Portaherramientas que incluye medios de refrigeración.

Dispositivo de refrigeración de una herramienta rotatoria (6) montada sobre una máquina (100),

comprendiendoeste dispositivo

- un portaherramientas que recibe a la herramienta rotatoria (6) y caracterizado porque comprende

- un cerramiento (3) afectado por una abertura central axial de recepción del portaherramientas y de laherramienta rotatoria (6),

- un extremo saliente (7) fijado al cerramiento y conformado en tobera,

- unos medios de generación de un primer flujo de aire (10), a caudal elevado renovado en continuo realizadopor medio de un dispositivo amplificador de caudal por efecto Coanda, y porque dicho dispositivo amplificador estáintegrado en el cerramiento (3) alrededor del portaherramientas, incluyendo dicho cerramiento unas aberturas deaspiración (12) de aire ambiente, estando vinculado dicho dispositivo amplificador a una fuente de aire a presión ycomprendiendo una cámara de llegada de aire comprimido (15) y una ranura (14) entre la cámara de llegada de airecomprimido (15) y una pared interna (16) del extremo saliente (7).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/065855.

Solicitante: EUROPEAN AERONAUTIC DEFENCE AND SPACE COMPANY EADS FRANCE.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 37, BOULEVARD DE MONTMORENCY 75016 PARIS FRANCIA.

Inventor/es: THOMAS, BRUNO, DUNANT-CHATELLET,CLÉMENT.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B23B39/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B23 MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO EN OTRO LUGAR.B23B TORNEADO; TALADRADO (usando un electrodo en lugar de una herramienta B23H, p.ej. haciendo agujeros B23H 9/14; trabajando con un haz de laser B23K 26/00; dispositivos para copiar o controlar B23Q). › Máquinas o dispositivos de utilización general, para el escariado o el taladrado; Conjunto de máquinas para escariar o perforar.
  • B23Q11/10 B23 […] › B23Q PARTES CONSTITUTIVAS, DISPOSITIVOS O ACCESORIOS DE MAQUINAS HERRAMIENTAS, p. ej. DISPOSITIVOS PARA COPIAR O CONTROLAR (herramientas del tipo utilizado en tornos o máquinas de agujerear B23B 27/00 ); MAQUINAS HERRAMIENTAS DE UTILIZACION GENERAL, CARACTERIZADAS POR LA ESTRUCTURA DE CIERTAS PARTES CONSTITUTIVAS O DISPOSITIVOS; COMBINACIONES O ASOCIACIONES DE MAQUINAS PARA TRABAJAR EL METAL NO DESTINADAS A UN TRABAJO EN PARTICULAR. › B23Q 11/00 Accesorios montados sobre las máquinas herramientas para mantener las herramientas o los órganos de las máquinas en buenas condiciones de trabajo o para enfriar las piezas trabajadas; Dispositivos de seguridad especialmente combinados con las máquinas-herramientas, dispuestos en estas máquinas o especialmente concebidos para ser utilizados en relación con estas máquinas (en lo que respecta a las máquinas de escariar o de perforar B23B 47/24, B23B 47/32 tienen prioridad; dispositivos de seguridad en general F16P). › Dispositivos para el enfriamiento o lubrificación de las herramientas o de las piezas trabajadas (incorporados a las herramientas, ver la subclase correspondiente a la herramienta).

PDF original: ES-2425884_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Portaherramientas que incluye medios de refrigeración La presente invención concierne a un portaherramientas que incluye medios de refrigeración, en particular por soplado de aire. Por el documento US 3.880.354, por ejemplo, se conoce un portaherramientas que incluye medios de refrigeración.

Se conoce refrigerar herramientas de corte o de taladrado durante su utilización, véase por ejemplo el documento US 2007/0077132.

La refrigeración debe efectuarse en la herramienta en orden a reducir las temperaturas alcanzadas en la herramienta que contribuyen a los fenómenos de deterioro de la herramienta bajo la combinación de los esfuerzos resultantes de su penetración en el material, del pegado de virutas sobre hendiduras y/o listón que contribuye al fenómeno de atascamiento de las virutas.

Esta refrigeración de la herramienta debe contribuir asimismo a una reducción de la temperatura de la viruta, la cual, más fría, podrá fraccionarse más fácilmente, contribuyendo por tanto aún más a una reducción del fenómeno de atascamiento de las virutas.

Actualmente, la refrigeración de las herramientas se realiza mediante la utilización de un aceite, de una mezcla de aceite y de aire que puede encontrarse en estado de neblina de aceite, e incluso mediante un soplado de aire seco a través de medios embarcados en los elementos constitutivos del sistema de fijación de la herramienta en un portaherramientas.

