ES2249534T3 - Conjunto portaherramientas. - Google Patents

Conjunto portaherramientas.

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ES2249534T3
ES2249534T3 ES02028020T ES02028020T ES2249534T3 ES 2249534 T3 ES2249534 T3 ES 2249534T3 ES 02028020 T ES02028020 T ES 02028020T ES 02028020 T ES02028020 T ES 02028020T ES 2249534 T3 ES2249534 T3 ES 2249534T3
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Robert A Erickson
William M. Long
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Kennametal Inc
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Abstract

Aparato para el mantenimiento liberable de un portaherramientas (25) con una espiga (30) que tiene superficies bloqueables y una superficie liberable, aparato que comprende: un miembro de soporte de herramienta (15) que tiene una superficie dirigida hacia delante (35) y un taladro (40) a lo largo de un eje longitudinal (L), en el que el taladro (40) intersecta la superficie dirigida hacia delante (35) y se extiende por detrás de ella para recibir la espiga (30) del portaherramientas (25); un perno de actuación (20) posicionado dentro del miembro de soporte de la herramienta (15) a lo largo de un eje radial (R1) en relación con el eje longitudinal (L) y que tiene un primer extremo (22) con un segmento de bloqueo del perno (65) que tiene una superficie de bloqueo del perno (70); una tuerca de actuación (75) fijada rotativamente dentro del miembro de soporte de la herramienta (15), que se sujeta a rosca con un segundo extremo (24) del perno de actuación (20) y que tiene un segmento de bloqueode tuerca (80) que presenta una superficie de bloqueo de tuerca (88); en el que la rotación del perno de actuación (20) en una dirección de bloqueo hace que la superficie de bloqueo de la tuerca (88) y la superficie de bloqueo del perno (70) sean atraídas una con relación a otra para ponerse en contacto con las superficies bloqueables del portaherramientas y bloquear el portaherramientas dentro del miembro de soporte de la herramienta (15); en el que la superficie de bloqueo del perno (70) se extiende alrededor de la periferia del perno de actuación (20) y forma un cono que tiene una línea central alrededor del eje R1 del perno de actuación (20).

Description

Conjunto portaherramientas.
La invención es relativa a un aparato para mantener el portaherramientas sujeto dentro de un miembro de soporte de la herramienta durante las operaciones de mecanizado.
Antecedentes de la invención
La minimización del tiempo de inactividad de una máquina-herramienta en un entorno de producción es crítica para el éxito de una instalación de fabricación. Históricamente, uno de los factores principales que contribuyen a tal tiempo de inactividad era el tiempo necesitado para cambiar las herramientas de corte dañadas o desgastadas que son usadas por la máquina-herramienta. Una herramienta de corte es mantenida por un portaherramientas, que se monta típicamente dentro de un miembro de soporte de la herramienta sujeto a una máquina-herramienta. Cuando hay que sustituir la herramienta de corte, se retira del husillo el portaherramientas completo con la herramienta de corte. Una serie de acoplamientos comerciales permiten la rápida conexión y desconexión del portaherramientas con respecto al husillo para acelerar el proceso de cambio de la herramienta. Uno de tales dispositivos es descrito en la patente U.S. nº 4.736.659 titulada "Aparato para mantener una espiga de portaherramientas". Esta patente es co-propiedad del titular de la presente solicitud y se incorpora aquí como referencia. El aparato descrito en esa patente utiliza dos bolas de bloqueo que son empujadas radialmente hacia fuera dentro de un miembro de soporte de la herramienta para introducirse en aberturas de la espiga de un portaherramientas. Si bien esta disposición es eficiente y permite retirar o sujetar el portaherramientas con respecto a un miembro de soporte de la herramienta en un breve espacio de tiempo, el diseño de esta disposición puede limitar su aplicación a los portaherramientas que tienen una anchura de una pulgada o mayor. Dado que muchas aplicaciones industriales requieren el uso de una herramienta de corte que hay que montar sobre un portaherramientas mucho más pequeño, existe la necesidad de un sistema de portaherramientas de cambio rápido para portaherramientas que se pueda diseñar con una anchura de menos de una pulgada.
Tal sistema debe tener no solamente un diseño compacto, sino que ha de proporcionar también una rápida conexión y desconexión del portaherramientas con respecto al miembro de soporte del portaherramientas de una manera eficaz que lo haga práctico para ser usado por un operador de la máquina-herramienta.
GB-A-2.164.276 describe un aparato para mantener de manera liberable un portaherramientas. El aparato está provisto de un perno actuador que se dispone transversalmente a una línea central del aparato. El perno de actuación actúa sobre dos cilindros de mandril de tal modo que al girar el perno de actuación, los cilindros del mandril puedan avanzar uno en dirección de otro o separarse uno de otro. Cada uno de los cilindros del mandril tiene superficies de apriete oblicuas y es guiado de manera desplazable en el aparato. El portaherramientas está provisto de dos dedos de mandril que están colocados entre los cilindros del mandril cuando se monta el portaherramientas en el aparato, estando provisto cada dedo de mandril de superficies de mandril opuestas. Girando el tornillo de actuación en la dirección apropiada, se aprieta los cilindros del mandril contra los dedos del mandril para montar el portaherramientas en el aparato. Un aparato comparable es mostrado en GB-A-1.085.759.
