ES2290084T3 - Mandril de sujecion para sujetar herramientas mediante asiento por contraccion. - Google Patents

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Abstract

Mandril de sujeción para sujetar herramientas mediante asiento por contracción, que comprende un cuerpo de mandril (12) que presenta un tramo de longitud (13) con un alojamiento central (14) dotado de una superficie de sujeción para enchufar y alojar en el mismo la herramienta (11) a sujetar con su vástago (17), presentando el tramo de longitud (13) varios segmentos (19) dispuestos a distancia uno de otro en dirección periférica y separados uno de otro por espacios libres (18) presentes entre ellos, cuyos segmentos discurren sustancialmente paralelos al eje y forman la superficie de sujeción con sus superficies periféricas interiores (20), estando formados los espacios libres (18) por hendiduras radiales que están abiertas hacia el alojamiento (14), considerado en dirección radial, y que presentan una profundidad importante en dirección radial, y una parte de casquillo (30) que rodea por fuera a los segmentos (19), visto en dirección radial, caracterizado porque los segmentos (19) son partede un inserto (40) introducido en la parte de casquillo (30) del cuerpo de mandril (12), en el que todas las hendiduras radiales entre los segmentos (19) del inserto (40) están abiertas hacia ambas direcciones radiales.

Description

Mandril de sujeción para sujetar herramientas mediante asiento por contracción.
La invención se refiere a un mandril de sujeción para sujetar herramientas mediante asiento por contracción de la clase citada en el preámbulo de la reivindicación 1.
Se conoce un mandril de sujeción de la clase citada al principio por el documento WO-A-02/051571, que ha de tenerse en cuenta según el artículo 54 (3) y (4) CPE y solamente en la medida en que está cubierto por el documento de prioridad DE-A-10065383 A1. En este mandril de sujeción los segmentos no son parte de un inserto introducido en la parte de casquillo del cuerpo del mandril, en el que todas las hendiduras radiales entre los segmentos del inserto están abiertas hacia ambas direcciones radiales.
Asimismo, se conoce un mandril de sujeción (US-A 5 311 654) en el que el cuerpo del mandril presenta un tramo de longitud con un alojamiento central dotado de una superficie de sujeción para enchufar y alojar en él la herramienta a sujetar con su vástago cilíndrico. El alojamiento está constituido por un taladro central de dimensión axial relativamente larga que está unido con un canal central practicado en la parte restante del cuerpo del mandril, debiendo servir este taladro al mismo tiempo también para conducir a su través un medio lubricante y/o refrigerante. A este fin, en la zona del taladro central están practicadas varias ranuras longitudinales de pequeña profundidad que están dispuestas a distancias angulares iguales de una a otra en dirección periférica y a través de las cuales se conduce el medio lubricante y/o refrigerante hacia delante a lo largo del vástago de la herramienta sujeta hasta la parte libremente sobresaliente de esta herramienta. En este mandril de contracción, para iniciar la fijación por contracción, se calienta desde fuera el tramo de longitud que contiene el taladro central, de modo que este tramo se dilata radialmente bajo el calentamiento con acompañamiento de un ensanchamiento radial del taladro central que forma la superficie de sujeción. Debido a la sección transversal relativamente grande del material del tramo de longitud, éste tiene tan sólo una tasa de dilatación relativamente pequeña. El grado de ensanchamiento radial del taladro central es relativamente pequeño. Esto requiere que los vástagos de las herramientas a sujetar de esta manera sean mecanizados y dimensionados con mucha exactitud en concordancia con el poder de ensanchamiento del taladro de sujeción central del mandril de sujeción. Por este motivo, las tolerancias para los diámetros de las herramientas son muy estrechas. Según las circunstancias, para alcanzar el ensanchamiento correspondientemente suficiente el tiempo de actuación del calor y/o la cantidad de calor durante el calentamiento del tramo de longitud del mandril de sujeción son relativamente grandes. A continuación del calentamiento y la introducción de la herramienta, se produce por efecto del enfriamiento subsiguiente una contracción del tramo de longitud del cuerpo del mandril con acompañamiento de un estrechamiento y sujeción radiales del vástago cilíndrico de la herramienta en la zona del taladro central.
La invención se basa en el problema de crear un mandril de sujeción de la clase citada al principio que presente una elevada tasa de dilatación con un mayor ensanchamiento acompañante del diámetro de sujeción, con lo que las tolerancias para el vástago de las herramientas a sujetar pueden ser mayores.
