Unidad fresadora giratoria para máquina-herramientas y sistemas de mecanizado y procedimiento para el funcionamiento de una unidad fresadora giratoria de este tipo.

Unidad fresadora giratoria para máquina-herramientas y sistemas de mecanizado,

caracterizada

porque de manera concéntrica al eje de giro de la carcasa del husillo de la herramienta (eje B "B") del husillo de laherramienta (3) está dispuesto un motor de alto par (13; 14) en un diseño como rotor interno con rotor dispuesto enel interior y estator dispuesto en el exterior, cuyo rotor (14) está apoyado directamente o a través de un anillointermedio (15) en la carcasa del husillo de la herramienta (2) y cuyo estator (13) está apoyado en la carcasaprincipal (1) de la unidad fresadora giratoria,

porque al husillo de la herramienta (3) está asignado un motor de accionamiento separado (12) de manera paralelaal eje de giro de la carcasa del husillo de la herramienta (eje B "B"), que está apoyado en la carcasa principal (1) dela unidad fresadora giratoria y que se encuentra en contacto operativo a través de una etapa de engranaje con elárbol de accionamiento (7) del husillo de la herramienta (3) y

porque a la unidad fresadora giratoria está asignado un sistema de refrigeración de líquido que presenta al menosdos circuitos de regulación de la temperatura (T).

Unidad fresadora giratoria para máquina-herramientas y sistemas de mecanizado y procedimiento para el funcionamiento de una unidad fresadora giratoria de este tipo La invención se refiere a una unidad fresadora giratoria así como a un procedimiento para el funcionamiento de una unidad fresadora giratoria de este tipo.

En máquina-herramientas se realiza el movimiento de husillos de la herramienta y elementos similares predominantemente con motores eléctricos que están dispuestos distanciados de manera relativamente amplia del elemento que va a moverse y se encuentran en contacto operativo con éste a través de distintos elementos de unión (ruedas dentadas, correas dentadas, husillos de rosca de bolas, etcétera) . Las construcciones de este tipo han dado buen resultado básicamente, sin embargo son adecuadas para máquinas modernas sólo de manera condicionada. Una aplicación típica correspondiente a esto es el mecanizado de piezas de trabajo por medio de una unidad giratoria dotada de herramientas, con las que debe girarse y hacerse oscilar un cabezal de husillo de trabajo para mecanizados de fresado con altas velocidades y precisiones. Para ello se usan cada vez más los denominados accionamientos directos.

En el documento FR-A 2 631 864 se da a conocer una unidad fresadora giratoria, en la que el motor giratorio está dispuesto de manera paralela al eje de giro de la carcasa del husillo.

En el documento US 4 425 818 A1 se describe un manipulador para procesos de mecanizado, que presenta varios segmentos entre un cuerpo base fijo y la sección de manejo de distintas piezas de trabajo, que están unidos entre sí a través de articulaciones. Al menos a una de estas articulaciones está asignado un servomotor como accionamiento directo. El servomotor presenta un estator y un rotor, en el que uno de estos dos elementos está dispuesto directamente en un elemento de accionamiento de la articulación.

Por el documento EP 0 885 081 B2 se conoce un cabezal giratorio de dos ejes accionado directamente, sin engranaje para un husillo de máquina-herramienta con estructura cardán. La estructura cardán contiene una horquilla dispuesta de manera giratoria alrededor de un primer eje que presenta un par de brazos de horquilla dispuestos distanciados entre sí. Entre los brazos de horquilla está dispuesto un husillo giratorio alrededor de un segundo eje. En la horquilla está acoplado un primer motor para el accionamiento directo del giro de la horquilla alrededor del primer eje. Adicionalmente en el husillo está acoplado un segundo motor para el accionamiento directo del giro del husillo alrededor del segundo eje.

El documento DE 101 04 669 C5 describe un cabezal de accionamiento para movimientos de ajuste controlados por control numérico de un husillo de la herramienta con dos ejes de giro, en el que está dispuesto concéntricamente alrededor de cada eje de giro al menos un motor de rotor exterior multipolar. El motor de rotor exterior dispuesto alrededor del primer eje de giro presenta un estator magnéticamente blando en forma de anillo colocado en una carcasa y una culata de rotor en forma de anillo. El motor de rotor exterior dispuesto alrededor del segundo eje de giro está construido de manera similar y está dispuesto en una segunda carcasa de accionamiento. El husillo de la herramienta está diseñado opcionalmente como cabezal angular o como cabezal de horquilla.

Las construcciones conocidas están configuradas como accionamientos sin engranaje y son adecuadas predominantemente para fresadoras. Para los centros de mecanizado fresadora giratoria es ventajoso el accionamiento del husillo de la herramienta por motivos de procedimiento, el giro con husillo fijo y el fresado con husillo giratorio, con un accionamiento y fases de engranaje. Para aplicaciones de este tipo no son adecuadas las soluciones técnicas conocidas hasta ahora o son adecuadas sólo de manera condicionada. En centros de mecanizado fresadora giratoria se denomina el cabezal de accionamiento predominantemente unidad fresadora giratoria.

