ES2343012T3 - Portaherramientas con amortiguacion de vibraciones. - Google Patents

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Abstract

Portaherramientas (1) que comprende un eje (2) previsto para ser dispuesto en un portaherramientas de una máquina herramienta; una cabeza (3) en la que está previsto disponer un elemento de corte; y un material viscoelástico (4) dispuesto de modo que el elemento de corte está en contacto con la máquina herramienta solamente a través del material viscoelástico (4), en el que al menos las partes de la superficie (5) del eje (2) que están previstas para estar en contacto con la máquina herramienta están dotadas del material viscoelástico, caracterizado porque el material viscoelástico (4) está unido a la superficie envolvente (5) del eje (2) de tal manera que el material viscoelástico (4) rodea la superficie (5) del eje (2).

Description

Portaherramientas con amortiguación de vibraciones.
Área técnica
La presente invención se refiere a un portaherramientas con amortiguación de vibraciones.
Antecedentes de la invención
Los portaherramientas de las máquinas herramienta tienden a vibrar y producir ruido durante su uso. Esta vibración perjudica el proceso de trabajo, ya que tiene un efecto negativo en la precisión del resultado. Las vibraciones también producen un ruido molesto y problemático que empeora el entorno de la máquina herramienta.
Una máquina herramienta perfecta no produce vibraciones y toda la energía es transmitida al proceso a realizar. En la práctica, las vibraciones siempre aparecen cuando las diversas piezas de la máquina trabajan una contra otra. A medida que la máquina se va desgastando, se producen cambios en sus propiedades dinámicas. Esto significa que es posible que aparezcan nuevos tipos de vibración durante diferentes periodos en la vida de la máquina. Las vibraciones pueden provocar un pobre acabado superficial de la pieza de trabajo y un desgaste adicional de la máquina y las herramientas, produciéndose en consecuencia daños irreparables en el peor de los casos.
Durante el procesamiento de materiales metálicos, también aparecen problemas provocados por el alto nivel de ruido causado por las vibraciones del procesamiento y el ruido de la máquina. Las herramientas utilizadas hasta la actualidad no tienen disposiciones de amortiguación incorporadas o añadidas posteriormente de un tipo tal que haga posible amortiguar suficientemente el sonido y la vibración. Es importante poder eliminar la mayor parte del ruido de la vibración dentro del intervalo de frecuencias que es molesto para el oído humano. Es deseable que el nivel se reduzca a un nivel inferior a 80 dB.
La disposición de un material amortiguador de vibraciones es conocida previamente por el documento US 2426359. El objetivo consiste en amortiguar totalmente las vibraciones o al menos reducirlas significativamente.
Un portaherramientas con un elemento de amortiguación es conocido previamente por el documento WO 02/45892 A1 (figura 14). La distancia entre el elemento de amortiguación y el cuerpo de la herramienta es tal que es posible el movimiento relativo entre el cuerpo de la herramienta y el elemento de amortiguación durante el procesamiento.
Un portaherramientas para diversas herramientas es conocido previamente por el documento US 5033340 A. Una abertura está presente en la superficie de conexión entre cada herramienta y el portaherramientas, y en dicha abertura se dispone una construcción de "sándwich de amortiguación". Este diseño consiste en capas alternativas de acero y material viscoelástico. Se considera que este diseño reduce el ruido.
El documento US6076999 también describe una barra de mandrinar que incluye un eje y una cabeza que soporta un inserto de corte. Un adhesivo fija la cabeza al eje en una cavidad cónica y el adhesivo amortigua las vibraciones durante el funcionamiento de la herramienta. El material amortiguador está situado junto a la parte de la herramienta en la que se producen las vibraciones. El material amortiguador, en este caso el adhesivo, tiene un volumen muy limitado, ya que la superficie en forma cónica entre el eje y la cabeza tiene un área muy limitada debido a su diseño. El volumen limitado del material amortiguador provoca que la capacidad de amortiguación sea ciertamente limitada.
El documento EP0663542 describe un material amortiguador de vibraciones que comprende una hoja laminada de varias capas y un método para producirla. El material es plano y adecuado para eliminar vibraciones. El mismo no es adecuado para herramientas giratorias.