El problema se resuelve según la invención en un mandril de sujeción de la clase citada al principio por medio de las características de la reivindicación 1. Otras características especiales de la invención y ejecuciones correspondientes a ellas se desprenden de las reivindicaciones subordinadas. Mediante la configuración según la invención es posible durante el calentamiento que el tramo de longitud que contiene el alojamiento central se ensanche en mayor medida con una tasa de dilatación incrementada y que el diámetro efectivo para la dilatación sea mayor. Se obtiene un ensanchamiento mayor del diámetro de sujeción. Esto tiene la ventaja de que la tolerancia del vástago para las herramientas a sujetar puede ser mayor. Según las circunstancias, se pueden reducir también el tiempo de actuación y/o la cantidad de calor que son necesarios para calentar el tramo de longitud del mandril de sujeción. No obstante, el mandril de sujeción es sencillo y barato.
Otros detalles y ventajas de la invención se desprenden de la descripción siguiente.
Se explica seguidamente la invención con más detalle haciendo referencia a ejemplos de realización mostrados en los dibujos. Muestran:
La figura 1, una vista en perspectiva esquemática de un mandril de sujeción sin herramienta introducida según un primer ejemplo de realización,
La figura 2, una sección esquemática del mandril de sujeción a lo largo de la línea II-II de la figura 1, con herramienta introducida,
La figura 3, una sección longitudinal axial esquemática de un mandril de sujeción conforme a un segundo ejemplo de realización,
La figura 4, una sección esquemática a lo largo de la línea IV-IV del mandril de sujeción de la figura 3 con herramienta introducida.
En los dibujos se representa esquemáticamente un mandril de sujeción 10 para sujetar herramientas 11 mediante asiento por contracción, de las cuales solamente es visible el vástago 17 sujeto en el mandril de sujeción 10. El mandril de sujeción 10 presenta un cuerpo de mandril 12 que tiene un tramo de longitud 13 con un alojamiento central 14 que en la figura 1 está abierto hacia el extremo que se encuentra allí a la derecha y que sirve para enchufar y alojar en él la herramienta 11 a sujetar con su vástago 17. El cuerpo 12 del mandril presenta a continuación del tramo de longitud 13 una zona extrema 16 que no tiene mayor importancia para la invención y que puede ser de cualquier configuración. Con esta zona extrema 16 se puede instalar el mandril de sujeción 10 de manera conocida, por ejemplo, en un husillo de trabajo de una máquina herramienta. La zona extrema 16 puede estar configurada también de una manera diferente a la de la representación, según sean las circunstancias presentes por el lado del husillo. Puede estar configurada también, por ejemplo, como un vástago sencillo que sea parte de un mandril de sujeción o que a su vez pueda ser insertado de forma soltable con el cuerpo de mandril 12 en un mandril de sujeción que pueda ser alojado en el husillo de trabajo de una máquina herramienta.
El alojamiento interior 14 que llega hasta una superficie de contacto plana 15 sirve para enchufar y alojar en él la herramienta 11 con su vástago cilíndrico 17 que ha de ser sujetada en el cuerpo 12 del mandril. La herramienta 11 es en principio de cualquier naturaleza. Consiste, por ejemplo, en una fresa o una broca o similar.
En el primer ejemplo de realización de las figuras 1 y 2 el cuerpo 12 del mandril constituye una estructura de una sola pieza. En una configuración especial, el tramo de longitud 13 presenta varios segmentos 19 dispuestos a distancia uno de otro en dirección periférica y separados uno de otro por espacios libres 18 existentes entre ellos. En el ejemplo de realización mostrado están previstos un total de ocho segmentos 19 de la misma clase y ocho espacios libres 18 presentes entre ellos. Los segmentos 19 discurren sustancialmente paralelos al eje y se extiende aquí sobre una longitud axial importante del alojamiento 14 de tal manera que estos segmentos forman el alojamiento 14 y con sus respectivas superficies periféricas interiores 20 forman las superficies de sujeción para sujetar el vástago 17.
Los espacios libres 18 están abiertos en dirección radial hacia el interior del alojamiento 14 y presentan una profundidad importante en dirección radial. Visto en dirección radial de dentro a fuera, se extienden hacia fuera en una medida importante. Los espacios libres 18 están formados por hendiduras radiales cuya anchura medida en dirección periférica es constante en dirección radial en el primer ejemplo de realización de las figuras 1 y 2. Por consiguiente, los distintos segmentos 19 presentan en sección transversal la forma de segmentos de corona circular. La disposición se ha elegido de modo que los segmentos 19 y/o los espacios libres 18 se siguen uno a otro en dirección periférica a distancias angulares periféricas aproximadamente iguales.
