ES2302759T3 - Portaherramientas para una herramienta que puede girar alrededor de un eje de giro. - Google Patents
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Abstract
Un portaherramientas para una herramienta que puede girar alrededor de un eje de giro, particularmente una taladradora, fresadora o avellanadora, que comprende: un vástago de fijación (1), que presenta en su extremo en el lado de la herramienta una parte de carcasa (7) cerrada de forma anular con una abertura de alojamiento (9) céntrica con respecto al eje de giro (5) para un vástago de sujeción (11) de la herramienta, en el que la abertura de alojamiento (9), por calentamiento de la parte de carcasa (7), particularmente mediante corrientes turbulentas inducidas de forma magnética en la parte de carcasa, se puede ensanchar radialmente hasta una anchura que posibilita la introducción o la extracción del vástago de sujeción (11) de la herramienta y que se puede empotrar en caliente radialmente por refrigeración hasta una anchura que sujeta el vástago de sujeción (11) en ajuste forzado, donde la parte de carcasa (7) comprende medios de aislamiento térmico, que, con el calentamiento de una zona periférica situada radialmente en el exterior (17) de la parte de carcasa (7) disminuyen la capacidad conductora de calor de una zona periférica situada radialmente en el interior (15) de la parte de carcasa (7) en comparación con la zona periférica situada radialmente en el exterior (17), caracterizado porque en la zona periférica situada radialmente en el interior (15) de la parte de carcasa (7) se proporcionan varias escotaduras (19) que disminuyen el corte transversal conductor de calor radial de la parte de carcasa (7), porque la zona periférica situada radialmente en el interior (15) de la parte de carcasa (7) que forma la superficie de cubierta periférica interna de la abertura de alojamiento (9) y la zona periférica situada radialmente en el exterior (17) están unidas entre sí como una pieza y se componen de material unitario, porque las escotaduras se configuran como canales (19) que tienen un recorrido completo en el material de la parte de carcasa (7) esencialmente paralelo con respecto al eje de giro (5) y porque travesaños de material (21) que quedan en dirección periférica entre canales adyacentes contienen una ranura (33) que se extiende entre los canales adyacentes radialmente desde la abertura de alojamiento (9) para el vástago de sujeción (1).
Description
Portaherramientas para una herramienta que puede
girar alrededor de un eje de giro.
La invención se refiere a un portaherramientas
para una herramienta que puede girar alrededor de un eje de giro,
particularmente una taladradora, fresadora o avellanadora.
Se conoce, por ejemplo, a partir del documento
US 5 311 654 cómo sujetar el vástago de sujeción de una taladradora,
fresadora o avellanadora en una abertura de alojamiento céntrica
con respecto a su eje de giro de una parte de carcasa cerrada de
forma anular en ajuste forzado. La parte de carcasa forma el extremo
del lado de la herramienta de un vástago de fijación provisto de
una conexión convencional con el huso en rotación de la
máquina-herramienta del portaherramientas y se puede
ensanchar radialmente por calentamiento, a modo de ejemplo,
mediante corrientes turbulentas inducidas de forma magnética en la
parte de carcasa, hasta una anchura que posibilite la introducción
o extracción del vástago de sujeción de la herramienta. Con el
vástago de sujeción extraído, el diámetro interno de la abertura de
alojamiento del portaherramientas a la temperatura de trabajo de la
máquina-herramienta es ligeramente inferior que el
diámetro externo del vástago de sujeción de la herramienta, de
forma que después del enfriamiento de la parte de carcasa ensanchada
por calentamiento hasta la temperatura de trabajo de la
máquina-herramienta, el vástago de sujeción se
contrae en la parte de carcasa. Las fuerzas de rozamiento
transmitidas en el ajuste empotrado en caliente son suficientemente
grandes para poder transmitir, a pesar de una ausencia de cierre
con arrastre de forma, el par requerido para el proceso de
procesamiento del portaherramientas a la herramienta.
Durante la introducción del vástago de sujeción
en el portaherramientas, la parte de carcasa se puede calentar de
forma suficiente antes de que el vástago de sujeción se exponga a la
fuente de calor. Sin embargo, si el vástago de sujeción se debe
volver a extraer de la parte de carcasa, la parte de carcasa se
tiene que calentar tan rápidamente que la zona de la abertura de
alojamiento se ensanche más rápidamente que el vástago de sujeción
de la herramienta expuesta en este caso del mismo modo a la fuente
de calor. Para la extracción del vástago de sujeción de
portaherramientas convencionales, por tanto, se requieren muchas
veces fuerzas de tracción comparativamente grandes.
