Cabezal de herramienta con sistema atomizador de aerosol de lubricante de refrigeración y procedimiento para someter, al menos parcialmente, a una pieza de trabajo al efecto de un aerosol por medio de un dispositivo de boquilla en el cabezal de herramienta.

Cabezal de herramienta (1, 501, 701), presentando un eje de cabezal de herramienta (7,

507, 707) que actúa como un eje de rotación cuando está conectado a un husillo rotatorio de máquina (80, 580) de una máquina herramienta y un cuerpo base (2, 502, 702) que soporta una corredera ajustable (6, 506, 706) que puede ser equipada con una herramienta de corte (10, 510, 710), portando dicho cuerpo base (2, 502, 702) un sistema atomizador (36, 536, 736) para proporcionar aerosol de lubricante de refrigeración (38, 738) para la herramienta de corte (10, 510, 710), caracterizado porque el sistema atomizador comprende un dispositivo de boquilla (42, 742) alojado en la corredera (6, 506, 706) para producir aerosol de lubricante de refrigeración (38, 738), el cual a través de un conducto (76, 576, 776) para fluido gaseoso, en particular aire comprimido y que está dotado de un segmento de conducto desplazable (68) que compensa un movimiento de ajuste de la corredera (6, 506, 706) en el cuerpo base (2, 502, 702) puede ser provisto de fluido gaseoso (48, 548, 748), en particular de aire comprimido, y a través de un conducto (66, 566, 766) para lubricante de refrigeración, el cual está dotado de un segmento de conducto desplazable (68, 768) que compensa un movimiento de ajuste de la corredera (6, 506, 706) en el cuerpo base (2, 502, 702) puede ser provisto de lubricante de refrigeración (46, 546, 746).

Cabezal de herramienta con sistema atomizador de aerosol de lubricante de refrigeración y procedimiento para someter, al menos parcialmente, a una pieza de trabajo al efecto de un aerosol por medio de un dispositivo de boquilla en el cabezal de herramienta 5

El invento trata de un cabezal de herramienta de acuerdo con el término genérico de la reivindicación 1 y de un procedimiento para someter, al menos parcialmente, a una pieza de trabajo al efecto de un aerosol por medio de un dispositivo de boquilla en un cabezal de herramienta conocido por el documento EP 1 072 356 A.

Un cabezal de herramienta se conoce por el documento EP 0 491 724 B1. Allí, se describe un cabezal de herramienta para su uso en una máquina herramienta. El cabezal de herramienta presenta un cuerpo que gira alrededor de un eje de rotación. El cabezal de herramienta comprende una corredera. La corredera sirve como un alojamiento para una herramienta de corte. La corredera está alojada un una guía lineal. En la guía lineal la corredera se puede mover con una herramienta de corte a lo largo de un eje de ajuste. Los cabezales de 15 herramienta con una corredera ajustable permiten, por ejemplo, el mecanizado preciso y rentable de piezas de trabajo con superficies de brida, contornos de árboles y taladros que presentan una geometría de destalonamiento.

En el mecanizado de metal por desprendimiento de viruta se utilizan con frecuencia emulsiones de agua-aceite como lubricante de refrigeración. Con este lubricante de refrigeración se reduce la fricción entre la pieza y la 20 herramienta y entre la viruta y la superficie de corte. El desgaste de una herramienta se reduce de esta manera, aumentando así su vida de servicio. Además, el lubricante de refrigeración permite disipar el calor generado durante la formación de viruta y liberar el área de ataque de la herramienta en la pieza de trabajo. Las emulsiones de agua-aceite contaminan el medio ambiente. Su eliminación es cara. Las emulsiones de agua-aceite pueden ser reprocesadas sólo con gran esfuerzo. 25

Con el fin de reducir el consumo de lubricante de refrigeración en los procesos de mecanizado por desprendimiento de viruta, se conoce el uso de aerosoles para la refrigeración y lubricación de las herramientas de corte. Tales aerosoles contienen una mezcla de aire u otro fluido gaseoso y lubricante de refrigeración, por ejemplo, aceite o emulsión de agua-aceite. En el proceso de mecanizado por desprendimiento de viruta, los aerosoles permiten el 30 enfriamiento y la lubricación con cantidades mínimas de sustancias. Sin embargo, a fin de que durante el proceso de enfriamiento y lubricación con aerosoles, las herramientas, las máquinas herramientas y las piezas de trabajo no sufran ningún daño, es esencial que el área en la que una herramienta de corte está en contacto con una pieza de trabajo, esté expuesta continuamente al efecto de un aerosol para la refrigeración y lubricación. Para ello, en máquinas herramienta se utilizan sistemas para la lubricación con cantidades mínimas de sustancias (MMS) o bien 35 para la lubricación de refrigeración con cantidades mínimas de sustancias (MMKS) . Los conductos de fluidos en dicho sistema deben garantizar que el aerosol conducido en ellos no se separe. Esto significa que estos conductos de fluidos no se extiendan sólo en gran parte de forma recta, sino que también deben tener una gran sección transversal de conducto. Además, es técnicamente complejo producir niebla de aerosol de modo que acompañe, de forma fiable, incluso movimientos relativos extremos de la herramienta y de la pieza de trabajo. 40

El objeto del invento es proporcionar un cabezal de herramienta con corredera para recibir herramientas de corte, mediante el cual también es posible la aplicación de forma fiable de una cantidad mínima de lubricante o de lubricante de refrigeración en las herramientas de corte en la corredera.

