Dispositivo con dos componentes de oscilación destinados a mecanizar con arranque de virutas una pieza y procedimiento correspondiente.

Dispositivo para mecanizar una pieza (5) con:

- una fijación de herramienta para alojar una herramienta (6),



- un dispositivo de alojamiento de pieza para alojar la pieza (5), caracterizado por que:

durante el mecanizado, a través del dispositivo, puede ser introducida por lo menos una primera componente de oscilación en una dirección Z y una segunda componente de oscilación en la dirección X y/o Y mediante unos elementos de oscilación (2, 2', 3, 3', 4, 7), siendo las componentes de oscilación en la dirección X e Y o en la dirección X y Z o en la dirección Y y Z con respecto a una dirección de mecanizado o a una dirección de avance de la herramienta (6) y/o de la pieza (5) unificadas en una componente de oscilación inclinada.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/073185.

Solicitante: EV Group GmbH.

Nacionalidad solicitante: Austria.

Dirección: DI Erich Thallner Strasse 1 4782 St. Florian am Inn AUSTRIA.

Inventor/es: TIEFENBÖCK,HERBERT.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B06B1/06 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B06 PRODUCCION O TRANSMISION DE VIBRACIONES MECANICAS, EN GENERAL.B06B PRODUCCION O TRANSMISION DE VIBRACIONES MECANICAS EN GENERAL (para las aplicaciones particulares, ver las subclases correspondientes, p. ej. B07B 1/40, B22C 19/06, B23Q 17/12, B24B 31/06, E01C 19/22; medida de vibraciones mecánicas o de ondas ultrasonoras, sonoras o infrasonoras G01H; sistemas que utilizan la reflexión o la rerradiación de ondas acústicas G01S 15/00; producción de energía sísmica para la prospección G01V 1/02; control de las vibraciones mecánicas G05D 19/00; procedimientos o dispositivos para transmitir, conducir o dirigir el sonido, en general G10K 11/00; síntesis de ondas acústicas G10K 15/02; elementos piezoeléctricos, electroestrictivos o magnetoestrictivos H01L 41/00; motores con imán, inducido o sistema de bobina vibrantes H02K 33/00; motores que utilizan el efecto piezoeléctrico, la electroestrición o la magnetoestrición H02N 2/00; producción de oscilaciones eléctricas H03B; resonadores electromecánicos como elementos de circuitos resonantes H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R). › B06B 1/00 Métodos o aparatos para producir vibraciones mecánicas de frecuencia infrasonora, sonora o ultrasonora. › que funcionan por efecto piezoeléctrico o por electrostricción (dispositivos piezoeléctricos o electrostrictivos en sí H01L 41/00).
  • B23P25/00 B […] › B23 MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO EN OTRO LUGAR.B23P OTROS PROCEDIMIENTOS MECANICOS PARA EL TRABAJO DEL METAL; OPERACIONES MIXTAS; MAQUINAS HERRAMIENTAS UNIVERSALES (dispositivos para el copiado o el control B23Q). › Tratamiento auxiliar de las piezas, antes o durante las operaciones de trabajado, a fin de facilitar la operación de la herramienta o para conseguir el resultado final deseado para la pieza, p. ej. la reducción de las tensiones internas.
  • B23Q1/34 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 1/00 Elementos componentes de la estructura general de un tipo de máquina, y más especialmente los elementos fijos más grandes (B23Q 37/00 tiene prioridad). › Movimiento relativo debido a la utilización de elementos deformables, p.ej. piezoeléctricos, magnetoestrictivos, elásticos o dilatables térmicamente (elementos sensibles capaces de producir un movimiento o un desplazamiento con el fin de no limitarlos a la medición G12B 1/00).
  • B24B1/04 B […] › B24 TRABAJO CON MUELA; PULIDO.B24B MAQUINAS, DISPOSITIVOS O PROCEDIMIENTOS PARA TRABAJAR CON MUELA O PARA PULIR (por electroerosión B23H; tratamiento por chorro abrasivo B24C; grabado o pulido electrolítico C25F 3/00 ); REAVIVACION O ACONDICIONAMIENTO DE SUPERFICIES ABRASIVAS; ALIMENTACION DE MAQUINAS CON MATERIALES DE RECTIFICAR, PULIR O ALISAR. › B24B 1/00 Procedimientos de trabajo con muela o de pulido; Utilización de equipos auxiliares en relación con estos procedimientos (procedimientos caracterizados por el empleo de máquinas, o dispositivos particulares, ver los lugares apropiados para estas máquinas o dispositivos). › sometiendo las herramientas de trabajar con muela o de pulir, o los productos abrasivos o de pulido a vibraciones, p. ej. trabajo con muela con frecuencia ultrasonora (implicando el empleo de recipientes oscilantes o vibrantes B24B 31/06; superacabado de superficies de trabajo, p. ej. por medio de bloques abrasivos animados de un movimiento alternativo con alta frecuencia B24B 35/00).

