ES2233514T3 - Dispositivo y procedimiento para el mecanizado de las paredes de la cavidad de una lingotera de coladfa continua. - Google Patents
Dispositivo y procedimiento para el mecanizado de las paredes de la cavidad de una lingotera de coladfa continua.Info
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Abstract
Dispositivo para el mecanizado con arranque de virutas, mediante cepillado, de las paredes de cavidad delimitadoras de una cavidad de una lingotera de colada continua (2), comprendiendo un portaútiles (9) en forma de barra, dispuesto en un soporte (10), con al menos una herramienta de cepillado (40), y sistemas para la generación de movimientos relativos entre la herramienta de cepillado y las paredes de cavidad, caracterizado porque el portaútiles (9) presenta una longitud (15) que es superior al doble de la longitud de la cavidad y el portaútiles (9) está guiado en dos cojinetes de apoyo (7, 8), estando dispuestos ambos cojinetes de apoyo (7, 8) con un espacio intermedio (16) para la lingotera de colada continua y siendo la separación entre los cojinetes de apoyo mayor que la longitud (17) de la cavidad, y porque está previsto un sistema (14) para la generación de un movimiento de vaivén, gobernado por control numérico, del portaútiles (9) en el sentido longitudinal del portaútiles (9), sobrepasando la longitud de la carrera (18) la longitud de la cavidad.
Description
Dispositivo y procedimiento para el mecanizado de
las paredes de la cavidad de una lingotera de colada continua.
La presente invención se refiere a un dispositivo
para el mecanizado de las paredes de la cavidad de una lingotera
de colada continua según el preámbulo de la reivindicación 1 y a un
procedimiento para el mecanizado de las paredes de la cavidad de
una lingotera de colada continua según el preámbulo de la
reivindicación 12.
Para la fabricación de lingoteras de colada
continua, particularmente para la obtención de la geometría de la
cavidad de conformación en el caso de formatos tubulares de
palanquillas, desbastes y perfiles, se conocen los más diversos
procedimientos de fabricación, tales como conformación en frío sobre
un mandril o mecanizado con arranque de virutas, etc.
Los conocidos procedimientos de fabricación por
medio de conformación en frío o por explosión sobre un mandril
resultan costosos, ya que para cada sección transversal de barra y
cada forma de conicidad es preciso fabricar un mandril, que
particularmente en el caso de conformación por explosión posee una
corta duración. Por otra parte, una fabricación mediante mecanizado
con arranque de virutas tiene sus límites, ya que las formas de las
cavidades de lingotera han ido haciéndose, por razones tecnológicas
de la colada continua, cada vez más complicadas. Además, una
dificultad adicional viene originada, en lingoteras tubulares,
también por la relación entre la anchura de luz y la longitud de la
cavidad de conformación, ya que ello limita considerablemente la
configuración del dispositivo de mecanizado. Hoy día, aparte de
lingoteras con una cavidad de conformación rectilínea y con un cono
de colada uniforme en todos los lados para una sección de
palanquilla cuadrada o circular, se emplean predominantemente
lingoteras con cavidades de conformación curvadas para instalaciones
de colada continua construidas en arco, lo cual limita
adicionalmente el dimensionamiento del dispositivo de
mecanizado.
Además, para la mejora de la calidad de la barra
y para el aumento de la capacidad de colada se emplean lingoteras
con conicidades de colada variables a lo largo de la longitud de la
lingotera, por ejemplo con forma parabólica de la conicidad de
colada. Una ulterior mejora esencial de la capacidad de colada ha
podido conseguirse mediante la denominada lingotera convexa,
conocida por la EP 0 498 296. En una tal lingotera están dotadas
las paredes de lingotera, en una parte de la longitud de lingotera,
de abombamientos, que en el caso de cavidades de conformación
rectangulares terminan en una pared plana y en el caso de cavidades
de conformación circulares terminan en una sección transversal
circular de la barra. Ulteriormente se conocen cavidades de
lingotera que en las zonas angulares presentan conicidades de
colada menores que entre dichas zonas angulares. Tales cavidades de
lingotera no pueden fabricarse mediante conocidas
máquinas-herramienta con arranque de virutas, tanto
a causa de la compleja geometría, por una parte, y de una mala
accesibilidad en el cuerpo de lingotera tubular, por otra parte,
como a causa de la desfavorable relación entre longitud de
lingotera y sección transversal de luz de lingotera.
