ES2210076T3 - Acoplamiento de herramientas. - Google Patents

Abstract

Unión entre dos elementos de herramienta, de los que un primer elemento de herramienta presenta una cavidad en forma de cono hueco y un segundo elemento de herramienta presenta un saliente cónico que puede encajarse en la cavidad, presentando la cavidad (7) y el saliente (33) unos ángulos de cono prácticamente idénticos, estando constituido el saliente (33) prácticamente rígido y la pared (9) del primer elemento de herramienta (soporte (1)) que rodea la cavidad (7) flexible, estando provistos los dos elementos de herramienta (1, 31) de unas superficies planas (23, 37) que contactan una contra otra al unirse los dos elementos de herramienta (1, 31), apretándose los dos elementos de herramienta en dirección axial, en el estado montado de la unión, mediante un dispositivo de apriete, de tal modo que la pared (9) del primer elemento de herramienta (1) se ensancha, caracterizada porque al menos un canal para refrigerante y/o lubricante (11, 11¿) discurre a través del primer elemento de herramienta (1) y a través del segundo elemento de herramienta (31) y corta las superficies planas (23, 37).

Description

Acoplamiento de herramientas.

La presente invención se refiere a una unión entre dos elementos de herramienta según el preámbulo de la reivindicación 1.

Se conocen uniones del tipo aquí mencionado (DE-A-3532891). Sirven para unir dos elementos de herramienta entre sí, por ejemplo, un cabezal de herramienta con un soporte, y pueden formar parte directamente de una máquina herramienta o bien integrarse, por su parte, en una máquina herramienta y fijarse en la misma. Una unión de este tipo se emplea en relación con herramientas usadas en el mecanizado con arranque de viruta de piezas generalmente metálicas. Para aumentar las velocidades de corte y la duración de la herramienta, se emplean agentes refrigerantes y/o lubricantes. Estos agentes se introducen en la zona de mecanizado mediante un dispositivo adecuado. Se ha comprobado que, especialmente en un cambio de herramienta automático, aunque también en otras aplicaciones de este tipo de herramientas, el suministro externo de un agente refrigerante y/o lubricante resulta costoso y a menudo hace imposible un cambio de herramienta automático.

Por ello, el objetivo de la presente invención es obtener una unión del tipo mencionado al principio que supere esta desventaja.

Para conseguir este objetivo, se propone una unión con las características mencionadas en la reivindicación 1. Dicha unión presenta un primer elemento de herramienta con una cavidad y un segundo elemento de herramienta con un saliente. Se prevé que el ángulo de cono de la cavidad, en forma de cono hueco, y el ángulo del saliente, en forma de cono, sean prácticamente idénticos, de modo que puedan posicionarse de forma muy precisa los dos elementos de herramienta uno contra el otro. Además, se prevé que el saliente se constituya prácticamente rígido y la pared del primer elemento de herramienta que rodea la cavidad se constituya flexible. Los dos elementos de herramienta están provistos de unas superficies planas que quedan contiguas tras la unión de los dos elementos. Mientras los dos elementos permanecen sin apretar, en el saliente encajado en la cavidad las superficies planas se mantienen a cierta distancia entre sí. Sólo activando el dispositivo de apriete se sujetan los dos elementos de herramienta entre sí, de tal modo que las superficies planas contactan una contra la otra. Gracias al desplazamiento axial de las dos piezas de herramienta durante el proceso de apriete, la pared del primer elemento de herramienta se ensancha, de modo que, por un lado, la superficie externa del saliente contacta contra la superficie interna de la cavidad y, por otro, contactan las dos superficies planas. De este modo resulta una redundancia mecánica. El saliente del segundo elemento de herramienta puede constituirse relativamente pequeño, de modo que en conjunto puede obtenerse una unión muy compacta.

La unión se distingue por, al menos, un canal de refrigerante y/o lubricante que discurre a través del primer elemento de herramienta y a través del segundo elemento, y que corta las superficies planas de ambos elementos. Con ello, resulta posible hacer circular a través de los dos elementos de herramienta y a través de la unión un agente refrigerante y/o lubricante hacia la zona de mecanizado, prescindiendo así de un dispositivo externo independiente para el suministro de refrigerante y/o lubricante. En definitiva, con ello se reduce el coste constructivo para una máquina herramienta, y, además, resulta posible llevar a cabo un cambio de herramienta automático.

