DISPOSITIVO PARA REGULAR LA MECANIZACIÓN DE UNA PIEZA DE TRABAJO CON ARRANQUE DE VIRUTAS CON EMPLEO DE CONVERTIDORES PIEZOCERÁMICOS.

Dispositivo para regular la mecanización de una pieza de trabajo con arranque de virutas con empleo de convertidores piezocerámicos La invención se refiere al empleo de convertidores piezocerámicos para la regulación de la mecanización de una pieza de trabajo por arranque de virutas. Las herramientas de corte por arranque de virutas, como cuchillas de torno o cuchillas de cepillo, están constituidas, en general, por un soporte o mango, sobre el que está fijado el elemento de corte en forma de una placa de corte. En las herramientas para el fresado, el soporte, la cabeza de la fresa, es redondo debido a la rotación de las herramientas y está equipado sobre la periferia con una pluralidad de elementos de corte. Durante la mecanización por arranque de virutas de las piezas de trabajo, sobre las herramientas de corte actúan, además de las cargas estáticas, especialmente cargas dinámicas. De esta manera, en el transcurso del tiempo, el material se desintegra en los cantos de corte de los elementos de corte en zonas microscópicamente pequeñas. Si estas zonas se suman para formar zonas macroscópicamente grandes, esto conduce a la rotura en los cantos de corte e incluso a la destrucción del elemento de corte con la consecuencia posible de un daño de la pieza de trabajo y, por lo tanto, de su inutilidad. La fuerza de arranque de virutas, que actúa sobre el proceso de arranque de virutas entre la pieza de trabajo y la herramienta de corte, se puede dividir en fuerzas en el plano de trabajo y fuerzas perpendicularmente al plano de trabajo. En ambos planos actúan fuerzas de presión sobre el canto de corte del elemento de corte, que se transmiten como fuerzas de presión sobre el soporte. Especialmente en el caso de cuchillas de torno y de cuchillas de cepillo se producen de esta manera fuerzas de flexión y fuerza de torsión en el soporte de los elementos de corte que, en el caso de que se exceda una altura determinad, conducen a una desviación del elemento de corte fuera de su posición de trabajo ideal. Esto puede conducir a interferencias en el ciclo de trabajo, que se reflejan en desgaste elevado del elemento de corte y en la marcha irregular del husillo giratorio o del carro del cepillo. También en las máquinas fresadoras se producen estos fenómenos en el caso de fuerzas de flexión sobre el árbol de accionamiento de la cabeza de la fresa. En el caso más desfavorable, se producen aceleraciones vibratorias, que conducen a una superficie ondulada irregular de la pieza de trabajo y que cargan fuertemente una máquina herramienta, en particular cuando se produce resonancia. La fuerza de arranque de virutas provoca también una carga compleja y, por lo tanto, una deformación de la máquina herramienta y de la pieza de trabajo, lo que conduce, en el caso de que se excedan valores límite a desgaste elevado del elemento de corte y en el caso más desfavorable a su destrucción. Además, a través de la sobrecarga pueden aparecer dañasen la máquina herramienta y errores de mecanización en la pieza de trabajo. Por lo tanto, para que se consigan resultados óptimos de trabajo es necesario adaptar especialmente los parámetros de la velocidad de corte, avance y ajuste en función del material del elemento de corte de una manera óptima al material que debe procesarse. Por lo tato, para que no se excedan los valores límite de las cargas posibles es ventajoso que se midan y se supervisen las fuerzas producidas. Se conoce a partir del documento DE 103 12 025 A1 un procedimiento para la compensación de errores de la regulación de la posición de una máquina, en particular de una máquina herramienta. Por medio de bandas extensométricas en diferentes lugares de la máquina se miden los estado de la tensión y se calculan las fuerzas de inercia que resultan a partir de las fuerzas de mecanización o las fuerzas de inercia que resultan a partir de los movimiento y las deformaciones que resultan a partir de las fuerzas de peso del carro transversal y/o de la herramienta y se compensen durante la regulación de la posición. Pero las bandas extensométricas no son adecuadas para la medición en piezas giratorias como por ejemplo cabezas de fresas. Además, las bandas extensométricas no son adecuadas, debido a su inercia, para la medición de deformaciones en virtud de oscilaciones de alta frecuencia como se producen durante la mecanización por arranque de virutas. En la solicitud de patente US 2005/0109174 A1 se describen un procedimiento y un dispositivo para el control de la oscilación en una maquina herramienta para la mecanización de una pieza de trabajo por arranque de virutas. En un porta-herramientas de la máquina herramienta, que lleva al menos una herramienta de corte de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, están dispuestos al menos un sensor de oscilación y un actuador con un elemento activo, respectivamente, en forma de un piezoelemento. Las señales del sensor de oscilación se utilizan para impulsar el elemento activo del actuador con una tensión alterna tal como tensión de control que a través de las modificaciones de sus dimensiones se generan oscilaciones de control, que se oponen a las oscilaciones generadas por la mecanización de la pieza de trabajo. Aquí la señal de un sensor de oscilación actúa directamente sobre otro piezoelemento, que