Un mecanizado con arranque de virutas de
cavidades de lingoteras de colada continua mediante una máquina
cepilladora mortajadora clásica es conocido en el estado de la
técnica. Un portaútiles, apoyado y guiado en un soporte de la
máquina, está provisto de una herramienta de cepillado y de
sistemas para generar un movimiento relativo entre la herramienta de
cepillado y la cavidad de lingotera. Para el gobierno de los
movimientos está previsto un dispositivo de copiado, que mediante
un palpador palpa el contorno de la cavidad de lingotera en un
mandril fabricado a tal fin y lo transmite al portaútiles y a la
herramienta de cepillado, respectivamente. Este procedimiento de
copiado requiere para cada configuración de cavidad un propio
mandril de copiado y resulta correspondientemente costoso. Además,
la inestabilidad del portaútiles aumenta para lingoteras en la gama
de 500-1000 mm de longitud, y simultáneamente
disminuye la capacidad productiva de virutas. La exactitud y la
calidad superficial de la cavidad de conformación ya no alcanzan los
estándares de calidad requeridos.
La finalidad de la presente invención consiste en
crear un dispositivo y un procedimiento para un mecanizado con
arranque de virutas de cavidades de las más distintas
configuraciones, particularmente en lingoteras de colada continua
para barras de palanquillas, desbastes y perfiles, exigiéndose, por
una parte, una elevada exactitud de la cavidad de conformación y una
elevada calidad superficial y, por otra parte, un procedimiento de
fabricación industrial económico con datos de proceso
reproducibles.
Esta finalidad se consigue, de acuerdo con la
invención, mediante la suma de las características de la
reivindicación 1 y de la reivindicación 12, respectivamente.
El dispositivo según la invención y el
procedimiento según la invención permiten por primera vez, mediante
un portaútiles en forma de barra apoyado a ambos lados de la
cavidad de lingotera, emplear herramientas de cepillado para el
mecanizado con arranque de virutas y obtener cavidades de lingotera
para barras de palanquillas, desbastes y perfiles con grados de
conicidad variables a lo largo de la longitud de lingotera, con
conicidad parabólica o con paredes laterales abombadas de forma
convexa mediante una máquina gobernada por control numérico. Además,
mediante el procedimiento y el dispositivo citados pueden
conseguirse una exactitud de la cavidad de conformación y una
calidad superficial elevadas. Ulteriores ventajas consisten en un
alto grado de automatización y en una elevada capacidad productiva
de virutas. La suma de estas ventajas se traduce, en su conjunto,
en un procedimiento de fabricación económico para nuevas lingoteras
o en un procedimiento de mecanización posterior económico para
lingoteras ya usadas y dotadas, después de su uso, de un
revestimiento.
El soporte y el cojinete de apoyo adyacente al
soporte pueden estar dispuestos individualmente o como conjunto
sobre una bancada de máquina. Además, el soporte puede estar
previsto estacionariamente sobre la bancada de máquina y el
portaútiles puede ser desplazado de forma oscilante con respecto al
soporte mediante un accionamiento, tal como por ejemplo un
accionamiento de husillo de bolas o de cremallera. De acuerdo con un
ejemplo de realización, se propone dotar el soporte de guías para un
movimiento oscilante en el sentido longitudinal del portaútiles y
de un dispositivo para la generación del movimiento oscilante a lo
largo de un tramo que sea algo más largo que la longitud de la
cavidad de lingotera. Esta solución permite el rápido intercambio
del portaútiles para distintas secciones transversales de cavidad y
longitudes de cavidad.
El portaútiles está apoyado en dos cojinetes de
apoyo dispuestos a uno y otro lado de la cavidad de lingotera. Este
apoyo permite un trabajo esencialmente exento de vibraciones durante
la carrera de cepillado. Los cojinetes de apoyo pueden por ejemplo
estar dispuestos en una mesa desplazable con respecto a la bancada
de maquina y realizar, juntamente con el portaútiles, movimientos
relativos, gobernados por control numérico y transversalmente al
sentido longitudinal del portaútiles, con respecto a la cavidad de
la lingotera. De acuerdo con un ejemplo de realización ventajoso se
propone disponer ambos cojinetes de apoyo de forma estacionaria y
prever entre ambos cojinetes de apoyo una mesa de fijación para la
lingotera, la cual esté equipada con dispositivos para movimientos
gobernados por control numérico transversalmente al sentido
longitudinal del portaútiles.
A fin de poder configurar el portaútiles con el
mayor momento de flexión posible y de asegurar simultáneamente una
buena accesibilidad para el mecanizado en las esquinas, de acuerdo
con un ejemplo de realización se propone equipar el portaútiles con
un dispositivo gobernado por control numérico para un movimiento de
rotación alrededor de su eje longitudinal.