El sistema descrito más adelante es un sistema de utillaje de cambio rápido por el que se sujeta un portaherramientas con un miembro de soporte de la herramienta utilizando ferretería sencilla que permite reducir considerablemente el tamaño del portaherramientas así como del miembro de soporte del portaherramientas con respecto a otros sistemas de herramienta de cambio rápido comercialmente dispo-
nibles.
Sumario de la invención
La invención proporciona un aparato para mantener de forma liberable un portaherramientas con una espiga que tiene superficies bloqueables y una superficie liberable, aparato que comprende: un miembro de soporte de la herramienta que tiene una superficie dirigida hacia delante y un taladro a lo largo de un eje longitudinal, en el que el taladro intersecta la superficie dirigida hacia delante y se extiende desde su parte posterior para recibir la espiga del portaherramientas; un perno de actuación posicionado dentro del miembro de soporte de la herramienta a lo largo de un eje radial con relación al eje longitudinal y que tiene un primer extremo con un segmento de bloqueo del perno que tiene una superficie de bloqueo del perno; un tuerca de actuación fijada rotativamente dentro del miembro de soporte de la herramienta, unida a rosca a un segundo extremo del perno actuador y que tiene un segmento de bloqueo de tuerca que presenta una superficie de bloqueo de tuerca, en el que la rotación del perno de actuación en una dirección de bloqueo produce el acercamiento de la superficie de bloqueo de la tuerca y la superficie de bloqueo del perno para atrapar las superficies bloqueables del portaherramientas y bloquear el portaherramientas dentro del miembro de soporte de la herramienta; en el que la superficie de bloqueo del perno se extiende alrededor de la periferia del perno de actuación y forma un cono que tiene una línea central alrededor del eje del perno de actuación.
Breve descripción de los dibujos
Lo que precede, así como otros rasgos y ventajas de la invención resultarán evidentes al considerar la descripción detallada en relación con los diversos dibujos, en los que:
la figura 1 es una vista en perspectiva de un conjunto de portaherramientas de acuerdo con la presente invención;
la figura 2 es una vista en perspectiva ensamblada de un conjunto de portaherramientas de acuerdo con la presente invención montado dentro de una ranura en una máquina-herramienta;
la figura 3 es una vista lateral del perno de actuación y de la tuerca de actuación;
la figura 3A es una modificación del segmento indicado por la flecha 3A en la figura 3;
la figura 4 es una vista en sección a lo largo de las flechas "4-4" de la figura 2 ilustrando el aparato en la posición bloqueada;
la figura 5 es una vista en sección de la espiga del portaherramientas tomada a lo largo de las flechas "5-5" de la figura 1;
la figura 6 es una vista en sección similar a la de la figura 4, pero mostrando sin embargo la disposición con el perno de actuación en la posición levantada no bloqueada para expulsar el portaherramientas del miembro de soporte de la herramienta;
la figura 7 ilustra una porción modificada de la sección indicada por la flecha 7 en la figura 6;
la figura 8 es una vista superior de la espiga del portaherramientas tomada a lo largo de las flechas "8-8" en la figura 5;
la figura 9 es una vista de la espiga del portaherramientas similar a la figura 8 pero modificada para mostrar rasgos diferentes;
la figura 10 es una vista en sección tomada a lo largo de la flecha 10-10 en la figura 4;
la figura 11 es un bloque que se puede montar sobre una máquina-herramienta y que incorpora la presente invención; y
la figura 12 es una vista en perspectiva de una pieza bruta de portaherramientas que no ha sido mecanizada todavía para ningún uso particular.
Descripción de la realización preferida
Las figuras 1 y 2 ilustran vistas en perspectiva de la presente invención en una disposición despiezada y una posición ensamblada, respectivamente. En general, el aparato 10 se compone de un miembro de soporte de herramienta 15, un perno de actuación 20 y un portaherramientas 25 que tiene una espiga 30, que puede ser tubular con una forma cónica. Sin embargo, la presente invención se destina a sujetar la espiga 30 dentro del taladro 40 del miembro de soporte de la herramienta 15 y, por consiguiente, la espiga 30 y el taladro 40 pueden tener cualquier número de formas diferentes, incluida la cilíndrica, cuadrada, rectangular, triangular y troncocoidal, suficientes para acomodar el perno de actuación 20 aquí descrito. Adicionalmente, la espiga 30 puede ajustarse por interferencia dentro del taladro 40.
