de los flancos de los dientes. Este cometido se soluciona de acuerdo con la invención por medio de un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 de la patente y por medio de una máquina de acuerdo con la reivindicación 7 de la patente, respectivamente. La ventaja de la invención que se basa en estas dos modificaciones consiste en una mecanización más eficiente de engranajes cónicos en espiral laminados. Hasta ahora cada hueco entre los dientes de una pieza de trabajo se fabrica acabado en una sola dirección de laminación y para el siguiente hueco entre los dientes... [Seguir leyendo]

1.- Procedimiento para la mecanización por arranque de virutas, en particular fresado de laminación o rectificado de laminación, de engranajes cónicos en espiral con una herramienta simétrica rotatoria, que comprende esencialmente las siguientes etapas: a) accionamiento de la herramienta alrededor de su eje de rotación, b) conducción de la herramienta y de la pieza de trabajo, respectivamente, a una primera posición de arranque, c) rotación de la pieza de trabajo en la medida de una división de los dientes, excepto antes de la mecanización del primer hueco entre los dientes de la pieza de trabajo, d) mecanización de un hueco completo entre los dientes a través de un proceso de laminación en una profundidad de laminación predeterminada, en la que la herramienta y la pieza de trabajo alcanzan, respectivamente, una primera posición final de laminación, e) conducción de la herramienta y de la pieza de trabajo, respectivamente a una segunda posición de arranque en la proximidad de las primeras posiciones finales de laminación alcanzadas anteriormente, c) rotación de la pieza de trabajo en la medida de una división de los dientes, d) mecanización de un hueco completo entre los dientes a través de un proceso de laminación con dirección de laminación inversa con respecto a la dirección de la etapa d) del procedimiento, de manera que la herramienta y la pieza de trabajo alcanzan, respectivamente, una segunda posición final de laminación en la proximidad de las primeras posiciones de arranque, e) repetición de las etapas b), c) y d) alternando con las etapas b), c) y d) hasta que están procesados todos los huecos entre los dientes de la pieza de trabajo. 2.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las posiciones de arranque respectivas son al mismo tiempo las posiciones de inicio de laminación, en las que la herramienta ha alcanzado, con relación a la pieza de trabajo, la profundidad de laminación prevista. 3.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que partiendo desde las posiciones de arranque respectivas, se realiza en primer lugar un proceso de inmersión o un proceso combinado de inmersión / laminación en un hueco entre los dientes que debe generarse y en un hueco entre los dientes ya pre-mecanizado y en el que de esta manera la herramienta y la pieza de trabajo pasan, respectivamente, a una posición de inicio de la laminación. 4.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que antes y/o durante cada proceso de laminación se compensa una influencia, dado el caso, diferente de la dirección de laminación correspondiente sobre la exactitud de la pieza de trabajo a través de parámetros corregidos de la máquina. 5.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que se detecta una influencia diferente de la dirección de laminación sobre la pieza de trabajo a través de mediciones de la topografía de huecos representativos entre los dientes de una u otra dirección de laminación. 6.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, en el que se calculan parámetros corregidos de la máquina para ambas direcciones de laminación a partir de datos medios de las mediciones de la topografía. 7.- Máquina para la mecanización por arranque de virutas de engranajes cónicos en espiral (31) en un procedimiento de piezas individuales, que comprende: a) un motor de accionamiento para la rotación de una herramienta (7) alrededor de su eje de rotación (17), b) una primera instalación para la conducción de la herramienta (7) y de una pieza de trabajo (31), respectivamente, a una primera posición de arranque, c) una segunda instalación para la rotación de la pieza de trabajo (31) en la medida de una división de los dientes, d) una tercera instalación para la mecanización de un hueco completo entre los dientes a través de un proceso de laminación, en el que la herramienta giratoria (7) y la pieza de trabajo (31) alcanzan, respectivamente, una primera posición final de laminación, así como para el retorno de la herramienta (7) y de la pieza de trabajo (31) a sus posiciones de arranque, e) un control numérico CNC (29), en el que un medio de control para la tercera instalación está realizado de tal forma que la herramienta (7) y la pieza de trabajo (31) se pueden conducir, respectivamente, a una segunda posición de arranque en la proximidad de las posiciones finales de laminación previamente alcanzadas, y después de un proceso de división se puede mecanizar un hueco completo de los dientes en un proceso de laminación con dirección de laminación inversa, de manera que la herramienta (7) y la pieza de trabajo (31) alcanzan, respectivamente, una segunda posición final de laminación en la proximidad de las primeras posiciones de arranque. 8 E04019896 24-11-2011   8.- Máquina de acuerdo con la reivindicación 7 con otro medio de control, con el que antes y/o durante el proceso de laminación se puede compensar una influencia, dado el caso, diferente de la dirección de laminación respectiva sobre la exactitud de la pieza de trabajo (31) a través de parámetros corregidos de la máquina. 9.- Máquina de acuerdo con la reivindicación 8, en la que se pueden transmitir al otro medio de control parámetros corregidos de la máquina por separado para ambas direcciones de laminación, de acuerdo con los cuales se pueden mecanizar los huecos entre los dientes en función de la dirección de laminación. 9 E04019896 24-11-2011   E04019896 24-11-2011   11 FIGURA 3 FIGURA 4 E04019896 24-11-2011   12 FIGURA 5 FIGURA 6 E04019896 24-11-2011   13 FIGURA 7 E04019896 24-11-2011