actúa sobre el porta-herramientas para eliminar las oscilaciones perturbadoras. Se conoce a partir de la publicación PCT WO 2005/063437 A1 un porta-herramientas con cuerpos de actuadores electroestrictivos para ejercer una influencia sobre el comportamiento de marcha concéntrica del porta-herramientas. El porta-herramientas es deformable de manera selectiva a través de cuerpos de actuadores, de tal manera que la masa del porta-herramientas, incluida la herramienta empotrada, está distribuida en un estado de deformación de los 2   cuerpos de actuadores a ser posible de manera simétrica alrededor del eje de giro ideal. A tal fin, se impulsan los cuerpos de actuadores a través de una señal del sensor de piezoelemento con un potencial eléctrico correspondiente. El problema de la invención consiste en configurar las herramientas de corte de máquinas herramientas para la mecanización por arranque de virutas de piezas de trabajo de tal manera que se pueden calcular las fuerzas que aparecen durante la mecanización de una pieza de trabajo y se pueden comparar con valores límite, de manera que se puede optimizar el proceso de mecanización y en el caso de que se excedan valores límite, se puede intervenir de forma automática en el ciclo de trabajo a través de una instalación de regulación para la prevención de daños. La solución del problema se consigue de acuerdo con la invención con la ayuda de las características de la primera reivindicación. Las configuraciones ventajosas de la invención se reivindican en las reivindicaciones dependientes. Las herramientas de corte por arranque de virutas están equipadas de acuerdo con la invención con convertidores piezocerámicos en forma de sensores y/o de puros generadores de tensión. La estructura y el modo de actuación de estos convertidores se conocen a partir del estado de la técnica y, por lo tanto, no se explican aquí en detalle. De acuerdo con la invención, la disposición de los convertidores piezocerámicos se realiza de tal forma que la función que debe realizarse en cada caso por ellos se cumple de una manera óptima. Los sensores y los generadores de tensión pueden estar colocados en contacto directo con el elemento de corte en el soporte o bien en la cabeza de fresa. En el caso de cuchillas de torno y de cuchillas de cepillo, los sensores y los generadores de tensión se pueden disponer también allí donde el soporte respectivo está fijado en la máquina herramienta, entre el porta-herramientas y la herramienta de corte. En el caso de máquinas fresadoras se pueden disponer los convertidores también allí donde el árbol de la fresa está alojado. De la misma manera es posible una combinación de las dos disposiciones. Debido a la fijación del elemento de corte y del empotramiento del soporte de la herramienta de corte en el portaherramientas, los convertidores piezocerámicos están ya bajo una presión determinada. Para obtener señales reproducibles de los convertidores, es necesario verificar después de cada cambio de un elemento de corte o de un soporte la carga previa de los convertidores y ajustar de manera correspondiente los aparatos de medición. Con sensores piezocerámicos se establecen las fuerzas de presión, de tracción y de cizallamiento ejercidas sobre el elemento de corte o bien sobre su soporte. Con la ayuda de la piezotensión generada se puede determinar la altura de la carga respectiva. Los generadores de tensión se deforman en virtud de las fuerzas que actúan sobre ellos y de esta manera generan una tensión eléctrica. Ésta... [Seguir leyendo]

1.- Herramienta de corte (3; 40) de mecanización por arranque de virutas, que está constituida por un soporte (6; 46), que lleva al menos un elemento de corte (7, 47), de manera que la herramienta de corte está alojada en un porta-herramientas (9) o bien en un cojinete de una máquina herramientas y la máquina herramienta está equipada con una instalación para la regulación (25) de la mecanización por arranque de virutas de piezas de trabajo, de manera que están previstos varios convertidores piezocerámicos como sensores (22; 48) y estos convertidores están dispuestos en al menos un lugar en la herramienta de corte (3; 40) o bien en su alojamiento para la impulsión a través de al menos uno de los componentes (Fe, Ff, Fr) de la fuerza de mecanización por arranque de virutas (F), que actúa sobre la herramienta de corte (3; 40), y los convertidores (22, 30; 48, 49) están conectados con la instalación de regulación (25) de la máquina herramienta, caracterizada porque están previstos varios convertidores piezocerámicos (30, 49) como generadores de tensión para la alimentación de tensión de circuitos electrónicos y los convertidores piezocerámicos (22, 30; 48, 49) están dispuestos tanto entre el elemento de corte (7; 47) y el soporte (6; 46) como también entre el soporte (6) y la herramienta de corte (3) y el porta-herramientas (9) y se apoyan en escotaduras (20) y (21), respectivamente y los sensores (22; 48) y los generadores de tensión (30; 49) están colocados superpuestos, separados unos de los otros, dado el caso, por una placa de apoyo aislante (29). 2.- Herramienta de corte de mecanización por arranque de virutas de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque los generadores de tensión (30; 49) están conectados a través de una unidad de rectificación (32; 54) con los circuitos electrónicos (24; 51, 52) para la alimentación de la tensión. 7   8   9     11