El portaherramientas 25 puede tener una porción de soporte 26 con un receptáculo 27 para recibir una pieza postiza de corte (no mostrada) en su interior. Sin embargo, el portaherramientas 25 es presentado con fines ilustrativos únicamente y, como se dirá más adelante, la espiga 30 de la presente invención puede usarse con una cualquiera de las diversas configuraciones unidas a la espiga. Por consiguiente, el término "portaherramientas" aquí usado debería abarcar todas las configuraciones sujetas al miembro de soporte de la herramienta 15 a través de la espiga 30.
El miembro de soporte de la herramienta 15 tiene una superficie dirigida hacia delante 35 y un taladro 40 a lo largo de un eje longitudinal L. La superficie 35 puede coincidir con una superficie de tope posterior opuesta 45 en el portaherramientas 25 y estas superficies pueden ser, entre otras formas, cónicas o planares, para ponerse en contacto mutuo por coincidencia. El taladro 40 se extiende por detrás de la superficie dirigida hacia delante 35 para recibir la espiga de portaherramientas tubular 30 del portaherramientas 25.
El perno de actuación 20 se posiciona en el miembro de soporte de la herramienta 15 a lo largo de un eje radial R1, que es radial al eje longitudinal L, para bloquear el portaherramientas 25 en el miembro de soporte de la herramienta 15 o para eyectar el portaherramientas 25 del miembro de soporte de la herramienta 15. El perno de actuación 20 se posiciona dentro de un pasillo 50 que se extiende a través del miembro de soporte de la herramienta 15 a lo largo del eje radial R1, definiendo así una primera abertura 55 y una segunda abertura 60 dentro del miembro de soporte de la herramienta 15 en el que la segunda abertura 60 es directamente opuesta a la primera abertura 55.
La figura 2 ilustra el portaherramientas 25 sujeto dentro del miembro de soporta de la herramienta 15. Como se dirá más adelante, el miembro de soporte del portaherramientas 15 puede sujetarse dentro de una ranura 400 en una máquina-herramienta 405.
Como se ha ilustrado en la figura 3, el perno de actuación 20 tiene un primer extremo 22 y un segundo extremo 24. En el primer extremo 22 hay un segmento de bloqueo del perno 65 que tiene una superficie de bloqueo del perno 70. Una tuerca de actuación 75 está fijada rotativamente dentro del miembro de soporte de la herramienta 15 y sujeta a rosca con el segundo extremo 24 del perno de actuación 20. La tuerca de actuación 75 tiene un segmento de bloqueo de la tuerca 80 con una superficie 85 de bloqueo de la tuerca. La rotación del perno de actuación 20 en una dirección de bloqueo, indicada por ejemplo por la flecha T en la figura 1, hace que la tuerca de actuación 75 sea atraída hacia el primer extremo 22 del perno, apretando así la superficie de bloqueo de la tuerca 85 y la superficie de bloqueo del perno 70 para encajar las superficies bloqueables sobre el portaherramientas. El segundo extremo 24 del perno de actuación 20 tiene roscas 125 que encajan por coincidencia con las roscas 130 de la pared interior de un taladro 135 que se extiende a través de la tuerca de actuación 75. El perno de actuación 20 tiene una cabeza de perno de actuación 140 con una cavidad 145, que puede ser hexagonal, extendiéndose en su interior para recibir una herramienta con el fin de girar el perno de actuación 20. Como alternativa, sería aceptable cualquier configuración que recibiese una herramienta para girar el perno de actuación 20 y tales configuraciones son bien conocidas por los expertos en el diseño de elementos de fijación. Adicionalmente, en vez de girar el perno, el mismo puede fijarse rotacionalmente y la tuerca de actuación se puede girar usando una tuerca apropiada que esté diseñada para permitir tal rotación.
La figura 4 ilustra el perno de actuación 20 y la tuerca de actuación 75 en una posición bloqueada para sujetar el portaherramientas 25 dentro del miembro de soporte de la herramienta 15. La primera abertura 55 y la segunda abertura 60 del miembro de soporte 15 proporcionan soporte lateral al perno de actuación 20 y a la tuerca de actuación 75, respectivamente, y permiten un movimiento limitado de la tuerca de actuación 75 y del perno de actuación 20 a lo largo del eje radial R1. Convendría hacer notar que ni el perno de actuación 20 ni la tuerca de actuación 75 se unen a rosca con la primera abertura 55 o la segunda abertura 60 del miembro de soporte de la herramienta 15. Debido a esto, cuando se extrae del miembro de soporte de la herramienta 15 la espiga 30 del portaherramientas 25, lo que puede ocurrir cuando el aparato se encuentra en el estado no bloqueado, el perno de actuación 20 y la tuerca de actuación 75 pueden moverse entonces libremente a lo largo del eje radial R1. Permitiendo este movimiento, cuando se posiciona el portaherramientas 25 dentro del miembro de soporte de la herramienta 15 y se gira el perno de actuación 20 en la dirección de bloqueo, la tuerca de actuación 75 es llevada hacia el primer extremo 22 del perno de actuación 20 y las superficies bloqueables 90, 95 de la espiga 30 se acoplan con fuerzas iguales.