Un ulterior aumento de la capacidad productiva de
virutas y una optimización de la calidad superficial y de la
exactitud de la cavidad pueden conseguirse si uno de los dos
cojinetes de apoyo para el portaútiles se dispone sobre la bancada
de máquina de forma desplazable en el sentido longitudinal del
portaútiles y la separación entre ambos cojinetes de apoyo puede
adaptarse a la longitud de la lingotera que deba ser
mecanizada.
Un aumento adicional de capacidad puede
conseguirse si el portaútiles está equipado con varias herramientas
de cepillado, aptas para realizar el trabajo de cepillado
alternativamente durante la carrera de avance y la carrera de
retroceso.
Para facilitar la introducción del portaútiles en
forma de barra a través de la cavidad de lingotera, de acuerdo con
un ejemplo de realización se propone disponer un cojinete de apoyo
de forma desplazable, desde su posición de trabajo y mediante un
dispositivo de desplazamiento, hacia abajo o hacia el lado. En el
sentido de una solución alternativa se propone, adicionalmente,
realizar el cojinete de apoyo en la zona de guiado para el
portaútiles de forma subdivisible en un plano de partición y
realizar una parte superior del cojinete de apoyo de forma elevable
y una parte inferior del cojinete de apoyo de forma bajable. Estas
soluciones garantizan que el tubo de lingotera pueda ser acercado a
la mesa de fijación y alejado de la misma en sentido axial, por
ejemplo sobre un tren de rodillos, y ser conducido a una
subsiguiente operación de mecanizado.
La capacidad productiva de virutas y la calidad
superficial en la cavidad de lingotera pueden incrementarse si el
portaútiles se configura de forma intercambiable y los cojinetes de
apoyo se dotan de camisas de cojinete intercambiables, adaptables a
distintos diámetros y formas de sección transversal del
portaútiles. Esta forma de realización permite conseguir, para cada
dimensión de lingotera o cada sección transversal de lingotera,
respectivamente, una óptima resistencia a la flexión y una óptima
amortiguación de las vibraciones.
A continuación se describirán más detalladamente
ejemplos de realización de la invención, así como ulteriores
ventajas de la misma, con relación a los dibujos adjuntos, o en los
cuales:
La Fig. 1 es una vista de alzado de la máquina de
mecanizado según la invención;
la Fig. 2 es una vista de planta de la máquina
según la Fig. 1;
la Fig. 3 es una vista de alzado según la flecha
A en la Fig. 1;
la Fig. 4 es una vista en sección, a mayor
escala, del tubo de lingotera sujeto, según la línea
IV-IV en la Fig. 1; y
la Fig. 5 es una vista en sección de un cojinete
de apoyo.
En las Figs. 1 y 2 se ilustra con 1 un
dispositivo para s el mecanizado con arranque de virutas, por
cepillado, de lingoteras de colada continua. Sobre una mesa de
fijación 3 está posicionada, apoyada y sujeta una lingotera de
colada continua 2, por ejemplo un tubo de cobre, por medio de
dispositivos tensores 5 y 5'. La mesa de fijación 3 está dotada o de
sistemas para desplazamientos gobernados por control numérico en los
ejes x e y. La mesa de fijación 3 está además dispuesta entre dos
cojinetes de apoyo 7 y 8. Los cojinetes de apoyo 7 y 8 guían un
portaútiles 9 en forma de barra, que en este ejemplo está equipado
con una herramienta de cepillado. El portaútiles 9 en forma de barra
está vinculado con un soporte 10, desplazable en el eje z (es decir
en el sentido longitudinal del portaútiles 9). Con líneas de trazo
continuo se representa la posición extrema izquierda 11 del soporte
10, y con líneas de punto y raya se representa la posición extrema
derecha 12 de dicho soporte. En el dibujo se ilustra
esquemáticamente un accionamiento 14 para un desplazamiento en
vaivén del soporte 10 y del portaútiles 9. El accionamiento puede
realizarse, por ejemplo, por medio de un husillo de rodamiento de
bolas, por medio de un accionamiento lineal electromagnético, o
hidráulicamente, etc.
El portaútiles 9 en forma de barra posee una
longitud 15 que es superior al doble de la longitud de la cavidad
de lingotera de la lingotera 2. Los dos cojinetes de apoyo 7 y 8
presentan un espacio intermedio 16 que es algo mayor que la
longitud 17 de la cavidad de lingotera. La carrera 18 del
portaútiles 9 sobrepasa la longitud 17 de la cavidad de
lingotera.