El tramo de longitud 13 presenta una parte de casquillo 30 que, visto en dirección radial, rodea por fuera a los segmentos 19. Esta parte de casquillo 30 presenta una sección transversal de pared de dimensión relativamente delgada que tiene una alta tasa de dilatación térmica. En el primer ejemplo de realización de las figuras 1 y 2 esta parte de casquillo 30 forma una sola pieza con los segmentos 19 y, por tanto, está hecha también del mismo material que éstos.
Debido a la configuración del mandril de sujeción según la invención resulta que, al calentar para iniciar la fijación por contracción de la herramienta 11, la parte de casquillo 30 se ensancha radialmente en mayor medida que la que se presenta en mandriles de sujeción comparables conocidos sin segmentos 19 ni espacios libres 18. El diámetro efectivo para la dilatación es mayor. Resulta de manera ventajosa un mayor ensanchamiento del diámetro de sujeción del alojamiento 14, con lo que la tolerancia de los vástagos 17 de las herramientas 11 a sujetar puede ser mayor. Para la alta tasa de dilatación térmica alcanzada es decisiva la sección transversal de pared de dimensión relativamente delgada de la parte de casquillo 30, la cual se consigue mediante una profundidad radial relativamente grande de los espacios libres 8 y una división en segmentos individuales 19 por medio de espacios libres 18 presentes entre ellos, de modo que teóricamente la parte de casquillo 30 da como resultado un anillo relativamente estrecho que se extiende alrededor de los segmentos 19 en dirección periférica y forma una sola pieza con ellos, con lo que, al iniciar primeramente la fijación por contracción mediante calentamiento, esta parte de casquillo 30 experimenta sustancialmente sólo un ensanchamiento radial por dilatación y así se agrandan el diámetro del alojamiento 14 y el diámetro de sujeción formado por las superficies periféricas interiores 20. Además, fluye entonces relativamente poco calor hacia los segmentos 19 y desde éstos hacia el vástago 17 de la herramienta, de modo que, según las circunstancias, se pueden reducir el tiempo para calentar el tramo de longitud 13 y/o la cantidad de calor que se ha de aplicar.
En el segundo ejemplo de realización mostrado en las figuras 3 y 4 se emplean los mismos números de referencia para las partes que corresponden al primer ejemplo de realización, de modo que, para evitar repeticiones, se hace así referencia a la descripción del primer ejemplo de realización.
A diferencia del primer ejemplo de realización, el mandril de sujeción 10 según las figuras 3 y 4 está configurado de modo que los distintos espacios libres 18 entre los segmentos 19 presentan una anchura importante, medida en dirección periférica, siendo ciertamente también los espacios libres 18 unas hendiduras radiales, pero aumentando estas hendiduras de tamaño en dirección radial, considerado de dentro a fuera. Los distintos segmentos 19 presentan en sección transversal la forma de paralelepípedos radialmente orientados.