Como el perno 20 y la tuerca 75 son libres de deslizarse en las aberturas 55, 60 cuando no está inserto el portaherramientas 25 en el miembro de soporte de la herramienta 15, de hecho, el perno 20 no podría deslizarse fuera del miembro de soporte de la herramienta 15. Como se ha ilustrado en la figura 4, la primera abertura 55 tiene un primer diámetro D1 de brida de abertura y un primer diámetro más pequeño D2 de perno de abertura para definir un espaldón 100 que viene a cooperar con el espaldón 105 de una brida 110 en el primer extremo 22 del perno de actuación 20 limitando de este modo el movimiento descendente indicado por la flecha DN a lo largo del eje R1 del perno de actuación 20 y la tuerca de actuación 65. De una manera similar, la segunda abertura 60 tiene una segunda anchura de tuerca de abertura D3 y una anchura D4 que definen un espaldón 115 para que venga a cooperar con un espaldón correspondiente 120 de la tuerca de actuación 75 limitando de este modo el movimiento ascendente indicado por la flecha UP a lo largo del eje R1 del perno de actuación 20 y la tuerca de actuación 75.
Para avanzar la tuerca de actuación 75 sobre el perno de actuación 20 es necesario, cuando es girado el perno de actuación 20, retener rotacionalmente la tuerca de actuación 75. De acuerdo con una realización, como se ha ilustrado en la figura 1, la tuerca de actuación 75 puede tener una forma cuadrada. Adicionalmente, la tuerca 75 puede tener cualquier otra forma no circular u otra forma poligonal. La segunda abertura 60 proporciona una cavidad que se adapta a la forma de la tuerca de actuación 75 fijando así rotacionalmente la tuerca de actuación 75 dentro de la segunda abertura 60. De esta manera, cuando se gira el perno de actuación 20, la tuerca de actuación fijada rotacionalmente 75 sólo se moverá linealmente a lo largo del eje radial R1.
La figura 5 ilustra una vista en sección transversal del portaherramientas 25 y será usada en conjunción con la figura 4 para resaltar rasgos de la espiga 30. La espiga 30 es adyacente a/y se conecta a la superficie de tope dirigida hacia atrás 45 y se extiende por detrás del extremo anterior del portaherramientas 28 sobre el que se puede montar una herramienta de corte u otra configuración. La espiga 30, como ya se ha dicho, tiene una primera superficie bloqueable de portaherramientas 90 y una segunda superficie bloqueable de portaherramientas 95. Estas superficies son definidas por perforaciones 150, 155 en emplazamientos circunferencialmente espaciados que se extienden a través de la pared 32 de la espiga.
Volviendo a la figura 4, que muestra el aparato en la posición bloqueada, cuando es apretado el perno de actuación 20, la superficie de bloqueo 70 del perno de actuación 20 es empujada contra la primera superficie bloqueable del portaherramientas 90 y la superficie de bloqueo 85 de la tuerca de actuación 75 es empujada contra la segunda superficie bloqueable del portaherramientas 95 para empujar la espiga 30 dentro del miembro de soporte de la herramienta 15.
Por comodidad, se hará referencia a una mitad delantera 160 y una mitad trasera 165 del perno de actuación 20, como se ha ilustrado en la figura 4.
Todas la fuerzas impuestas por el perno de actuación 20 y la tuerca de actuación 75 sobre la espiga 30 durante la operación de bloqueo son aplicadas por detrás del eje radial R1. En la mitad delantera 160 del perno de actuación 20, existe una holgura C1 entre la superficie de bloqueo 70 del perno de actuación 20 y la perforación 150 y, adicionalmente, existe una holgura C2 entre la superficie de bloqueo 85 de la tuerca de actuación 75 y la perforación 155. De esta manera, las fuerzas opuestas por el perno de actuación 20 y la tuerca de actuación 75 en la posición bloqueada empujan la espiga 30 hacia la mitad trasera 165 del perno de actuación 20.
Volviendo brevemente a la figura 3, el perno de actuación 20 incluye además un segmento de liberación 170 con una superficie de liberación 175 para aplicar a tope y empujar hacia delante una superficie liberable 185 (figura 4) de la espiga 30 con el fin de expulsar la espiga de portaherramientas 30 del miembro de soporte 15. El segmento de liberación 170 está dispuesto entre el primer extremo 22 y el segundo extremo 24 del perno de actuación 20. La superficie de liberación 175 puede ser un alojamiento dentro de la espiga 21 del perno 20 y ese alojamiento puede ser cóncavo. Adicionalmente, la superficie de liberación 175 puede tener una forma generalmente cónica.