El cojinete de apoyo 7 está dispuesto, en este
ejemplo, de forma axialmente desplazable con respecto al
portaútiles 9 en una bancada de máquina 19, a fin de modificar el
espacio intermedio 16 entre ambos cojinetes de apoyo 7 y 8 y
adaptarlo a la longitud 17 de la lingotera.
En la Fig. 3 el cojinete de apoyo 8 está dotado,
en la zona de guiado para el portaútiles 9, de un plano de
partición 22, y una parte superior 23 del cojinete de apoyo es
separable hacia arriba y una parte inferior 24 del cojinete de
apoyo es bajable. Merced a estos movimientos puede liberarse el
camino de transporte, por ejemplo sobre los rodillos transportadores
25, y transportarse la lingotera 2 a posiciones de mecanizado
adicionales 26, 26' (Fig. 2) para subsiguientes operaciones de
mecanizado, tales como pulido, etc. El cojinete de apoyo 8 puede
por ejemplo también ser bajado, sin subdividirlo, hasta tal punto
que el camino de transporte para la evacuación del tubo de
lingotera quede libre.
En la Fig. 4 la lingotera 2 está posicionada,
apoyada y sujeta mediante el dispositivo tensor 5. El portaútiles 9
está equipado, en este ejemplo, con varias herramientas de
cepillado 40, que permiten un cepillado alternativo en ambos
sentidos de avance. El portaútiles 9 propiamente dicho está
equipado con un sistema gobernado por control numérico para un
movimiento de rotación a alrededor de su eje longitudinal 21. Este
movimiento de rotación a sirve para que cada herramienta de
cepillado pueda ser posicionada en toda la circunferencia de la
cavidad de la lingotera y para que pueda realizarse el cepillado
tanto durante la carrera de avance como la de retroceso.
En la Fig. 5 se ilustra un portaútiles 52 de
sección transversal rectangular para el mecanizado de lingoteras
provistas de, por ejemplo, una cavidad con una sección transversal
de petaca para una viga en doble T. Los cojinetes de apoyo 50 están
equipados con camisas de cojinete 51 intercambiables para distintas
formas de sección transversal del portaútiles.
El procedimiento para el mecanizado de cavidades
de lingoteras de colada continua comprende las siguientes etapas de
proceso:
La lingotera 2 es colocada, mediante un
dispositivo transportador, sobre la mesa de fijación 3 y
simultáneamente es introducido el portaútiles 9 en forma de barra a
través de la cavidad de lingotera y es situado el segundo cojinete
de apoyo 8 en su posición. A continuación es posicionada y sujeta
la lingotera 2. Mediante un movimiento de rotación a del
portaútiles 9, gobernado por control numérico, así como movimientos
de la mesa de fijación 3 a lo largo de los ejes x y/o y, es decir
transversalmente al sentido longitudinal del portaútiles, es
constantemente posicionada la herramienta de cepillado antes o
durante la carrera de cepillado, y mediante desplazamientos en
vaivén del portaútiles 9 en su sentido longitudinal es generada la
forma interior. Antes de la carrera de retroceso puede posicionarse
una segunda herramienta de cepillado en el portaútiles 9, mediante
un movimiento relativo con respecto a la cavidad, para el
respectivo subsiguiente golpe de cepillado, y realizarse la carrera
de retroceso. Este ciclo se mantiene hasta que todo el perímetro de
la cavidad esté cepillado y el portaútiles 9 pueda ser extraído de
la cavidad de la lingotera 2. Mediante un dispositivo transportador
puede conducirse la lingotera mecanizada 2 a una subsiguiente
operación, por ejemplo pulido, etc.
En lingoteras con revestimientos muy duros, por
ejemplo aplicados por pulverización, el mecanizado con arranque de
virutas puede realizarse, en lugar de mediante una herramienta de
cepillado, mediante un aparato pulidor o fresador, que esté montado
en el portaútiles.
A fin de reducir ulteriormente vibraciones del
portaútiles y de mejorar la calidad superficial en la cavidad de
lingotera se propone construir el portaútiles 9 de varias capas de
material, conocidas en el estado de la técnica para la
amortiguación de vibraciones.