Otras configuraciones de la invención se desprenden del resto de subreivindicaciones. La invención se describe a continuación más en detalle a partir de las figuras. Estas muestran:

La figura 1, un primer elemento de herramienta de una unión;

La figura 2, el extremo frontal del primer elemento de herramienta en sección longitudinal;

La figura 3, una vista superior del extremo anterior del primer elemento de herramienta;

La figura 4, una vista lateral del segundo elemento de herramienta;

La figura 5, una sección longitudinal a través del segundo elemento de herramienta.

El primer elemento de herramienta mostrado en la figura 1 consiste en un soporte 1, constituido en uno de sus extremos, a la izquierda en la figura 1, con un cono de apriete convencional. Éste posee un espacio vacío 5 en el que se introduce un dispositivo de apriete adecuado, no mostrado aquí, para ensanchar el cono de apriete 3 y apretarlo fuertemente en un alojamiento de herramienta.

En su extremo anterior 6 opuesto, a la derecha en la figura 1, el soporte 1 está provisto de una cavidad 7, aquí sólo indicada, en la que puede encajarse el segundo elemento de herramienta, no representado en este caso, para completar la unión.

En la pared 9 del soporte 1 que rodea a la cavidad 7 se introduce al menos un canal de refrigerante y/o lubricante. El soporte 1 aquí representado está provisto de cuatro de estos canales de refrigerante y/o lubricante, dispuestos a la misma distancia unos de otros y que discurren paralelos al eje central 13 del soporte 1. De forma concéntrica al mismo discurre un canal de alimentación 15 a través del cuerpo base 17 del soporte 1. El canal de alimentación 15 desemboca en el espacio vacío 5. El canal de alimentación 15 está conectado con los canales de refrigerante y/o lubricante 11 a través de unos canales distribuidores 19 que pueden discurrir radialmente respecto al eje central 13, de modo que el agente refrigerante y/o lubricante puede ser transferido por parte de un husillo de herramienta al que se fija el soporte 1 al segundo elemento de herramienta a través del canal de alimentación 15, los canales distribuidores 19 y a través de los canales de refrigerante y/o lubricante 11.

En la cara frontal 21 opuesta al cono de apriete 3 se prevé una primera superficie plana 23 que rodea la abertura de la cavidad 7 por su cara frontal y que está constituida preferentemente en forma anular.

La figura 2 muestra el extremo frontal 6 del soporte 1 opuesto al cono de apriete 3 en una representación ampliada en sección. Las mismas piezas se designan con los mismos números de referencia, de modo que se prescinde aquí de su descripción detallada y en este sentido se remite aquí a la descripción de la figura 1.

En la representación ampliada puede reconocerse perfectamente la cavidad 7 que atraviesa la cara frontal 21 del soporte 1 y que está constituida en forma de cono hueco. Se estrecha hacia la izquierda a partir de la cara frontal 21. En la superficie de base 25 de la cavidad 7 desemboca una cavidad 26 realizada preferentemente como perforación, la cual discurre concéntrica al eje central 13 y está provista de una rosca interna 26a.

También puede reconocerse perfectamente en la representación ampliada que el canal de alimentación 15 está conectado a través de los canales distribuidores 19 a los canales de refrigerante y/o lubricante, los cuales atraviesan la cara frontal 21 del soporte 1 y que aquí desembocan en la primera superficie plana 23.

La figura 2 muestra, además, que la cavidad 7 está provista de una fase 29 que sirve para facilitar la introducción de un saliente del segundo elemento de herramienta.

En la vista superior de la cara frontal 21 del soporte 1 reproducida en la figura 3 puede verse que en la primera superficie plana 23 desembocan cuatro canales de refrigerante y/o lubricante 11, dispuestos en una circunferencia imaginaria K con una separación igual entre ellos y conectados a través de cuatro canales distribuidores 19 con el canal de alimentación 15 central.

La vista superior muestra también las dos superficies de arrastre 27 opuestas entre sí, dispuestas a cierta distancia paralelas entre sí y respecto al eje central 13.

De las explicaciones referidas a las figuras 1 a 3 se desprendía que el soporte 1, por su parte, puede fijarse sobre una máquina herramienta, y ello mediante el cono de apriete 3. Sin embargo, también resulta posible que el propio soporte 1 forme parte de una máquina herramienta, prescindiéndose así del cono de apriete 3.