Como se ha ilustrado en la figura 3A, que muestra una parte 3A resaltada en la figura 3 pero modificada, se debería comprender que el segmento de liberación 170 puede tener una superficie de liberación 176 que se proyecta desde la espiga 21 del perno de actuación 20 para constituir una superficie en saliente que puede ser convexa. Tal superficie convexa puede actuar contra una superficie lineal en el portaherramientas para constituir un punto de contacto. Aunque se prefiere tener contacto entre la superficie liberable 185 del portaherramientas 25 y la superficie de liberación 176 del perno 20 a lo largo de una línea, es posible tener un punto de contacto o área de contacto y las disposiciones que proporcionan tal contacto están comprendidas en el ámbito de la presente invención.
Se debería hacer notar en la figura 4 que, cuando se encuentra el aparato en la posición bloqueada, la superficie de liberación 175 se posiciona junto a un segmento sobresaliente 180 del portaherramientas 25. El segmento sobresaliente 180 tiene una superficie liberable 185. Sin embargo, no hay contacto entre estas partes. Como se ha ilustrado en la figura 6, donde el aparato está en la posición no bloqueada, después de haber girado el perno de actuación 20 en la dirección de desbloqueo, la tuerca de actuación 75 se aleja del primer extremo 22 del perno de actuación 20 hasta que las superficies de bloqueo 70, 85 de la tuerca de actuación 75 y el perno de actuación 20, respectivamente, liberan la primera superficie bloqueable de portaherramientas 90 y la segunda superficie bloqueable de portaherramientas 95 de la espiga 30. En consecuencia, la espiga 30 ya no es retenida por el perno de actuación 20 y la tuerca de actuación 75.
Para facilitar la retirada del portaherramientas 15 del miembro de soporte de la herramienta 15, la espiga del portaherramientas 30, como se ilustra mejor en la figura 1, tiene un par de superficies planas 33, 34 en la parte superior de la espiga 30 y un par similar de superficies planas (no mostradas) en la parte inferior de la espiga 30. Estas superficies planas proporcionan holgura y permiten una menor distancia entre el perno 20 y la tuerca 75 para retirar el portaherramientas 25 del miembro de soporte de la herramienta 15. Esto permite también un diseño más compacto ya que el perno 20 y la tuerca 75 pueden operar con una distancia más pequeña entre ellos.
No es raro que la espiga 30 del portaherramientas 25 permanezca encajada por fricción dentro del miembro de soporte de la herramienta 15 incluso después de haber liberado el bloqueo positivo proporcionado por el perno de actuación 20 y la tuerca de actuación 75. En estas circunstancias, es necesario desplazar positivamente el portaherramientas 25 hacia la mitad delantera 160 del perno de actuación 20 para liberar el portaherramientas 25 del miembro de soporte de la herramienta 15. Como se ha ilustrado en la figura 6, cuando se gira suficientemente el perno de actuación 20, la superficie de liberación 175 del perno de actuación 20 viene a cooperar con la superficie liberable 185 del portaherramientas 25 para desplazar positivamente el portaherramientas 25 hacia la mitad delantera 160 del perno de actuación 20. Después de tal desplazamiento, el portaherramientas 20 está suficientemente suelto dentro del miembro de soporte de la herramienta 15 para que pueda se retirado manualmente del miembro de soporte de la herramienta 15.
Como ya se ha dicho anteriormente, el perno de actuación 20 y la tuerca de actuación 75 no son retenidos axialmente por el miembro de soporte de la herramienta 15 a lo largo del eje radial R1. Por consiguiente, es necesario retener axialmente la tuerca de actuación 75 con el fin de que el perno de actuación 20 pueda moverse hacia arriba y empujar el portaherramientas 25 desde el miembro de soporte de la herramienta 15. Hay diferentes mecanismos disponibles para ejecutar esta tarea.
Primeramente, como se ha ilustrado en la figura 2, es común el montaje de tal miembro de soporte de herramienta 15 dentro de la ranura 400 (en vista transparente) en una máquina-herramienta 405 (en vista transparente). El miembro de soporte de la herramienta 15 se sujeta dentro de la ranura 400 usando una cualquiera de las técnicas convencionales conocidas por los expertos en mecanización. Cuando se monta el miembro de soporte de la herramienta 15 con tal ranura 400, la tuerca de actuación es bloqueada físicamente por la superficie inferior 410 de la ranura 400 impidiendo de este modo el movimiento axial de la tuerca de actuación (no mostrada) más allá del límite del miembro de soporte de la herramienta 15.
Como alternativa, según se ha ilustrado en la figura 7 que es una parte del miembro de soporte de herramienta 15 resaltada por la flecha 7 en la figura 6 con ciertos detalles modificados, es totalmente posible prever una tuerca de actuación 200 que tenga un alojamiento ranurado 205 en un lado en el que se aplica un pasador de retención 210 que se extiende dentro del miembro de soporte de la herramienta 15 y se pone en contacto con el lado del alojamiento 205 para limitar el recorrido axial de la tuerca de actuación 200.