Este objeto se consigue mediante un cabezal de herramienta con las características de la reivindicación 1.

El invento se basa, en particular, en el conocimiento de que las fuerzas centrífugas en un cabezal de herramienta, que se encuentra en el husillo giratorio de máquina de una máquina herramienta, puedan causar una separación del aerosol por centrifugado en conductos dispuestos fuera de eje. Debido a que las herramientas de corte dispuestas 50 en cabezales de herramienta con corredera deber ser operadas, debido a los avances tecnológicos, a velocidades cada vez más altas, es decir, dentro del rango de 20.000 revoluciones por minuto, los conductos para el transporte de aerosol, deben extenderse en principio, continuamente en el eje de rotación. Sin embargo, en cabezales de herramientas con corredera no se puede colocar ningún conducto pasante debido al funcionamiento de la corredera.

Por ello, una idea del invento consiste en diseñar el sistema atomizador en el cabezal de herramienta con un dispositivo de boquilla dispuesto preferentemente en la corredera para generar lubricante de refrigeración por aerosol. A este dispositivo de boquilla en el cabezal de herramienta, se suministra a través de un conducto para fluido gaseoso y un conducto para el lubricante de refrigeración, fluido gaseoso, en particular aire comprimido, y lubricante de refrigeración. De esta manera, los dispositivos de boquilla pueden ser suministrados con fluido a través 60 de conductos, que también presentan segmentos muy curvados y que a diferencia de los conductos para aerosol, los así llamados puntos muertos y espacios de hundimiento no tienen ningún efecto sobre la composición del aerosol. Puesto que en este caso, el líquido y el fluido gaseoso son transportados de forma separada, no puede existir particularmente ninguna separación en los conductos.

El dispositivo de boquilla comprende preferentemente un espacio hueco con una cámara de mezcla que actúa como una boquilla Venturi, que tiene un orificio de salida. A esta cámara de mezcla se suministra el fluido gaseoso a través de un canal de fluido conectado a un conducto para fluido gaseoso y el lubricante de refrigeración se suministra a través de un canal de fluido independiente conectado a un conducto para lubricante de refrigeración. Esta medida permite que el aerosol se conforme sólo en la corredera o en un segmento del cabezal de herramienta 5 orientado hacia la pieza de trabajo en la proximidad inmediata de la herramienta de corte. Puesto que desde allí llega a la herramienta de corte en el transcurso de un corto periodo de tiempo, no se puede segregar perceptiblemente, incluso a altas velocidades de rotación del cabezal de herramienta. Además, de esta forma se puede aplicar aerosol de forma fiable, a la herramienta de corte junto con los segmentos pertinentes de una pieza de trabajo durante el mecanizado de materiales por arranque de viruta en los orificios estrechos. 10

Para la liberación y el bloqueo del orificio de salida de la cámara de mezcla, el dispositivo de boquilla presenta preferentemente un cuerpo de cierre, que es preferentemente movible respecto al eje de rotación. Al desplazar el cuerpo de cierre también se puede variar el volumen de la cámara de mezcla. Con el cuerpo de cierre, el espacio hueco en el dispositivo de boquilla se divide en una cámara de mezcla y en una cámara de control. Esto permite que 15 el cuerpo de cierre en el dispositivo de boquilla pueda ser desplazado de forma definida, debido a una diferencia de presión entre la cámara de mezcla y la cámara de control. Es favorable para el cuerpo de cierre en el dispositivo de boquilla prever una carrera ajustable. Esto permite variar la composición de aerosol producida en el dispositivo de boquilla y la cantidad de aerosol producida por unidad de tiempo. Con la orientación paralela del eje de movimiento del cuerpo de cierre paralela respecto al cabezal de herramienta, se consigue que el cuerpo de cierre no se 20 desajuste debido a las fuerzas centrífugas que se producen durante el movimiento de rotación del cabezal de herramienta alrededor del eje de rotación de un husillo de máquina.