En la representación según la figura 1 puede observarse que el diámetro externo del cono de apriete 3 es básicamente mayor que el diámetro interno de la cavidad 7 del soporte 1. La unión entre el primer elemento de herramienta, es decir el soporte 1, y el segundo elemento de herramienta, no representado aquí, es así básicamente menor que la fijación usual realizada mediante el cono de apriete 3 para el soporte 1 en una máquina herramienta.

La figura 4 muestra el segundo elemento de herramienta, el cual puede encajarse en el primer elemento de herramienta, es decir en el soporte 1, para completar la unión. En el ejemplo de realización representado en la figura 4, el segundo elemento de herramienta consiste en un cabezal de herramienta 31. Sin embargo, puede pensarse también que el segundo elemento de herramienta esté constituido como pieza intermedia, elemento de prolongación o como adaptador o similar. Lo esencial es que el segundo elemento de herramienta, en este caso el cabezal de herramienta 31, esté provisto de un saliente 33 que presente una superficie perimetral 35 en forma de cono y esté configurado de tal modo que pueda encajarse en la cavidad 7.

Además, resulta esencial que la cavidad 7 y el saliente 33 presenten prácticamente un ángulo de cono idéntico. La longitud del saliente 33 está así ajustada a la profundidad de la cavidad 7, de tal modo que una segunda superficie plana 37, la cual rodea el saliente 33 y discurre perpendicular al eje central 39 del cabezal de herramienta 31, contacte fuertemente con la primera superficie plana 23 del soporte 1 en el momento que los dos elementos de herramienta se hayan encajado fuertemente entre sí para dar lugar a la unión.

El saliente 33 está provisto de una prolongación 41 que presenta al menos una superficie de apoyo 43. La prolongación 41 está constituida básicamente cilíndrica. En el ejemplo de realización aquí representado, se prevén dos superficies de apoyo 43 opuestas entre sí y paralelas que, en el estado montado de la unión, contactan con las superficies de arrastre 27.

El segundo elemento de herramienta representado en la figura 4 está constituido como cabezal de herramienta 31 destensador con varias placas de corte 47 encajadas en el cuerpo base 45 del segundo elemento de herramienta, pero la configuración especial del cabezal de herramienta 31 y el número de placas de corte 47 no es relevante para la realización de la unión.

En la figura 5 se representa en su sección longitudinal el segundo elemento de herramienta, es decir el cabezal de herramienta 31 representado en la figura 4. Las mimas piezas se designan con los mismos números de referencia, de modo que se remite aquí a la descripción de la figura 4.

La representación en sección muestra que opuesta a la segunda superficie plana 37 existe una superficie frontal 49 en la que desembocan al menos uno, y en este caso cuatro, canales de refrigerante y/o lubricante 11', los cuales discurren paralelos al eje central 39 del segundo elemento de herramienta y que desembocan también en la segunda superficie plana 37.

En el cuerpo de base 45 del segundo elemento de herramienta, constituido como cabezal de herramienta 31, se dispone una cavidad 51, preferentemente realizada como perforación, la cual está provista de una rosca interna 53.

En la figura 5 puede observarse que la cavidad 51 es accesible a través de la superficie frontal 49, porque el cabezal de herramienta 31, por ejemplo, está constituido hueco. Sin embargo, para la accesibilidad bastaría con que la cavidad 51 se prolongara de forma continua hasta la cara frontal 49 y desembocara en ella.

En la vista posterior, reproducida en la figura 6, de la segunda superficie 37 del segundo elemento de herramienta, aquí constituido como cabezal de herramienta 31, puede observarse que se prevén cuatro canales de refrigerante y/o lubricante 11' separados a distancias iguales y dispuestos sobre una circunferencia 55 imaginaria. El diámetro de la circunferencia 55 se corresponde con el de la circunferencia K representada en la figura 3, sobre la cual se encuentran los centros de los canales de refrigerante y/o lubricante representados en dicha figura. La distancia de separación de los canales de refrigerante y/o lubricante 11 y de los canales de refrigerante y/o lubricante 11' es idéntica, de modo que en la unión montada los canales de refrigerante y/o lubricante de los dos elementos de herramienta 1 y 31 se alinean entre sí y el agente refrigerante y/o lubricante puede salir por la superficie frontal 49 del segundo elemento de herramienta, constituido como cabezal de herramienta 31. En caso de que el segundo elemento de herramienta deba constituirse como pieza intermedia o similar, deben disponerse los canales de refrigerante y/o lubricante 1' de tal modo que los mismos se alineen con unos canales adicionales que se acoplarán al segundo elemento de herramienta.