La tuerca de actuación 200 puede ser no circular de forma que sea retenida en rotación cuando se pone dentro de una abertura coincidente en el miembro de soporte de la herramienta 15. Utilizando un pasador 210 similar al ilustrado en la figura 7 se permitiría un movimiento axial limitado y la tuerca de actuación 200 podría tener una configuración cilíndrica. Por consiguiente, el pasador 210 puede desempeñar una doble función de limitar el recorrido axial de la tuerca de actuación y limitar simultáneamente la rotación de la tuerca de actuación 200.
La figura 8 ilustra una vista superior de la espiga 30 a lo largo de las flechas "8-8'" en la figura 5. Con fines ilustrativos, el eje radial R1 se extiende fuera de la página y está ilustrado como un punto dentro de la perforación 150. Un tercer eje R2 es perpendicular al eje radial R1 y al eje longitudinal L. La superficie de bloqueo 70 del perno de actuación 20 está representada en vista transparente. La superficie de bloqueo 70 coopera con la primera superficie bloqueable de portaherramientas 90 de la espiga 30 como se muestra por el sombreado CH. La porción cogida de la superficie bloqueable 90 se pone en contacto con la superficie de bloqueo 70 del perno de actuación 20 desde un emplazamiento situado por detrás del eje radial R2 para definir una superficie de contacto que forma un ángulo C de entre 5 y 80 grados en el que el ángulo preferido está comprendido entre 50 grados y 60 grados. Como se ilustra en la figura 8, esta superficie de contacto está con preferencia ligeramente sesgada por detrás del eje R2 en un ángulo D, que puede tener un valor comprendido entre 1 grado y 30 grados.
Si bien lo que se ha ilustrado son detalles de la primera superficie bloqueable de portaherramientas 90 al ser cogida por el perno de actuación 20, se debería apreciar que la segunda superficie bloqueable de portaherramientas 95 (figura 4) es idéntica y la superficie de bloqueo de la tuerca 85 se pondrá en contacto con la segunda superficie de bloqueo del portaherramientas 95 del mismo modo y a lo largo del mismo ángulo.
Una ranura 220 se extiende por detrás de la perforación 150 y atraviesa completamente la espiga 30 para permitir la inserción de la espiga 30 alrededor del perno de actuación 20 y de la tuerca de actuación 75 dentro del miembro de soporte de la herramienta 15. Adicionalmente, la ranura 220 puede permitir que el lado 225 y el lado 230 de la espiga 30 se expandan radialmente hacia fuera a lo largo del eje R2 a la vez que la espiga 30 es empujada en dirección de la parte posterior mientras que el portaherramientas 25 es bloqueado dentro del miembro de soporte de la herramienta 15. Esta expansión puede ser útil cuando los lados 225, 230 de la espiga 30 deben expandirse hacia fuera para ponerse en contacto con el taladro 40 (figura 1) del miembro de soporte del portaherramientas 15. Sin embargo, cuando se instala la espiga 30 en el taladro 40 del miembro de soporte de la herramienta 15 con un ajuste de interferencia, tal expansión puede no ser necesaria.
Una ranura idéntica a la ranura 220 está presente en el lado opuesto de la espiga 30 y la misma explicación presentada para la ranura 220 es válida para esa ranura.
La anchura de la ranura 220 y la ranura opuesta en la espiga 30 pueden modificarse en conjunción con la anchura del perno de actuación 20 y la anchura de la tuerca de actuación 75 para poder montar el portaherramientas 25 dentro del miembro de soporte de la herramienta 15 en una sola dirección.
Cuando se instala la espiga 30 dentro del taladro 40 con un ajuste de interferencia, la cantidad de interferencia radial debería estar comprendida entre 0,0002-0,0010 pulgadas y con preferencia entre 0,004-0,008 pulgadas.
Dado que el perno de actuación 20 es girado para el bloqueo, la superficie de bloqueo 70 del perno de actuación 20 se extiende alrededor de la periferia del perno 20. Por consiguiente, la superficie de bloqueo 70 forma un cono que tiene una línea central alrededor del eje del perno R1.
Por otro lado, como la tuerca de actuación 75 no gira, solamente una parte del perímetro del perno de actuación 20 debe tener una superficie de bloqueo 85. Sin embargo, por comodidad y para impedir un posicionamiento incorrecto de la tuerca 75, las superficies de bloqueo 85 puede extenderse alrededor del perímetro del perno 20.
Las superficies de bloqueo 70 y 85 son generalmente de forma cónica y tienen una línea central común a lo largo del eje R1. Esto permite que la superficie de bloqueo 70 se aplique en su totalidad con la primera superficie bloqueable de portaherramientas 90 de la espiga 30, que tiene una forma cónica coincidente. Tal disposición permitirá fuerzas relativamente elevadas entre la superficie de bloqueo y la primera superficie bloqueable de portaherramientas 90 ya que la fuerza generada se distribuirá sobre el área de contacto entre las dos superficies. Este mismo concepto es válido para la segunda superficie bloqueable de portaherramientas 95 así como con respecto a la superficie de cuña de bloqueo 85.