Sin embargo, para materiales de escaso calor específico y escasamente conductores tales como los materiales compuestos de matriz orgánica o los metales duros, aceros o aleación de titanio, el soplado de aire seco no es suficiente para regular los niveles de temperatura dimanados del rozamiento de la herramienta con los materiales. Es preciso reducir la temperatura en varios cientos de grados para realizar la operación sin deterioro del material, en condiciones de operación sin peligro, en particular evitando los riesgos de inflamación, y aceptables económicamente.

Es de señalar que el soplado de aire seco en el centro de la herramienta no se muestra suficientemente eficaz en el mecanizado de los materiales duros tales como las aleaciones de titanio, el inconel, los materiales compuestos de matriz orgánica u otros debido a su escasa conductividad térmica.

La circulación de aire por los canales de lubrificación no puede ser una solución de refrigeración viable debido a la limitación del diámetro de los agujeros de lubrificación para un diámetro dado de herramienta, lo cual hace que el caudal máximo de fluido saliente queda limitado por la geometría de los canales.

Esta característica de no conducción del calor por parte del material repercute en un almacenamiento del calor en el seno de la herramienta, almacenamiento parcialmente responsable del desgaste de la herramienta, el incremento de la temperatura de la herramienta, además de deteriorar la herramienta, presentando un peligro de operación como la rotura de la herramienta debido a tensiones térmicas demasiado grandes o la inflamación del material mecanizado.

Existe por tanto una necesidad de rebajar la temperatura de la herramienta en varios cientos de grados con el fin de liberar las calorías presentes en la herramienta.

También es en interés de un incremento de la productividad por lo que se debe disminuir la temperatura.

Por lo tanto, la necesidad está en evacuar las calorías almacenadas en la herramienta durante su fase de funcionamiento mediante un medio embarcado en los elementos constitutivos de su sistema de amarre. Esta evacuación de energía en forma de calor debe tener lugar en la herramienta en su integridad al objeto de hacer que caigan las temperaturas de corte de las herramientas, que son responsables mayoritariamente de los fenómenos de desgaste como la difusión en caliente de los átomos del material en los materiales de herramienta y viceversa, o de problemas de corte tales como la adhesión en caliente de virutas en las hendiduras y/o sobre los listones, responsable de los atascamientos de virutas.

Para proporcionar una refrigeración suficiente en el contexto de un mecanizado en seco, la presente invención prevé utilizar un amplificador de caudal por efecto Coanda.

El efecto Coanda se basa en el siguiente postulado: un fluido que está fluyendo, cuando topa con un obstáculo, se amolda a la superficie del mismo antes de desprenderse de él con una trayectoria diferente de la que tenía aguas arriba. Esta propiedad es utilizada para impulsar un gran volumen de fluido desde una fuente de fluido a gran presión.

El documento US 5402938 da un ejemplo de realización de amplificador de caudal por efecto Coanda.

En este contexto, la presente invención propone un dispositivo de refrigeración de una herramienta rotatoria según la reivindicación 1.

La fuente de aire a presión es preferiblemente la red de aire a presión del taller en el que se encuentra la máquina.

De acuerdo con la invención, la amplificación de caudal se lleva a cabo con aire ambiente aspirado por medio de aberturas establecidas en el cerramiento y el cerramiento incluye un cuerpo fijo que recibe a un extremo saliente conformado en tobera que rodea la herramienta.

Preferiblemente, el dispositivo incluye un medio de graduación de la dimensión de una ranura entre el cuerpo fijo y el extremo saliente adaptado para actuar sobre la relación de amplificación del flujo de entrada respecto al flujo de salida del amplificador.

De acuerdo con una forma particular de realización complementaria o alternativa, el dispositivo incluye unos medios de admisión de un fluido en unos canales internos a la herramienta, comprendiendo los medios de admisión un paso a una junta giratoria entre el cerramiento y el portaherramientas.

Preferiblemente, el fluido que pasa a través de la junta giratoria es distribuido en los canales de lubrificación de la herramienta y sale por los filos de la herramienta.

Los medios de admisión de fluido incluyen en particular un racor y un cruce por el cerramiento.

De acuerdo con una primera forma de realización, el fluido es un segundo flujo de aire que se toma ventajosamente de la red de aire a presión del taller en el que se encuentra la máquina.

De acuerdo con una segundo forma de realización, el fluido es un fluido con transformación de fase cuya vaporización es endotérmica, llevado a los canales de lubrificación de la herramienta en forma líquida y se vaporiza en las hendiduras de la herramienta en la punta de la herramienta.

El fluido es ventajosamente un fluido fluorado y más en particular un fluido basado en metoxinonafluorobutano.