PDF original: ES-2531333_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Dispositivo con dos componentes de oscilación destinados a mecanizar con arranque de virutas una pieza y procedimiento correspondiente.

La presente invención se refiere a un dispositivo para mecanizar con arranque de virutas una pieza según la reivindicación 1, así como a un procedimiento según la reivindicación 8.

Los dispositivos para el arranque de virutas conocidos como el EP 0323518 A1 o el EP 1762305 A2, en particular para el fresado de piezas están en disposición degenerar, durante el proceso de mecanizado con oscilaciones de la pieza, propiedades de fresado mejoradas durante la rotación de la herramienta, utilizándose frecuencias de 18.000 Hz hasta 20.000 Hz.

En los dispositivos de este tipo las piezas especialmente duras, como por ejemplo de SiC, SiN ó de B4N, generan 15 problemas dado que estas conducen a un desgaste extremo de las herramientas.

Por lo tanto la presente invención se plantea el problema de mejorar un dispositivo genérico de tal manera que se puedan alcanzar un menor desgaste de las herramientas y tiempos de duración correspondientemente mayores así como un aumento de la velocidad de mecanizado, por lo tanto del volumen de viruta o del volumen de excavación por unidad de tiempo.

Este problema se resuelve mediante las características de las reivindicaciones 1 y 8. En las reivindicaciones subordinadas se indican perfeccionamientos ventajosos de la invención.

La idea de base de la presente invención es conseguir, mediante excitación de eje controlada por el proceso, acoplada de forma pluridimensional y sincronizada, un efecto de arranque de virutas mejorado. Con ello la invención es especialmente adecuada para materiales duros y ultraduros como, por ejemplo, cerámicas de óxidos, cerámicas de no óxidos, metales duros o vidrio. De acuerdo con la invención, tiene lugar en caso de ataque de la herramienta en la pieza, es decir al arrancar viruta, un movimiento relativo oscilante pluriaxial entre el dispositivo de alojamiento de la pieza, y con ello entre la pieza y la herramienta. Al mismo tiempo se carga de tal manera la microestructura de la pieza que se consigue un mejor efecto de arranque de virutas.

Sobre la base de las posibilidades de mecanizado, asimismo generalmente pluriaxiales, de la herramienta, mediante movimiento relativo pluriaxial, acoplado y sincronizado entre la pieza y la herramienta, están referidas la dirección X, la Y y Z a la superficie de mecanizado correspondiente. Esta no está, por fuerza, en la orientación normal mostrada en las figuras sino que es, en el caso ideal, discrecional para permitir un mecanizado individual de la pieza. Por consiguiente está previsto un plano de mecanizado en la dirección X e Y y una dirección de mecanizado o también una dirección de avance de la herramienta y/o de la pieza, es decir un movimiento de la herramienta y/o de la pieza uno hacia el otro.