En la posición bloqueada las líneas centrales de las superficies de bloqueo 70, 85 del perno 20 y la tuerca 75 son coaxiales con la línea central CN de la primera y segunda superficies bloqueables de portaherramientas 90, 95. Como cada una de estas superficies son definidas por un cono coincidente, esto proporciona alineamiento radial de la espiga 30 dentro del miembro de soporte de la herramienta 15 alrededor del eje longitudinal L.
Tal ajuste radial puede ejecutarse también mediante el uso de un cono en el perno de actuación y una superficie de cuña planar en la tuerca de actuación, que no tiene una forma cónica, pero que se adapta a una superficie coincidente de la superficie bloqueable asociada de la espiga.
La figura 9 ilustra un portaherramientas 25 idéntico al ilustrado en la figura 8 pero se usará para describir el rasgo liberador del portaherramientas del presente aparato. Igual que en el figura 8, el eje radial R1 ha sido indicado como un punto y un tercer eje rotulado R2 se extiende en una dirección perpendicular al eje radial R1 y al eje longitudinal L. La superficie de liberación 175 del segmento de liberación 170 del perno de actuación 20 están ilustradas en vista transparente.
Prestando atención a la figura 5, la superficie de liberación 185 de la sección sobresaliente 180 en el portaherramientas 25 se compone de un canal 235 que puede tener un radio constante extendido a través de la pared 32 de la espiga 30 y localizado por delante del eje CN.
El canal 235 y la superficie liberable 185 con su relación a una cuña de liberación 175 del perno de actuación 20 está ilustrado también en la figura 10 que es una vista en sección transversal a lo largo de las líneas 10-10'' de la figura 4. No obstante, convendría hacer notar que la figura 10 ilustra estas superficies separadas una de otra. Se debería ver claramente que el radio exterior R3 del segmento de liberación 175 es más pequeño que el radio R4 que la superficie liberable 185 del canal 235 de manera que cuando es apretado el perno de actuación 20 la tuerca de actuación 75 se mueve hacia arriba y el segmento de liberación 175 se mueve directamente contra la superficie liberable 185 del canal 235 proporcionando de este modo una línea de contacto 237 contra el canal 235 para eyectar el portaherramientas 25.
Prestando atención a las figuras 3 y 4, la superficie de bloqueo 70 del perno de actuación 20 forma un ángulo A con el eje radial R1. La importancia del ángulo A puede estar comprendida entre 10 y 60 grados, con un ángulo preferido de 30 grados. La superficie de bloqueo 85 de la tuerca de actuación 75 forma un ángulo similar A con el eje radial R1. Igualmente, la primera superficie bloqueable de portaherramientas 90 y la segunda superficie bloqueable de portaherramientas 95, ilustradas en la figura 4, forman el mismo ángulo A con el eje radial R1, que es coaxial con la línea central CN (figura 5) estando sujeta la espiga 30 dentro del miembro de soporte de la herramienta 15.
Prestando atención a las figuras 3 y 6, la superficie liberable 175 del segmento de liberación 170 forma un ángulo B con el eje radial R1. El ángulo puede tener una importancia comprendida entre 10 y 60 grados y un ángulo preferido de 30 grados. Adicionalmente, la superficie liberable 185 del canal 235 del portaherramientas 25 (figura 5) forma el mismo ángulo B con el eje radial R1.
El miembro de soporte del portaherramientas 15 descrito hasta aquí es un miembro de espiga cuadrada apropiado para montarse en una ranura de una máquina-herramienta. Prestando atención a la figura 11, se deberá apreciar que, el diseño de la presente invención puede incorporarse, con pequeñas modificaciones, en un bloque 500 utilizando el mismo perno de actuación 20 y tuerca de actuación (no mostrada) que se ha descrito anteriormente. El bloque 50 puede montarse directamente con la cara del husillo de la máquina-herramienta usando pernos que se extenderían a través de agujeros de pernos de montaje 505, 510 y dentro de la cara. Un portaherramientas 25 se montaría en el bloque 500 del mismo modo que se monta el portaherramientas 25 dentro del miembro de soporte de la herramienta 15 anteriormente descrito. La disposición de pasador ilustrada en la figura 7 sería usada dentro del taladro 515 para retener la tuerca de actuación.
El portaherramientas 25 está ilustrado en la figura 1 con un receptáculo 27 destinado a recibir una herramienta de corte. La figura 12 ilustra un objeto identificado generalmente en la industria como un esbozo o pieza bruta de portaherramientas 300 ya que la espiga modular 30 está unida a una gran masa 305 de material sin mecanizar. En la industria del trabajo de los metales es habitual comenzar con una pieza bruta de esta clase y mecanizar la misma en cualquier configuración deseable incluyendo una disposición para recibir una herramienta de corte como se ha ilustrado en la figura 1.