Claims (14)
1. Dispositivo para el mecanizado con arranque de
virutas, mediante cepillado, de las paredes de cavidad delimitadoras
de una cavidad de una lingotera de colada continua (2),
comprendiendo un portaútiles (9) en forma de barra, dispuesto en un
soporte (10), con al menos una herramienta de cepillado (40), y
sistemas para la generación de movimientos relativos entre la
herramienta de cepillado y las paredes de cavidad,
caracterizado porque el portaútiles (9) presenta una
longitud (15) que es superior al doble de la longitud de la cavidad
y el portaútiles (9) está guiado en dos cojinetes de apoyo (7, 8),
estando dispuestos ambos cojinetes de apoyo (7, 8) con un espacio
intermedio (16) para la lingotera de colada continua y siendo la
separación entre los cojinetes de apoyo mayor que la longitud (17)
de la cavidad, y porque está previsto un sistema (14) para la
generación de un movimiento de vaivén, gobernado por control
numérico, del portaútiles (9) en el sentido longitudinal del
portaútiles (9), sobrepasando la longitud de la carrera (18) la
longitud de la cavidad.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el soporte (10) comprende guías (13)
para un movimiento oscilante en el sentido longitudinal del
portaútiles y está dotado de un sistema (14) para la generación del
movimiento oscilante.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque los dos cojinetes de apoyo (7, 8) están
dispuestos de forma estacionaria, y entre ambos cojinetes de apoyo
(7, 8) está prevista una mesa de fijación (3) para la lingotera
(2), la cual está equipada con sistemas para movimientos, gobernados
por control numérico, transversalmente al sentido longitudinal del
portaútiles (9).
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1-3, caracterizado porque el portaútiles (9)
está dotado de un sistema, gobernado por control numérico, para un
movimiento de rotación (a) alrededor de su eje longitudinal.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1-4, caracterizado porque uno de los dos
cojinetes de apoyo (7) está dispuesto, de forma desplazable en el
sentido longitudinal del portaútiles (9), sobre una bancada de
máquina (19).
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1-5, caracterizado porque en el portaútiles
(9) están dispuestas varias herramientas de cepillado (40) de tal
modo que puedan arrancarse virutas alternativamente durante la
carrera de avance y la carrera de retroceso.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1-6, caracterizado porque el cojinete de
apoyo (8) es desplazable fuera de su posición operativa, mediante
un sistema de desplazamiento, hacia abajo o hacia el lado.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1-6, caracterizado porque el cojinete de
apoyo (8) presenta, en una zona de guiado para el portaútiles (9),
un plano de partición (22), y una parte superior del cojinete de
apoyo (23) es elevable y una parte inferior del cojinete de apoyo
(24) es bajable.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1-8, caracterizado porque el portaútiles (9,
52) está configurado de forma intercambiable, y porque camisas de
cojinete (51) intercambiables en los cojinetes de apoyo (7, 8, 50)
son adaptables a distintos diámetros o formas de sección
transversal del portaútiles (9, 52).
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1-9, caracterizado porque lateralmente con
respecto a la bancada de máquina están previstas estaciones de
pulido.
11. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1-10, caracterizado porque el portaútiles
(9) está constituido por varias capas de material distintas.
12. Procedimiento para el mecanizado, mediante
cepillado, de las paredes de cavidad delimitadoras de una cavidad
de una lingotera de colada continua, en el que un portaútiles (9) en
forma de barra, guiado en un soporte (10), con una herramienta de
cepillado, es introducido en la cavidad de la lingotera de colada
continua (2) y, mediante desplazamientos en vaivén del portaútiles
(9), son mecanizadas las paredes de cavidad, caracterizado
porque la lingotera (2) es colocada sobre una mesa de fijación (3)
y el portaútiles (9) es conducido a través de la cavidad de la
lingotera (2) e introducido en un segundo cojinete de apoyo (8), a
continuación es sujeta la lingotera a la mesa de fijación y,
mediante desplazamientos en vaivén del portaútiles (9), es
mecanizada la lingotera (2) por el lado de su cavidad, siendo
desplazados el portaútiles (9) en el sentido longitudinal del
portaútiles (9) y la lingotera, juntamente con la mesa de fijación
(3), transversalmente al sentido longitudinal del portaútiles
(9).
13. Procedimiento según la reivindicación 12,
caracterizado porque el portaútiles (9) es basculado, entre
dos movimientos de vaivén, alrededor de su eje longitudinal
(21).
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 12 ó 13, caracterizado porque entre dos
movimientos de vaivén el portaútiles (9) es basculado alrededor de
su eje longitudinal (21) y simultáneamente es desplazada la
lingotera transversalmente al sentido longitudinal del portaútiles
(9).
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