Para el giro son necesarios altos momentos de giro, mientras que el mecanizado de acabado requiere momentos de giro más bajos, siempre que deban realizarse etapas de mecanizado más complejas (por ejemplo mecanizado simultáneo de 5 ejes, combinación de mecanizado de acabado y de desbastado) , altas velocidades de mecanizado (High Performance Milling / HPM o High Speed Cutting / HSC) y modificaciones rápidas de la alineación relativa de la herramienta y la pieza de trabajo una con respecto a otra.

Es objetivo de la invención crear una solución técnica del tipo descrito anteriormente de una unidad fresadora giratoria para el giro, perforación y fresado, que permita modificaciones rápidas, exactas y de posición fija de la posición de los elementos que van a moverse respectivamente y que garantice simultáneamente un ajuste muy exacto de la posición predeterminada en el procedimiento de mecanizado y altos momentos para desprendimiento de virutas grande. Además se tiene como objetivo una regulación de la temperatura eficaz de toda la unidad fresadora giratoria para garantizar altas precisiones en el procedimiento de acabado.

El objetivo se soluciona estando dispuesto de manera concéntrica al eje de giro del husillo de la herramienta un motor de alto par de rotor interior, cuyo rotor está apoyado a través de un anillo intermedio en la carcasa del husillo de la herramienta y cuyo estator está apoyado en la carcasa principal de la unidad fresadora giratoria. El eje de giro del cabezal de accionamiento para un centro de mecanizado fresadora giratoria se denomina a continuación eje B.

Al husillo de la herramienta está asignado un motor de accionamiento separado que está apoyado de manera paralela al eje B en la carcasa principal de la unidad fresadora giratoria y que se encuentra en contacto operativo a través de una o varias fases de engranaje con el árbol de accionamiento del husillo de la herramienta. A este respecto ha de tenerse en cuenta que mediante etapas de mecanizado más complejas con altas velocidades de mecanizado se calientan inevitablemente los componentes, de manera que pueden resultar sin embargo imprecisiones en el procedimiento de mecanizado. Como consecuencia de esto está asignada a la unidad fresadora giratoria la configuración especial de un sistema de refrigeración de líquido que presenta varios circuitos de regulación de la temperatura. Con ello debe crearse un sistema térmicamente constante.

En la unidad fresadora giratoria propuesta están separados entre sí el accionamiento de la herramienta y el eje de ajuste de la herramienta. El eje de rotación de la unidad de accionamiento está dispuesto en la misma orientación que el eje de giro de la herramienta.

A través de un sistema de medición en el eje B puede registrarse directamente la posición angular del husillo de la herramienta. Con la consideración de esta posición angular es posible una sujeción fijación continua de manera al eje B correspondientemente a la posición angular de giro predeterminada. A este respecto, la línea de simetría del dispositivo de sujeción discurre igualmente con respecto a la línea de simetría del eje B.

Para evacuar las emisiones de calor producidas se adaptan distintos sistemas de regulación de la temperatura y cantidades de medios refrigeración (caudales) , según en cada caso los requerimientos de precisión, de manera óptima a los componentes individuales.

Por ejemplo se prevé el sistema de refrigeración de líquido con varios circuitos de regulación de la temperatura para el motor de alto par de rotor interior, para el motor de accionamiento del accionamiento de la herramienta, para la carcasa del husillo de la herramienta y para los elementos de transmisión de fuerzas entre el motor de accionamiento y el husillo de la herramienta, que impiden una transmisión de calor a elementos adyacentes de las secciones con temperatura regulada respectivamente. Consecuentemente se minimizan las imprecisiones condicionadas por la temperatura en el procedimiento de mecanizado. El accionamiento de husillo de la herramienta está térmicamente separado del sistema de medición mediante un sistema de refrigeración, de modo que se reducen también errores de medición condicionados por la temperatura.

Con la configuración según la invención de una unidad fresadora giratoria pueden realizarse los movimientos de ajuste alrededor al menos de un eje de giro de manera más rápida y exacta y pueden conseguirse altas precisiones de mecanizado.