Otras características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto con la lectura de la descripción que sigue de un ejemplo de realización no limitativo de la invención acompañado de los dibujos, los cuales representan:

en la figura 1: una vista en perspectiva en transparencia de un portaherramientas según la invención,

en la figura 2: una vista en perspectiva en transparencia de un detalle ampliado del portaherramientas de la figura 1,

en la figura 3: una vista desde un lado del portaherramientas de la figura 1 y

en la figura 4: una ampliación de un detalle de la figura 3.

La invención queda descrita en el presente documento en el contexto de un plato portaherramientas de taladrado, pero este principio se puede utilizar para herramientas de corte.

El portaherramientas 1 representado en la figura 1 está constituido por un plato provisto de un mango cónico 2 para insertarse en un dispositivo de accionamiento de una máquina de mecanizado 100.

El portaherramientas está rodeado por un cerramiento 3 representado en transparencia provisto de medios de recepción 4 de medios de fijación tales como tornillos que se reciben en unos agujeros roscados 5 de la máquina 100.

La herramienta 6 sobresale del cerramiento 3 por una abertura frontal realizada en un extremo saliente 7 montado en el cerramiento 3.

El dispositivo de refrigeración por soplado de aire de la invención comprende unos medios de generación de un primer flujo de aire 10, externo a la herramienta y alrededor de la herramienta, a caudal elevado renovado en continuo realizado por medio de un dispositivo amplificador de caudal por efecto Coanda realizado en el cerramiento 3 fijado a la máquina 100.

De acuerdo con la figura 2, el flujo de aire 10 generado por el amplificador alrededor del portaherramientas es generado a partir de una fuente de aire a presión, en particular la red de aire a presión del taller en el que se encuentra la máquina, vinculada mediante un tubo 11 unido sobre el cerramiento... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de refrigeración de una herramienta rotatoria (6) montada sobre una máquina (100) , comprendiendo este dispositivo

-un portaherramientas que recibe a la herramienta rotatoria (6) y caracterizado porque comprende

-un cerramiento (3) afectado por una abertura central axial de recepción del portaherramientas y de la herramienta rotatoria (6) ,

-un extremo saliente (7) fijado al cerramiento y conformado en tobera,

-unos medios de generación de un primer flujo de aire (10) , a caudal elevado renovado en continuo realizado por medio de un dispositivo amplificador de caudal por efecto Coanda, y porque dicho dispositivo amplificador está integrado en el cerramiento (3) alrededor del portaherramientas, incluyendo dicho cerramiento unas aberturas de aspiración (12) de aire ambiente, estando vinculado dicho dispositivo amplificador a una fuente de aire a presión y comprendiendo una cámara de llegada de aire comprimido (15) y una ranura (14) entre la cámara de llegada de aire comprimido (15) y una pared interna (16) del extremo saliente (7) .

2. Dispositivo de refrigeración según la reivindicación 1, caracterizado porque la fuente de aire a presión es la red de aire a presión del taller en el que se encuentra la máquina.

3. Dispositivo de refrigeración según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque está adaptado para amplificar el caudal con aire ambiente (13) aspirado por medio de las aberturas (12) establecidas en el cerramiento (3) .

4. Dispositivo de refrigeración según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el cerramiento (3) incluye un cuerpo fijo que recibe a dicho extremo saliente (7) conformado en tobera que rodea la herramienta.

5. Dispositivo de refrigeración según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque incluye un medio de graduación (18) de la dimensión de la ranura (14) adaptado para actuar sobre la relación de amplificación del flujo de entrada respecto al flujo de salida del amplificador.

6. Dispositivo de refrigeración según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el portaherramientas está dotado de medios de admisión de un fluido en unos canales (21) internos a la herramienta, comprendiendo los medios de admisión un paso a una junta giratoria (20) entre el cerramiento (3) y el portaherramientas (1) y un canal (22) en el portaherramientas.

7. Dispositivo de refrigeración según la reivindicación 6, caracterizado porque el fluido que pasa a través de la junta giratoria (20) puede ser distribuido en los canales de lubrificación (21) de la herramienta y puede salir por los filos de la herramienta.

8. Dispositivo de refrigeración según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque los medios de admisión de fluido incluyen un racor (19) y un cruce por el cerramiento.

9. Dispositivo de refrigeración según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque el fluido es un segundo flujo de aire.

10. Dispositivo de refrigeración según la reivindicación 9, caracterizado porque el segundo flujo de aire se toma de la red de aire a presión del taller en el que se encuentra la máquina.

11. Dispositivo de refrigeración según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque el fluido es un fluido con transformación de fase cuya vaporización es endotérmica.

12. Dispositivo de refrigeración según la reivindicación 11, caracterizado porque el fluido es un fluido fluorado.

13. Dispositivo de refrigeración según la reivindicación 12, caracterizado porque el fluido es un fluido basado en metoxinonafluorobutano.


 

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