Sin embargo, la posibilidad de mecanizar tal pieza en bruto es limitada y es habitual mecanizar tal pieza en bruto para recibir una herramienta de corte estacionaria, una herramienta de corte rotativa o mecanizar tal pieza en bruto para actuar como un acoplamiento para una pieza de extensión u otro portaherramientas. Por consiguiente, se debería comprender que la presente invención no se limita a un portaherramientas sobre una espiga sino que puede extenderse a cualquier dispositivo para operaciones de trabajo de los metales que utilice una espiga 30 similar a la ilustrada en la figura 1.
Si bien la espiga 30 y el taladro 40 del miembro de soporte de herramienta 15 asociado han sido ilustrados con forma tubular, la invención no debería limitarse a tal forma.
Aunque se usó el perno de actuación 20 para eyectar el portaherramientas 25 del miembro de soporte 15, se deberá comprender que, con pequeñas modificaciones, la tuerca de actuación 75 podría tener en la alternativa un segmento de liberación 175 similar al ilustrado con el perno de actuación 20.
Finalmente, aunque este aparato es ideal para pequeñas herramientas, eso no debería constituir una limitación para su uso y se deberá comprender que este aparato sería funcional para su uso con un portaherramientas de cualquier tamaño o estilo.

Claims (10)

1. Aparato para el mantenimiento liberable de un portaherramientas (25) con una espiga (30) que tiene superficies bloqueables y una superficie liberable, aparato que comprende:
un miembro de soporte de herramienta (15) que tiene una superficie dirigida hacia delante (35) y un taladro (40) a lo largo de un eje longitudinal (L), en el que el taladro (40) intersecta la superficie dirigida hacia delante (35) y se extiende por detrás de ella para recibir la espiga (30) del portaherramientas (25);
un perno de actuación (20) posicionado dentro del miembro de soporte de la herramienta (15) a lo largo de un eje radial (R1) en relación con el eje longitudinal (L) y que tiene un primer extremo (22) con un segmento de bloqueo del perno (65) que tiene una superficie de bloqueo del perno (70);
una tuerca de actuación (75) fijada rotativamente dentro del miembro de soporte de la herramienta (15), que se sujeta a rosca con un segundo extremo (24) del perno de actuación (20) y que tiene un segmento de bloqueo de tuerca (80) que presenta una superficie de bloqueo de tuerca (88);
en el que la rotación del perno de actuación (20) en una dirección de bloqueo hace que la superficie de bloqueo de la tuerca (88) y la superficie de bloqueo del perno (70) sean atraídas una con relación a otra para ponerse en contacto con las superficies bloqueables del portaherramientas y bloquear el portaherramientas dentro del miembro de soporte de la herramienta (15);
en el que la superficie de bloqueo del perno (70) se extiende alrededor de la periferia del perno de actuación (20) y forma un cono que tiene una línea central alrededor del eje R1 del perno de actuación (20).
2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la superficie de bloqueo (70, 85) del segmento de bloqueo (65, 80) forma un ángulo (A) con el eje radial (R1) de entre 10-60º.
3. Aparato de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la superficie de bloqueo (70, 85) del segmento de bloqueo (65, 80) forma un ángulo (A) con el eje radial (R1) de aproximadamente 30º.
4. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el perno de actuación 20 se posiciona dentro de un pasillo (50) que se extiende a través del miembro de soporte de la herramienta (15) a lo largo del eje radial (R1) definiendo de este modo una primera abertura (55) y una segunda abertura (60) dentro del miembro de soporte (15) y directamente opuestas entre sí.
5. Aparato de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la primera abertura (55) y la segunda abertura (60) constituyen un soporte lateral para el perno de actuación (20) y la tuerca de actuación (75), respectivamente, y permiten el movimiento de deslizamiento de la tuerca (75) y del perno (20) a lo largo del eje radial, permitiendo de este modo que la tuerca (75) y el perno (20) sujeten la espiga (30) del portaherramientas (25) con fuerzas iguales.
6. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la tuerca de actuación (75) es retenida axialmente dentro del pasillo (60).
7. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la tuerca de actuación (75) es retenida rotacionalmente dentro del pasillo (60).
8. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que se monta un portaherramientas (25) en el taladro (40) del miembro de soporte de la herramienta (15), comprendiendo el portaherramientas una espiga (30) adyacente/y conectada a una cara de tope dirigida hacia atrás (45), teniendo la espiga (30) un par de segmentos bloqueables son superficies bloqueables (90, 95) definidas por perforaciones (150, 155) en emplazamientos espaciados circunferencialmente y que pueden ponerse en contacto con los segmentos de bloqueo del perno y la tuerca.
9. Portaherramientas de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la superficie bloqueable (90, 95) tiene la forma de un cono y en el que el cono tiene una línea central (CN).
10. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el perno de actuación (20) incluye además un segmento de liberación (170) que tiene la superficie de liberación (175) para venir a cooperar y empujar hacia delante una superficie liberable (185) de la espiga (30) con el fin de eyectar la espiga del portaherramientas (30) del miembro de soporte de la herramienta (15).
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