Mediante la invención se genera, de acuerdo con esto, en particular a causa de la primera componente de oscilación prevista en la dirección Z, es decir la dirección de avance, un micro efecto de cincel o un microefecto de taladro percutor, siendo introducida de forma adicional una componente transversal a través de la segunda componente de oscilación.

El efecto de cincel de la herramienta es generado por los elementos de oscilación, estando prevista la componente o la amplitud de oscilación mayoritaria preferentemente en la dirección Z, por lo tanto en la dirección de avance.

La introducción de las componentes de oscilación tiene lugar mediante amortiguación de la oscilación (pasiva) , en 50 particular con respecto al eje, y/o mediante excitación de la oscilación (activa) , en particular con respecto al eje. Los medios de introducción están previstos, según la invención, en particular en la herramienta.

Un control pasivo de la introducción de la componente de oscilación correspondiente en cada caso tiene lugar, según la invención, gracias a que una oscilación excitada por el mecanizado con arranque de virutas de la pieza por 55 parte de la herramienta, es modulada o amortiguada de tal manera que se da lugar a una componente de oscilación predeterminada con una amplitud, frecuencia y/o fase definidas.

Un control activo de la introducción de la componente de oscilación correspondiente tiene lugar mediante una oscilación adicional, en particular generada independientemente que se superpone a una oscilación, eventualmente 60 existente, excitada ella misma por el mecanizado con arranque de virutas de la pieza.

El control activo puede tener lugar según la invención, en particular en caso de herramientas programables que oscilan en varios ejes, mediante la programación correspondiente del control, gracias a que se generan, durante el mecanizado con arranque de virutas, componentes de oscilación definidas con amplitudes, frecuencias y/o fases 65 definidas mediante los movimientos programados.

Las frecuencias de oscilación de las componentes de oscilación correspondientes (amortiguadas y/o excitadas independientemente) son, preferentemente, inferiores a 1 kHz, en particular inferiores a 500 Hz, preferentemente mayores de 10 Hz.

De acuerdo con una forma de realización ventajosa de la invención está previsto que las amplitudes de oscilación y/o las frecuencias de oscilación de las primeras y/o las segundas componentes de oscilación se puedan ajustar, en particular, independientemente entre sí. De este modo se puede ajustar el dispositivo al material correspondiente que hay que mecanizar de la pieza o, correspondientemente, a la combinación de materiales de la herramienta y de la pieza.

En la medida en que las componentes de oscilación sean inferiores a 1 GHz, en particular < 100 MHz, preferentemente < 1 MHz, de forma aún más preferida < 100 kHz, de forma aun más preferida < 1 kHz, se puedan ajustar de forma ideal entre 100 Hz y 600 Hz, se consigue un efecto de arranque de virutas cada vez mejor.

Gracias a que de forma simultánea o independiente de ello las amplitudes de oscilación se puedan ajustar < 100 μm, en particular < 10 μm, preferentemente < 1 μm, de forma aún más preferida < 100 nm y, idealmente, entre 1 nm y 10 nm, se continua aumentando el efecto de arranque de virutas del dispositivo. Es especialmente ventajoso cuando, según una forma de realización de la invención, las componentes de oscilación son generadas por elementos piezoeléctricos.

Preferentemente la amplitud de oscilación en la dirección X y/o Y es de forma máxima tan grande como las dimensiones medias de las microestructuras, en particular diamantes, en la superficie de la herramienta.

Otras ventajas, características y detalles de la invención resultan de la descripción de ejemplos de realización 25 preferidos así como sobre la base de los dibujos. Estos muestran, en:

la Figura 1, una forma de realización de un dispositivo no reivindicado en una vista esquemática en perspectiva, la Figura 2, una primera forma de realización del dispositivo según la invención en una vista esquemática en 30 perspectiva, la Figura 3, una segunda forma de realización del dispositivo según la invención en una vista esquemática en perspectiva, y la Figura 4a a 4c, una representación de la forma de funcionamiento de los elementos de oscilación.

En las figuras están caracterizadas partes integrantes/características iguales o que actúan de igual manera mediante el mismo signo de referencia.