Es objetivo de la invención mejorar un
portaherramientas que sujeta el vástago de sujeción de una
herramienta en rotación en un ajuste empotrado en caliente de forma
constructiva de tal modo que la herramienta se pueda volver a
retirar sin problemas del portaherramientas.
La invención se caracteriza por las
características indicadas en la reivindicación 1. La invención parte
de un portaherramientas para una herramienta que puede girar
alrededor de un eje de giro, particularmente una taladradora,
fresadora o avellanadora, que comprende:
Un vástago de fijación que presenta en su
extremo del lado de la herramienta una parte de carcasa cerrada de
forma anular con una abertura de alojamiento céntrica con respecto
al eje de giro para un vástago de sujeción de la herramienta, donde
la abertura de alojamiento se puede ensanchar de forma radial por
calentamiento de la parte de carcasa, particularmente mediante
corrientes turbulentas inducidas de forma magnética en la parte de
carcasa hasta una anchura que posibilite la introducción o
extracción del vástago de sujeción de la herramienta y se puede
contraer radialmente por enfriamiento hasta una anchura que sujeta
el vástago de sujeción en un ajuste forzado.
La parte de carcasa comprende medios
termoaislantes que, con el calentamiento de una zona periférica de
la parte de carcasa situada radialmente en el exterior,
particularmente mediante corrientes turbulentas inducidas de forma
magnética en la parte de carcasa, disminuyen la capacidad de
conducción térmica de una zona periférica situada radialmente en el
interior de la parte de carcasa en comparación con la zona
periférica situada radialmente en el exterior.
Por los medios de aislamiento térmico se
consigue que la zona periférica situada radialmente en el interior,
es decir, la zona de la parte de carcasa más cercana a la superficie
de fijación de la abertura de alojamiento, se caliente menos
rápidamente que la zona periférica de la parte de carcasa situada
radialmente en el exterior más cercana a la fuente de calor
externa. El calentamiento de la zona periférica situada radialmente
en el interior y, por tanto, del vástago de sujeción de la
herramienta, de este modo se ralentiza. Ya que la zona periférica
situada radialmente en el interior y la zona periférica situada
radialmente en el exterior están unidas entre sí de forma fija, las
fuerzas de tracción radiales que se generan durante el
ensanchamiento de la zona periférica situada radialmente en el
exterior también ensanchan la zona periférica situada radialmente
en el interior, de tal forma que el vástago de sujeción de la
herramienta se libera de su ajuste forzado muy rápidamente y sin
calentarse él mismo de forma excesiva.
La parte de carcasa se calienta preferiblemente
con ayuda de una bobina de inducción que la rodea, por la que pasa
corriente alterna, mediante corrientes turbulentas inducidas por
forma magnética en la parte de carcasa. La parte de carcasa se
compone de metal, es decir, un material eléctricamente conductor, y
preferiblemente también es magnéticamente conductor para concentrar
en la misma el flujo magnético de la bobina de inducción. En la
zona periférica situada radialmente en el interior de la parte de
carcasa se proporcionan varias escotaduras que disminuyen el corte
transversal conductor de calor radial de la parte de carcasa. Estas
escotaduras no solamente disminuyen el corte transversal conductor
de calor, sino que también disminuyen el corte transversal
disponible para el flujo magnético de la bobina de inducción del
circuito magnético, con la consecuencia de que las corrientes
turbulentas que calientan la parte de carcasa se concentran sobre su
zona periférica externa radial.
El par que se puede transmitir con cierre por
deslizamiento desde la parte de carcasa sobre el vástago de
sujeción de la herramienta depende de la superficie de cubierta que
se puede poner en contacto con el vástago de sujeción de la
abertura de alojamiento. Para garantizar la mayor superficie de
cubierta posible de la abertura de alojamiento se configuran las
escotaduras como canales que tienen un recorrido completo en el
material de la parte de carcasa. La zona periférica situada
radialmente en el interior que forma la abertura de alojamiento
para el vástago de sujeción de la herramienta de la parte de carcasa
está unida en este caso por travesaños de material situados entre
los canales con la zona periférica situada radialmente en el
exterior como una pieza y con unidad de material, es decir, de
manera firme. Los canales tienen un recorrido esencialmente paralelo
con respecto al eje de giro.
Para el aislamiento térmico, las escotaduras o
los canales pueden contener aire; sin embargo, también pueden estar
llenos de un material sólido térmicamente aislante.