Para el movimiento del cuerpo de cierre, el dispositivo de boquilla puede comprender una unidad de accionamiento eléctrico. Como una unidad de accionamiento para mover el cuerpo de cierre, se presta, por ejemplo, una unidad de 25 accionamiento electromagético o una unidad de accionamiento piezo-eléctrico. Controlando esta unidad de accionamiento en base a la señal de un sensor para detectar el flujo de aire comprimido que se aplica al dispositivo de boquilla, es posible mantener sustancialmente constante el porcentaje de aceite en el aerosol producido con el dispositivo de boquilla, incluso durante las fluctuaciones de presión en el sistema de conductos de aire comprimido.

La cámara de... [Seguir leyendo]

1. Cabezal de herramienta (1, 501, 701) , presentando un eje de cabezal de herramienta (7, 507, 707) que actúa como un eje de rotación cuando está conectado a un husillo rotatorio de máquina (80, 580) de una máquina herramienta y un 5 cuerpo base (2, 502, 702) que soporta una corredera ajustable (6, 506, 706) que puede ser equipada con una herramienta de corte (10, 510, 710) , portando dicho cuerpo base (2, 502, 702) un sistema atomizador (36, 536, 736) para proporcionar aerosol de lubricante de refrigeración (38, 738) para la herramienta de corte (10, 510, 710) , caracterizado porque el sistema atomizador comprende un dispositivo de boquilla (42, 742) alojado en la corredera (6, 506, 706) para producir aerosol de lubricante de refrigeración (38, 738) , el cual a través de un conducto (76, 576, 776) 10 para fluido gaseoso, en particular aire comprimido y que está dotado de un segmento de conducto desplazable (68) que compensa un movimiento de ajuste de la corredera (6, 506, 706) en el cuerpo base (2, 502, 702) puede ser provisto de fluido gaseoso (48, 548, 748) , en particular de aire comprimido, y a través de un conducto (66, 566, 766) para lubricante de refrigeración, el cual está dotado de un segmento de conducto desplazable (68, 768) que compensa un movimiento de ajuste de la corredera (6, 506, 706) en el cuerpo base (2, 502, 702) puede ser provisto de lubricante de refrigeración 15 (46, 546, 746) .

2. Cabezal de herramienta, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de boquilla (42) presenta una cámara de mezcla (44) que actúa como una cámara Venturi, a la que se puede suministrar el fluido gaseoso (48) a través de un canal de fluidos (148) conectado al conducto (76) para fluido gaseoso (48) y el lubricante 20 de refrigeración (46) a través de un canal de fluidos (150) conectado al conducto (66) para lubricante de refrigeración.

3. Cabezal de herramienta de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el dispositivo de boquilla (42) presenta un cuerpo de cierre movible (114) paralelo al eje del cabezal de herramienta (7) para la liberación y el bloqueo del orificio de salida (112) del dispositivo de boquilla (42) . 25

4. Cabezal de herramienta de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el tamaño de la cámara de mezcla (44) se puede modificar moviendo el cuerpo de cierre (114) .

5. Cabezal de herramienta de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el dispositivo de boquilla (42) 30 presenta una cavidad (152) que divide el cuerpo de cierre (114) en la cámara de mezcla (44) y una cámara de control (174) .

6. Cabezal de herramienta de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque están previstos elementos para ajustar la carrera del movimiento del cuerpo de cierre (114) . 35

7. Cabezal de herramienta de acuerdo con la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque el cuerpo de cierre (114) se desplaza en la dirección de la presión más baja debido a una diferencia de la presión en la cámara de mezcla (44) y la presión en la cámara de control (174) .

8. Cabezal de herramienta de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque la cámara de control (174) está conectada al conducto (76) para el fluido gaseoso (48) a través de una válvula de presión diferencial (118) para ajustar la presión en la cámara de control (174) .

9. Cabezal de herramienta de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque la válvula de presión diferencial 45 (118) presenta un cuerpo de cierre movible (180, 280, 380) , que en un primer ajuste bloquea un canal de control (116, 216, 316) conectado a la cámara de control, cuando la diferencia de presión entre la presión en la cámara de mezcla (44) y la presión en la cámara de control (174) excede un primer valor umbral, el cual, en un ajuste diferente del primer ajuste, conecta el conducto (76, 176, 276) para el fluido gaseoso (48) al canal de control (174) para efectuar una compensación de la presión, cuando la diferencia de presión entre la presión en la cámara de mezcla (44) y la presión 50 en la cámara de control (174) excede un segundo valor umbral diferente del primer valor umbral, que es menor que el primer umbral, y el cual en un tercer ajuste ventila la cámara de control (174) , cuando la diferencia de presión entre la presión en la cámara de mezcla (44) y la presión en la cámara de control (174) cae por debajo de un tercer valor umbral diferente al primer valor umbral y que es menor que el segundo umbral.