En el primer elemento de herramienta, constituido como soporte 1, se disponen las superficies de arrastre 27 y los canales de refrigerante y/o lubricante 11 en una posición relativa definida. Esto vale también, correspondientemente, para las superficies de apoyo 43 y los canales de refrigerante y/o lubricante 11' del segundo elemento de herramienta, constituido como cabezal de herramienta 31. Así, cuando para la realización de la unión se encaja el saliente 33 del cabezal de herramienta 31 en la cavidad 7 del soporte 1, las superficies de arrastre 27 y las superficies de apoyo 43 contactan unas contra otras, garantizando así el posicionamiento relativo exacto de los elementos de herramienta, de modo que queda asegurado que los canales de refrigerante y/o lubricante 11 del soporte 1 se alinean con los canales de refrigerante y/o lubricante 11' del cabezal de herramienta 31. Además, las superficies de arrastre y de apoyo 27, 43 sirven como protección contra la torsión de los dos elementos de herramienta y, con ello, de la unión.

Al montar la unión, es decir al encajar los dos elementos de herramienta, primeramente se introduce el saliente 33 en la cavidad 7. El dimensionamiento del saliente 33 se escoge de modo que tras el encaje del saliente en la cavidad se mantenga una separación pequeña entre las superficies planas 23 y 37, por ejemplo, de alrededor de 2/100 mm.

Para garantizar una fijación segura de los dos elementos de herramienta 1 y 31 en la zona de la unión, se prevé un dispositivo de apriete que comprende un tornillo de apriete. Dicho dispositivo se encaja y se aprieta a través de la rosca interna 26a del soporte 1 y de la rosca interna 53 del cabezal de herramienta 31. Al apretar el tornillo de apriete se produce un movimiento relativo axial de los dos elementos de herramienta entre sí, ensanchando así el saliente 33, prácticamente rígido, la cavidad 7 o la pared 9 del primer elemento de herramienta que la rodea. El desplazamiento axial relativo de los dos elementos de herramienta conlleva que, al final, las superficies planas 23 y 37 contacten fuertemente una contra la otra. Al mismo tiempo, la cara externa del saliente 33 contacta fuertemente con la cara interna de la cavidad 7, de modo que resulta una indeterminación estática, lo que comporta un apriete sumamente estable de los elementos de herramienta y, con ello, de la unión. Además, se obtiene así una elevada reproducibilidad.

El ángulo de cono de la cavidad 7 y el del saliente 33 son, como ya se ha dicho, prácticamente idénticos. Preferentemente se escoge un ángulo de cono que dé lugar al autobloqueo de los elementos de herramienta encajados uno dentro del otro. Así, el ángulo de cono está alrededor de los 5º o por debajo.

De forma preferente se emplea un tornillo de apriete con dos zonas roscadas de orientación opuesta, concretamente una rosca dextrógira y una rosca levógira, y que está constituido como tornillo diferencial. En caso de hacer girar este tornillo de apriete en una primera dirección, se aprietan fuertemente los dos elementos de herramienta 1 y 31 entre sí. Haciendo girar el tornillo de apriete en la dirección contraria, se afloja el apriete de los elementos de herramienta en la zona de la unión y se extrae el saliente 33 fuera de la cavidad 7. Como el ángulo de cono de la cavidad 7 y el del saliente 33 están dentro del intervalo de autobloqueo, se obtiene una ventaja decisiva por el hecho de que el tornillo de apriete presenta dos zonas roscadas opuestas, de modo que con un movimiento de rotación del tornillo de apriete en la dirección de aflojamiento los dos elementos de herramienta se separan entre sí, venciéndose el autobloqueo.

El tornillo de apriete permanece accesible a través de una abertura dispuesta en la superficie frontal 49 del primer elemento de herramienta y/o a través del espacio vacío 5 y del canal de alimentación 15 en el segundo elemento de herramienta.