En el portaherramientas de acuerdo con la
invención, la zona periférica situada radialmente en el interior de
la parte de carcasa está unida de forma firme con la parte de
carcasa situada radialmente en el exterior, de forma que la parte
de carcasa situada radialmente en el exterior, durante el
ensanchamiento por calor, puede ejercer fuerzas de tracción
radiales sobre la parte de carcasa situada radialmente en el
interior.
A continuación se explican con más detalle
ejemplos de realización preferidos de la invención mediante un
dibujo. Se muestran:
En la Figura 1, un corte longitudinal axial por
un portaherramientas de acuerdo con la invención, del que parte la
invención;
En las Figuras 2 y 3, cortes transversales
axiales por la parte de carcasa del portaherramientas de acuerdo
con la invención.
Mediante la Fig. 1 se explicará en primer lugar
la construcción básica de un portaherramientas del que parte la
invención.
El portaherramientas representado en la Fig. 1
tiene un vástago de sujeción 1 compuesto en este documento de una
pieza, sin embargo, en un caso dado también de varias piezas, que en
uno de sus extremos tiene un acoplamiento de huso convencional 3,
en este documento en forma de un cono normalizado, con el que se
puede introducir con resistencia a la torsión y de manera coaxial
con respecto a su eje de giro 5 en un alojamiento correspondiente
de un huso de trabajo en rotación de una
máquina-herramienta. En su extremo opuesto
axialmente al huso de trabajo, el vástago de fijación 1 tiene una
parte de carcasa 7 céntrica con respecto al eje de giro 5, cerrada
de forma anular, que se compone con unidad de material de un metal
ferromagnético, a modo de ejemplo, acero, que contiene una abertura
de alojamiento 9 céntrica con respecto al eje de giro 5, en este
documento esencialmente cilíndrica, para un vástago de sujeción
indicado con 11 de una herramienta en rotación, a modo de ejemplo,
una taladradora, fresadora o avellanadora. El diámetro interno
nominal de la abertura de alojamiento cilíndrica 9 es ligeramente
menor que el diámetro externo nominal del vástago de sujeción 11, de
forma que la parte de carcasa 7 es capaz de sujetar el vástago de
sujeción 11 introducido en la abertura de alojamiento 9 en un
ajuste forzado o en un ajuste empotrado en caliente sin elementos de
cierre con arrastre de forma adicionales con transmisión del
par.
La parte de carcasa 7 cilíndrica en su periferia
externa en el ejemplo de realización representado, sin embargo, que
también se estrecha de forma cónica hacia la herramienta en un caso
dado, se puede calentar mediante una bobina de inducción que rodea
la parte de carcasa 7 por el exterior, indicada con 13, por la que
fluye corriente alterna, de modo inductivo. La bobina de inducción
se extiende por la mayor parte de la longitud axial de la parte de
carcasa e induce en el material eléctricamente y magnéticamente
conductor de la parte de carcasa 7 corrientes turbulentas que,
además de las pérdidas magnéticas de la histéresis magnética del
material de la parte de carcasa, calientan eléctricamente la parte
de carcasa. Por el calentamiento se ensancha la parte de carcasa, y
por tanto, la abertura de alojamiento de forma radial, con la
consecuencia de que el vástago de sujeción 11 en el estado
calentado de la parte de carcasa 7 se puede introducir en la
abertura de alojamiento 9 o se puede extraer de la misma. Si la
parte de carcasa 7 se enfría con el vástago de sujeción 11
introducido hasta la temperatura de trabajo de la
máquina-herramienta, a modo de ejemplo, temperatura
ambiente, la parte de carcasa 7 se empotra en caliente en el ajuste
forzado sobre el vástago de sujeción 11.
La construcción de la bobina de inducción 13 y
del generador de corriente alterna requerido para su funcionamiento
son conocidos y no se explicarán con más detalle. Ya que el efecto
de inducción de la bobina de inducción 13 aumenta cuando aumenta la
frecuencia, se prefiere una corriente alterna de mayor frecuencia
para la alimentación de la bobina de inducción.