10. Cabezal de herramienta de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque el cuerpo de cierre (180, 280, 380) está conectado operativamente a un elemento generador de fuerza (184, 284, 319) , que compensa una fuerza de presión que actúa sobre el cuerpo de cierre (180, 280, 380) .

11. Cabezal de herramienta de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el elemento generador de fuerza 60 es un elemento de muelle (284) con una pre-tensión variable para ajustar la diferencia de presión entre la presión en la cámara de mezcla (44) y la presión en la cámara de control (174) o porque el elemento generador de fuerza para ajustar la presión en la cámara de control (174) es preferentemente, un motor eléctrico conformado como motor lineal (319) o un elemento piezoeléctrico.

12. Cabezal de herramienta de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el cuerpo de cierre (180) es conducido con movimiento lineal en un cuerpo de válvula (188) con un eje de movimiento (206) paralelo al eje del cabezal de herramienta (7) .

13. Cabezal de herramienta de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque el eje de movimiento (206) del 5 cuerpo de válvula (188) está alineado con el eje del cabezal de herramienta (7) .

14. Cabezal de herramienta de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 13, caracterizado porque el dispositivo boquilla (742) comprende un accionamiento eléctrico (904) para mover el cuerpo de cierre (814) .

15. Cabezal de herramienta de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque la unidad de accionamiento eléctrico (904) está conectada a un circuito de control (922) , que controla la posición del cuerpo de cierre (814) dependiendo del flujo de fluido determinado por medio de un caudalímetro (924) dispuesto en el conducto (876) para fluido gaseoso.

16. Cabezal de herramienta de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque en el conducto (65) para lubricante de refrigeración (46) está dispuesta una válvula de bloqueo (122) controlada con la presión en el conducto (76) para fluido gaseoso (48) , que inhibe el suministro de lubricante de refrigeración (46) al dispositivo de boquilla (42) cuando la presión en el conducto (76) para el fluido gaseoso (48) cae por debajo de un valor umbral.

17. Cabezal de herramienta de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque la válvula de bloqueo (122) comprende un cuerpo de cierre desplazable (124) paralelo al eje del cabezal de herramienta (7) , que en su primer ajuste bloquea el conducto (66) para lubricante de refrigeración (46) y que, en un segundo ajuste diferente del primer ajuste, libera el conducto (66) para el lubricante de refrigeración (46) .

18. Cabezal de herramienta de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque la válvula de bloqueo (122) presenta una cámara de control (132) conectada al conducto (76) para fluido gaseoso (48) para presurizar con una fuerza de presión el cuerpo de cierre (124) contra la fuerza de un elemento de muelle (138) y/o que la válvula de bloqueo (122) está alojada en la corredera (6) , y/o que el cuerpo base (2) comprende una válvula (54) que cierra el conducto (66) para el lubricante de refrigeración en el cuerpo base (2) , cuando el cuerpo base (2) está separado de un 30 husillo de máquina (80) y/o que el cuerpo base (2, 502) comprende una espiga (4, 504) con un segmento conformado como pasador de ajuste (5, 505) para la conexión al husillo giratorio de máquina (80, 580) de una máquina herramienta, que presenta una interface (52, 552) para la transferencia de lubricante de refrigeración desde un canal (102, 602) para lubricante de refrigeración (46) en una lanza (86, 586 ) dispuesta en el husillo de máquina (80, 580) de una máquina herramienta. 35

19. Cabezal de herramienta de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque el cuerpo base (2, 502) comprende una espiga con un segmento conformado como pasador de ajuste (5, 505) para la conexión al husillo giratorio de máquina (80, 580) de una máquina herramienta, que presenta una interface (72) para la transferencia de aire comprimido desde un canal (102) para aire comprimido (48) en el husillo de máquina (80) de una máquina 40 herramienta.

20. Cabezal de herramienta de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque la interface (552) para la transferencia de lubricante de refrigeración (46) desde un canal (602) para lubricante de refrigeración en una lanza (86) en un husillo de máquina (80) de una máquina herramienta, también está diseñada para la transferencia de aire 45 comprimido (48) desde un canal (604) para aire comprimido (48) que rodea coaxialmente el canal (602) para lubricante de refrigeración (46) en la lanza (86) .

21. Procedimiento para someter al menos parcialmente a una pieza de trabajo, al efecto de aerosol por medio de un dispositivo de boquilla (42) en un cabezal de herramienta (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 20, según 50 el cual se controla la envergadura del flujo de aerosol (IA) proporcionado por el dispositivo de boquilla (42) , ajustando una presión diferencial (P) entre la presión (P116) en un conducto de control (116) conectado a una cámara de control (174) para un cuerpo de cierre movible (114) en el dispositivo de boquilla (42) y la presión (P76) en un conducto de aire comprimido (76) conectado a una cámara de mezcla (44) del dispositivo de boquilla (42) .