Al apretar el tornillo de apriete, no representado en las figuras 1 a 6, la primera superficie plana 23 del primer elemento de herramienta y la segunda superficie plana 37 del segundo elemento de herramienta se aprietan fuertemente una contra la otra, de modo que de ello resulta una unión segura de los elementos de herramienta en la zona de la unión. La primera superficie plana 23 del soporte 1 puede posicionarse, al igual que la segunda superficie plana 37 del cabezal de soporte 31, con exactitud. Resulta especialmente posible orientar de forma muy precisa la segunda superficie plana 37 respecto al saliente 33. De ello resulta un unión muy precisa de los elementos de herramienta en la zona de unión, y una elevada reproducibilidad al desunir y volver a unir los dos elementos de herramienta por la zona de la unión.

A pesar de sus reducidas dimensiones, el saliente 33 está constituido con una gran estabilidad, y es prácticamente indeformable, al menos en dirección radial. Por el contrario, la pared 9 del soporte 1, la cual rodea la cavidad 7, es ligeramente flexible, de modo que el saliente 33 se encaja fuertemente en la cavidad 7 cuando se aprieta el tornillo. El mayor diámetro externo del saliente 33 es aquí aproximadamente de entre 1 y 6 \mum, preferentemente entre 1,5 y 4 \mum, especialmente de 2 a 3 \mum mayor que el mayor diámetro interno de la cavidad 7.

Resulta claro pues que el saliente 33 del segundo elemento de herramienta, constituido aquí como cabezal de herramienta 31, puede ser relativamente pequeño, pudiéndose realizar a pesar de ello una unión muy estable entre los elementos de herramienta, pudiéndose garantizar la orientación precisa mencionada de los elementos entre sí. La orientación exacta de los elementos de herramienta entre sí puede alcanzarse especialmente por el hecho de que las dos superficies planas 23 y 37 están constituidas periféricas, preferentemente como superficies anulares, de modo que alrededor de la zona de unión de los dos elementos de herramienta resulta un posicionamiento y una orientación precisos de dichos elementos.

De las explicaciones acerca de la unión representada en las figuras 1 a 6 se desprende claramente que pueden realizarse sucesivamente varias uniones del tipo descrito aquí dentro de un sistema de herramientas, y que dentro de este ámbito y para una forma constructiva muy pequeña puede alcanzarse un posicionamiento relativo de los elementos de herramienta extremadamente preciso. Además, y a pesar de una forma constructiva muy pequeña, pueden transmitirse fuerzas elevadas a través de la unión o uniones. Finalmente, debe indicarse que las ventajas de la unión se aplican también en caso de que el primer elemento de herramienta esté provisto del saliente y el segundo elemento de herramienta esté provisto de la cavidad, constituyéndose pues la unión con una simetría casi especular.

Claims (5)

1. Unión entre dos elementos de herramienta, de los que un primer elemento de herramienta presenta una cavidad en forma de cono hueco y un segundo elemento de herramienta presenta un saliente cónico que puede encajarse en la cavidad, presentando la cavidad (7) y el saliente (33) unos ángulos de cono prácticamente idénticos, estando constituido el saliente (33) prácticamente rígido y la pared (9) del primer elemento de herramienta (soporte (1)) que rodea la cavidad (7) flexible, estando provistos los dos elementos de herramienta (1, 31) de unas superficies planas (23, 37) que contactan una contra otra al unirse los dos elementos de herramienta (1, 31), apretándose los dos elementos de herramienta en dirección axial, en el estado montado de la unión, mediante un dispositivo de apriete, de tal modo que la pared (9) del primer elemento de herramienta (1) se ensancha, caracterizada porque al menos un canal para refrigerante y/o lubricante (11, 11') discurre a través del primer elemento de herramienta (1) y a través del segundo elemento de herramienta (31) y corta las superficies planas (23, 37).

2. Unión según la reivindicación 1, caracterizada porque el ángulo de cono de los dos elementos de herramienta (1, 31) es aproximadamente \leq 5º.

3. Unión según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque las superficies planas (23, 37) están constituidas como superficies anulares.

4. Unión según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el dispositivo de apriete comprende al menos un tornillo de sujeción que atraviesa los dos elementos de herramienta (1, 31).

5. Unión según la reivindicación 4, caracterizada porque el, al menos uno, tornillo de apriete presenta una rosca dextrógira/levógira.