En el segundo ejemplo de realización los segmentos 19 son parte de un inserto especial 40 que se ha introducido en el tramo de longitud 13 del cuerpo de mandril 12 desde el extremo situado a la derecha en la figura 3. La parte de casquillo 30 que rodea a los segmentos 19 es una parte enteriza del tramo de longitud 13, mientras que, por el contrario, los segmentos 19 actuantes como partes integrantes del inserto 40 constituyen componentes autónomos. El inserto 40 puede consistir de manera ventajosa en un material diferente del material de la parte de casquillo 30 y, por tanto, del tramo de longitud 13 del cuerpo 12 del mandril. Es ventajoso, por ejemplo, que el inserto 40 esté formado de un material con menor conductividad térmica que la de la parte de casquillo 30. Esto tiene la ventaja de que, al calentar para iniciar la fijación por contracción, el calor permanece en lo posible solamente en la parte de casquillo 30 y no fluye, por ejemplo por conducción de calor, hacia los segmentos 19 ni tampoco desde éstos hasta el vástago 17 de la herramienta 11. Asimismo, puede ser ventajoso que el inserto 40 esté formado por un material de pequeño coeficiente de dilatación térmica. Esto tiene la ventaja de que, al calentar la parte de casquillo 30, se aprovecha plenamente la alta tasa de dilatación térmica de ésta y se produce solamente todavía una pequeña dilatación térmica en la zona interior formada por el inserto 40. Como puede apreciarse, en el segundo ejemplo de realización los espacios libres 18 entre los segmentos 19 del inserto 40 están abiertos en dirección radial tanto hacia fuera como hacia dentro con respecto al alojamiento 14. El inserto 40 está unido de preferencia sólidamente con la parte de casquillo 30, por ejemplo mediante soldadura. Como se desprende la figura 3, los segmentos 19 y las superficies de sujeción formadas en sus superficies periféricas interiores 20 se extienden sobre una longitud axial importante, de modo que también vástagos 17 más largos, siempre que esto sea necesario, pueden ser sujetados de forma fiable mediante fijación por contracción. En ambas formas de realización del mandril de sujeción 10 la fijación por contracción de una herramienta 11 se efectúa calentando primero el mandril de sujeción 10 por el lado de su perímetro en la zona del tramo de longitud 13, con lo que la herramienta 11 se introduce con el vástago 17 en el alojamiento 14, ya que debido al calentamiento se ensancha el diámetro efectivo para la sujeción por efecto de la gran tasa de dilatación térmica de la parte de casquillo 30 con un ensanchamiento relativamente grande del diámetro de sujeción, de modo que pueden sujetarse herramientas 11 con mayores tolerancias respecto del diámetro del vástago 17. A continuación, se enfría la parte del tramo de longitud 13 que es decisiva para la sujeción, con una contracción acompañante y con una sujeción radial del vástago 17 dentro del alojamiento 14.

Claims (12)

1. Mandril de sujeción para sujetar herramientas mediante asiento por contracción, que comprende un cuerpo de mandril (12) que presenta un tramo de longitud (13) con un alojamiento central (14) dotado de una superficie de sujeción para enchufar y alojar en el mismo la herramienta (11) a sujetar con su vástago (17), presentando el tramo de longitud (13) varios segmentos (19) dispuestos a distancia uno de otro en dirección periférica y separados uno de otro por espacios libres (18) presentes entre ellos, cuyos segmentos discurren sustancialmente paralelos al eje y forman la superficie de sujeción con sus superficies periféricas interiores (20), estando formados los espacios libres (18) por hendiduras radiales que están abiertas hacia el alojamiento (14), considerado en dirección radial, y que presentan una profundidad importante en dirección radial, y una parte de casquillo (30) que rodea por fuera a los segmentos (19), visto en dirección radial, caracterizado porque los segmentos (19) son parte de un inserto (40) introducido en la parte de casquillo (30) del cuerpo de mandril (12), en el que todas las hendiduras radiales entre los segmentos (19) del inserto (40) están abiertas hacia ambas direcciones radiales.
2. Mandril de sujeción según la reivindicación 1, caracterizado porque las hendiduras presentes entre los segmentos (19) tienen una anchura importante en dirección periférica.
3. Mandril de sujeción según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los segmentos (19) presentan en sección transversal la forma de segmentos de corona circular.
4. Mandril de sujeción según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los segmentos (19) presentan en sección transversal la forma de paralelepípedos radialmente orientados.
5. Mandril de sujeción según la reivindicación 1, caracterizado porque las hendiduras radiales están dimensionadas con una anchura constante en dirección radial.
6. Mandril de sujeción según la reivindicación 1, caracterizado porque las hendiduras radiales aumentan de tamaño en dirección radial de dentro a fuera.
7. Mandril de sujeción según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los segmentos (19) se siguen uno a otro en dirección periférica a distancias angulares periféricas aproximadamente iguales.
8. Mandril de sujeción según la reivindicación 1, caracterizado porque la parte de casquillo (30) presenta una sección transversal de pared de dimensión relativamente delgada.
9. Mandril de sujeción según la reivindicación 1, caracterizado porque el inserto (40) está formado por un material distinto del material de la parte de casquillo (30).
10. Mandril de sujeción según la reivindicación 1, caracterizado porque el inserto (40) está sólidamente unido con la parte de casquillo (30), por ejemplo por soldadura.
11. Mandril de sujeción según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque el inserto (40) está formado por un material de pequeña conductividad térmica.
12. Mandril de sujeción según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el inserto (40) está formado por un material de pequeño coeficiente de dilatación térmica.
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