Como ventajas adicionales pueden mencionarse particularmente:

- altos momentos de giro realizables mediante engranaje integrado entre el motor de accionamiento y el husillo de la herramienta

1. Unidad fresadora giratoria para máquina-herramientas y sistemas de mecanizado, caracterizada porque de manera concéntrica al eje de giro de la carcasa del husillo de la herramienta (eje B “B”) del husillo de la herramienta (3) está dispuesto un motor de alto par (13; 14) en un diseño como rotor interno con rotor dispuesto en el interior y estator dispuesto en el exterior, cuyo rotor (14) está apoyado directamente o a través de un anillo intermedio (15) en la carcasa del husillo de la herramienta (2) y cuyo estator (13) está apoyado en la carcasa principal (1) de la unidad fresadora giratoria, porque al husillo de la herramienta (3) está asignado un motor de accionamiento separado (12) de manera paralela al eje de giro de la carcasa del husillo de la herramienta (eje B “B”) , que está apoyado en la carcasa principal (1) de la unidad fresadora giratoria y que se encuentra en contacto operativo a través de una etapa de engranaje con el árbol de accionamiento (7) del husillo de la herramienta (3) y porque a la unidad fresadora giratoria está asignado un sistema de refrigeración de líquido que presenta al menos dos circuitos de regulación de la temperatura (T) .

2. Unidad fresadora giratoria según la reivindicación 1, caracterizada porque al motor de alto par de rotor interior (13; 14) está asignado un dispositivo de sujeción radial que presenta un manguito de apriete (19) apoyado en la carcasa principal (1) y un disco de freno (20) que se encuentra en contacto operativo con la carcasa del husillo de la herramienta (2) .

3. Unidad fresadora giratoria según la reivindicación 1, caracterizada porque al motor de alto par de rotor interior (13; 14) está asignado un sistema medidor de ejes (21) que está alineado con respecto al eje de giro de la carcasa del husillo de la herramienta (eje B “B”) y presenta un cabezal palpador (21a) , una medida materializada (21 b) y un receptor para la medida materializada (21c) .

4. Unidad fresadora giratoria según la reivindicación 1, caracterizada porque la fase de engranaje entre el motor de accionamiento (12) y el árbol de accionamiento (7) para el husillo de la herramienta (3) está configurada como un accionamiento por correa con correa trapezoidal (10) y poleas de correa trapezoidal (11; 9) .

5. Unidad fresadora giratoria según la reivindicación 1, caracterizada porque a la unidad fresadora giratoria está asignado un módulo de diagnóstico unido con el control de la máquina, que presenta al menos un sensor de temperatura (25) para el cojinete del husillo de la herramienta y/o un sensor de aceleración (26) .

6. Unidad fresadora giratoria según la reivindicación 1, caracterizada porque un primer circuito de regulación de la temperatura (T1) está configurado para la disposición de cojinetes del husillo de la herramienta (3) y para la disposición de cojinetes del árbol de accionamiento (7) para el husillo de la herramienta (3) .

7. Unidad fresadora giratoria según la reivindicación 1, caracterizada porque un segundo circuito de regulación de la temperatura (T2) está configurado para el motor de accionamiento

(12) del husillo de la herramienta (3) .

8. Unidad fresadora giratoria según la reivindicación 1, caracterizada porque otro circuito de regulación de la temperatura (T3) está configurado para los elementos de transmisión de fuerzas (9; 10; 11) entre el motor de accionamiento (12) del husillo de la herramienta (3) y el árbol de accionamiento

(7) para el husillo de la herramienta (3) , en la que este circuito de regulación de la temperatura (T3) comprende una regulación de la temperatura en el lado de accionamiento (T3-1) , una regulación de la temperatura en el lado de salida (T3-2) y una regulación de la temperatura (T3-3) para las poleas tensoras.

9. Unidad fresadora giratoria según la reivindicación 1, caracterizada porque otro circuito de regulación de la temperatura (T4) está configurado para el motor de alto par de rotor interior (13; 14) , en la que este circuito de regulación de la temperatura (T4) presenta estructuras de canal (16) integradas en el estator (13) para un medio de refrigeración.

10. Procedimiento para el funcionamiento de una unidad fresadora giratoria para máquina-herramientas y sistemas de mecanizado según al menos una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la unidad fresadora giratoria se hace funcionar con un control previo dinámico de los ejes de interpolación IPO y un ajuste adaptativo de los parámetros de regulación.

11. Procedimiento para el funcionamiento de una unidad fresadora giratoria para máquina-herramientas y sistemas de mecanizado según al menos una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el ajuste básico del regulador de corriente, del número de revoluciones / de la posición del eje B puede modificarse mediante la conmutación de distintos conjuntos de parámetros.

12. Procedimiento para el funcionamiento de una unidad fresadora giratoria para máquina-herramientas y sistemas de mecanizado según al menos una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado

porque las temperaturas de funcionamiento se registran en el área de trabajo de la máquina y dependiendo de esto se adaptan las temperaturas de los circuitos de regulación de la temperatura (T1 - T4) .

13. Procedimiento para el funcionamiento de una unidad fresadora giratoria para máquina-herramientas y sistemas de mecanizado según al menos una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en el ajuste de la unidad fresadora giratoria se coloca el punto de referencia del eje X y del eje Z en el eje B de la unidad fresadora giratoria.