El vástago de sujeción 11 de la herramienta se
compone de forma similar a la parte de carcasa 7 la mayoría de las
veces de un metal tanto eléctricamente como magnéticamente conductor
como, por ejemplo, acero, y se calentaría del mismo modo por
corrientes turbulentas inducidas. Mientras que con la introducción
del vástago de sujeción 11 se puede calentar de forma inductiva la
parte de carcasa 7 antes de que se aproxime de forma suficiente el
vástago de sujeción 11 al campo magnético, durante la retirada de la
herramienta se tiene que garantizar que la parte de carcasa 7 se
ensancha de forma más rápida que el vástago de sujeción 11 expuesto
del mismo modo al calentamiento. Para ralentizar el calentamiento de
una zona periférica 15 situada radialmente en el interior,
adyacente a la abertura de alojamiento 9, de la parte de carcasa 7
con respecto al calentamiento de una zona periférica situada
radialmente en el exterior 17 de la parte de carcasa 7, la parte de
carcasa 7 contiene cercad de la abertura de alojamiento 9 una
pluralidad de canales 19 que tienen un recorrido paralelo con
respecto al eje de giro 5, que disminuyen radialmente el corte
transversal conductor de calor de la parte de carcasa 7 y aíslan de
este modo térmicamente la zona periférica situada radialmente en el
interior 15 de la zona periférica situada radialmente en el
exterior 17. Los canales 19 contienen aire, sin embargo, también
pueden estar llenos de otro material térmicamente aislante como, por
ejemplo, material de aislamiento sólido, por ejemplo, plástico
resistente a temperatura. Entre los canales 19 permanecen zonas de
material 21 a modo de travesaño que unen de forma firme la zona
periférica situada radialmente en el interior 15 de forma integral
con la zona periférica situada radialmente en el exterior 17. Si la
zona periférica 17 se ensancha térmicamente, entonces los
travesaños de material 21 transmiten tensiones de tracción radiales
sobre la zona periférica 15 situada en el interior. Debido al
calentamiento ralentizado de la zona periférica situada en el
interior 15, la zona periférica situada en el exterior 17 se puede
calentar con mayor intensidad que hasta ahora, con la consecuencia
de que la parte de carcasa 7 se puede ensanchar hasta un mayor
diámetro libre que hasta ahora sin que el vástago de sujeción 11 de
la herramienta tenga la misma velocidad de modificación. También en
este caso se realiza el ensanchamiento de forma más rápida que
hasta ahora.
Los canales 19 pueden estar configurados como
cámaras cerradas por todos los lados, sin embargo, de forma
adecuada están abiertos al menos por uno de sus dos extremos, en
este documento, el extremo del lado de la herramienta, para
posibilitar un flujo de convección refrigerante. Preferiblemente,
los dos extremos de los canales 19 están abiertos directamente o
indirectamente hacia el entorno del portaherramientas y permiten un
flujo por la parte de carcasa 7 de un refrigerante. En el
portaherramientas de la Fig. 1, el extremo alejado de la
herramienta de los canales 19 están unidos de forma individual, en
grupos o de forma conjunta para todos los canales con al menos un
canal adicional 23 que, como se indica por una flecha 25, posibilita
un flujo forzado por la parte de carcasa 7 al menos durante la fase
de calentamiento inductiva del proceso de empotrado en caliente de
la herramienta. Por el canal 23 se puede insuflar aire de
refrigeración por los canales 19, a modo de ejemplo, por un
soplador de aire de refrigeración. Se entiende que para la
refrigeración de la parte de carcasa 7 también se puede usar un
líquido refrigerante, a modo de ejemplo, agua refrigerante, que se
bombea en un caso dado en un circuito de agua de refrigeración
cerrado por los canales 19. La Figura 1 muestra el flujo de
refrigerante hacia el lado de la herramienta del portaherramientas.
La dirección del flujo, evidentemente, también puede tener un
recorrido inverso. Además, los canales 19 pueden no estar unidos con
la periférica externa del vástago de fijación 1, sino con una
perforación central 26 del vástago de fijación 1 ya presente por
norma en el vástago de fijación 1 que alcanza la abertura de
alojamiento 9.
En el portaherramientas de la Figura 1 se
realizan los canales 19 como perforaciones cilíndricas circulares.
A continuación se explican variantes de acuerdo con la invención de
formas de corte transversal normales al eje de los canales. Los
componentes con el mismo efecto se indican con las referencias de la
Figura 1 y se proporcionan para la diferenciación con una letra.
Para la explicación de la construcción y del funcionamiento se hace
referencia respectivamente a toda la descripción.