El dispositivo según la Figura 1 es una máquina-herramienta con una fijación de pieza 1 para fijar y mover una pieza con respecto a una herramienta 6 para el mecanizado con arranque de virutas de la pieza 5.

En la forma de realización, no reivindicada, según la Figura 1 la fijación de la pieza 1 consta de un primer elemento de oscilación 2 para la realización de un movimiento de oscilación en la dirección Z. La dirección Z corresponde a un 45 movimiento en la dirección de la herramienta 6 o, respectivamente, alejándose de éste. El elemento de oscilación 2 tiene, en particular, un único grado de libertad en la dirección Z, conduce de acuerdo con ello a un movimiento de un lado para otro, en particular un movimiento lineal, en la dirección Z.

Dos elementos de oscilación 3, 4 más, conectados con el elemento de oscilación 2, mueven o hacen oscilar la pieza 50 5 en una dirección X o en una dirección Y, discurriendo la dirección X, la Y y la Z en cada caso perpendicularmente entre sí. Los componentes de oscilación 3, 4 poseen también un único grado de libertad.

El movimiento de los elementos de oscilación 2, 3, 4 tiene lugar en forma de oscilaciones con una amplitud de oscilación correspondiente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo para mecanizar una pieza (5) con:

-una fijación de herramienta para alojar una herramienta (6) , -un dispositivo de alojamiento de pieza para alojar la pieza (5) , caracterizado por que:

durante el mecanizado, a través del dispositivo, puede ser introducida por lo menos una primera componente de oscilación en una dirección Z y una segunda componente de oscilación en la dirección X y/o Y mediante unos elementos de oscilación (2, 2â?, 3, 3â?, 4, 7) , siendo las componentes de oscilación en la dirección X e Y o en la dirección X y Z o en la dirección Y y Z con respecto a una dirección de mecanizado o a una dirección de avance de la herramienta (6) y/o de la pieza (5) unificadas en una componente de oscilación inclinada.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que la componente de oscilación inclinada es generada por un elemento de construcción mecánicamente predeterminado, es decir, un plano inclinado.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, en el que las frecuencias de oscilación pueden ser ajustadas < 1 GHz, en particular < 100 MHz, preferentemente inferiores a 1 MHz, de forma aún más preferida < 100 kHz, de forma aún más 20 preferida < 1 KHz, idealmente comprendidas entre 100 Hz y 600 Hz.

4. Dispositivo según la reivindicación 2 o 3, en el que las amplitudes de oscilación pueden ser ajustadas < 100 μm, en particular < 10 μm, preferentemente inferiores a 1 μm, de forma aún más preferida < 100 nm, más preferentemente < 10 nm.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la primera y segunda componentes de oscilación pueden ser ajustadas de manera simultánea, en particular en lo que respecta a sus fases de oscilación y/o a su frecuencia de oscilación y/o a sus amplitudes de oscilación.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las componentes de oscilación pueden ser generadas por unos elementos piezoeléctricos.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la introducción de las componentes de oscilación tiene lugar mediante una amortiguación de la oscilación, en particular con respecto al 35 eje, y/o mediante una excitación de la oscilación, en particular con respecto al eje.

8. Procedimiento para mecanizar una pieza (5) con:

- una fijación de herramienta para alojar una herramienta (6) , -un dispositivo de alojamiento de pieza para alojar una pieza (5) , caracterizado por que:

durante el mecanizado, a través del dispositivo, puede ser introducida por lo menos una primera componente de oscilación en una dirección Z y una segunda componente de oscilación en la dirección X y/o Y mediante unos elementos de oscilación (2, 2â?, 3, 3â?, 4, 7) , siendo las componentes de oscilación en la dirección X e Y o en la dirección X y Z o en la dirección Y y Z, con respecto a una dirección de mecanizado o a una dirección de avance de la herramienta (6) y/o de la pieza (5) unificadas en una componente de oscilación inclinada.


 

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