Los canales 19 se podrían configurar como
estructuras de ranura extendidas longitudinalmente en dirección
radial, cuya anchura en la dirección periférica es menor que su
longitud en dirección radial, donde los canales 19 tienen a lo
largo de su altura radial una anchura aproximadamente igual. Los
travesaños 21 que permanecen entre los canales 19 son, de forma
correspondiente a esto, más anchos radialmente en el exterior que
radialmente en el interior, con la consecuencia de que el corte
transversal conductor de calor solamente disminuye de forma
progresiva hacia la zona periférica situada radialmente en el
interior 15. La Figura 2 muestra el corte transversal axial por la
parte de carcasa 7e de un portaherramientas de acuerdo con la
invención, en el que los canales 19e son más anchos en dirección
periférica adyacentes a la zona periférica 17e que en su lado
orientado hacia la zona periférica 15e. Los travesaños 21e tienen
sobre su altura radial de forma correspondiente a esto una anchura
periférica esencialmente igual y tienen, para la disminución de su
corte transversal conductor de calor, adicionalmente una ranura 33
que se extiende radialmente desde la abertura de alojamiento 9e
entre canales adyacentes 19e. La ranura 33 se extiende en un plano
radial paralelo con respecto al eje de giro 5e. La cubierta interna
de la abertura de alojamiento 9e, de este modo, se segmenta varias
veces.
La Figura 3 muestra una variante que se
diferencia de la realización de la Figura 2 solamente por la forma
del corte transversal axial de los canales 19f. Mientras que los
canales 19e en la Figura 2, en el corte transversal axial, tienen
bordes longitudinales redondeados con forma de arco circular hacia
las zonas periféricas 17e y 15e, estos bordes longitudinales, en la
variante de la Figura 3, tienen un recorrido sobre círculos de
diámetro alrededor del eje de giro 5f. Los canales 19f tienen de
forma correspondiente a esto aproximadamente forma trapezoidal.
En las realizaciones que se han explicado
anteriormente, la zona periférica situada radialmente en el exterior
17e o 17f de la parte de carcasa 7e o 7f está unida con resistencia
a fuerza de tracción con la zona interna radial 15e o 15f.
Claims (4)
1. Un portaherramientas para una herramienta que
puede girar alrededor de un eje de giro, particularmente una
taladradora, fresadora o avellanadora, que comprende:
un vástago de fijación (1), que presenta en su
extremo en el lado de la herramienta una parte de carcasa (7)
cerrada de forma anular con una abertura de alojamiento (9) céntrica
con respecto al eje de giro (5) para un vástago de sujeción (11) de
la herramienta,
en el que la abertura de alojamiento (9), por
calentamiento de la parte de carcasa (7), particularmente mediante
corrientes turbulentas inducidas de forma magnética en la parte de
carcasa, se puede ensanchar radialmente hasta una anchura que
posibilita la introducción o la extracción del vástago de sujeción
(11) de la herramienta y que se puede empotrar en caliente
radialmente por refrigeración hasta una anchura que sujeta el
vástago de sujeción (11) en ajuste forzado,
donde la parte de carcasa (7) comprende medios
de aislamiento térmico, que, con el calentamiento de una zona
periférica situada radialmente en el exterior (17) de la parte de
carcasa (7) disminuyen la capacidad conductora de calor de una zona
periférica situada radialmente en el interior (15) de la parte de
carcasa (7) en comparación con la zona periférica situada
radialmente en el exterior (17),
caracterizado porque en la zona
periférica situada radialmente en el interior (15) de la parte de
carcasa (7) se proporcionan varias escotaduras (19) que disminuyen
el corte transversal conductor de calor radial de la parte de
carcasa (7),
porque la zona periférica situada radialmente en
el interior (15) de la parte de carcasa (7) que forma la superficie
de cubierta periférica interna de la abertura de alojamiento (9) y
la zona periférica situada radialmente en el exterior (17) están
unidas entre sí como una pieza y se componen de material
unitario,
porque las escotaduras se configuran como
canales (19) que tienen un recorrido completo en el material de la
parte de carcasa (7) esencialmente paralelo con respecto al eje de
giro (5) y
porque travesaños de material (21) que quedan en
dirección periférica entre canales adyacentes contienen una ranura
(33) que se extiende entre los canales adyacentes radialmente desde
la abertura de alojamiento (9) para el vástago de sujeción (1).
2. El portaherramientas de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque los canales adyacentes
a la zona periférica radial externa son más anchos en dirección
periférica que sobre su lado orientado a la zona periférica radial
interna.
3. El portaherramientas de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizado porque los travesaños tienen
a lo largo su altura radial una anchura periférica que permanece
esencialmente igual.
4. El portaherramientas de acuerdo con una de
las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los canales
(19) contienen aire o un material sólido termoaislante.
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