El documento DE19948891 describe una técnica de amortiguación para piezas giratorias de una máquina. Se aplica un material amortiguador como una capa en piezas de una herramienta que tiene formas diferentes. No se muestra que el material amortiguador rodee la superficie envolvente de un eje que está montado en una máquina.
La capacidad de un material de amortiguar las vibraciones depende en gran medida de su posición. A efectos de conseguir el mejor efecto de un material amortiguador, el mismo debería situarse lo más cerca posible de una pieza que es estable/fija. En la presente invención, el material amortiguador está situado principalmente entre la herramienta y la máquina.
Por lo tanto, los intentos previos de solucionar el problema de las vibraciones comprendían soluciones complicadas con pesos y fluidos en cavidades del portaherramientas previstos para oscilar en fase invertida con respecto a las vibraciones no deseadas y, de esta manera, anularlas. Otras soluciones consisten en un material dispuesto en la superficie del portaherramientas previsto del mismo modo para oscilar en fase invertida para anular las vibraciones. De forma general, estas soluciones suponen procedimientos de dimensionamiento y procedimientos de prueba problemáticos antes de encontrar el material y propiedades adecuados, incluso si ello es posible.
Por lo tanto, un aspecto de la presente invención consiste en obtener un portaherramientas con las condiciones necesarias para amortiguar las vibraciones de forma sencilla.
Breve descripción de la invención
Por lo tanto, la presente invención da a conocer un eje previsto para ser dispuesto en un portaherramientas de una máquina herramienta, una cabeza en la que está previsto disponer un elemento de corte y un material viscoelástico dispuesto de modo que el elemento de corte está en contacto con la máquina herramienta solamente a través del material viscoelástico. Al menos las partes de la superficie del eje que están previstas para estar en contacto con la máquina herramienta están dotadas del material viscoelástico, y el material viscoelástico está unido a un material de soporte que está unido a la superficie envolvente del eje.
En una realización del portaherramientas según la presente invención el material viscoelástico rodea la superficie del eje.
En otra realización del portaherramientas según la presente invención, el material viscoelástico está dividido en un número de placas enroscadas al eje y dispuestas de forma adyacente entre sí.
En otra realización del portaherramientas según la presente invención, un tubo de metal está dispuesto de forma externa coaxialmente con respecto al material viscoelástico, estando previsto para absorber y equilibrar la presión durante la unión.
En otra realización del portaherramientas según la presente invención, el material viscoelástico tiene unas nervaduras dispuestas en unas pistas de la superficie del eje que se extienden a lo largo del eje longitudinal del eje.
En otra realización del portaherramientas según la presente invención, las placas están punzonadas.
En otra realización, el eje está dotado de una cavidad.
En otra realización, la cavidad ha sido taladrada en forma de cilindro.
Se ha comprobado que, mediante un portaherramientas según la presente invención, es posible obtener reducciones del 500 al 600% en comparación con un portaherramientas convencional.
Descripción de los dibujos
La figura 1 muestra un portaherramientas según una primera realización de la presente invención.
La figura 2 muestra un portaherramientas según una segunda realización de la presente invención.
La figura 3 muestra una sección transversal a través de un eje de una modificación del portaherramientas según las figuras 1 y 2 según la presente invención.
La figura 4 muestra un portaherramientas según una tercera realización de la presente invención.
Descripción de las realizaciones
Haciendo referencia a la figura 1, una primera realización de la invención comprende un portaherramientas 1 que consiste en un eje 2 y una cabeza 3. Un elemento de corte está previsto para ser dispuesto en la cabeza 3. El eje 2 del portaherramientas 1 está dotado de un material viscoelástico 4 alrededor de su superficie 5. En esta realización, el material viscoelástico 4 tiene forma de lámina o cinta, con un espesor de unas pocas décimas de milímetro, estando envuelto alrededor de un material de soporte, tal como una placa de aluminio, que está envuelto alrededor de la superficie 5 y unido a dicha superficie con la ayuda de pegamento o similares. Un tubo 6 de hierro no obligatorio está dispuesto alrededor del material viscoelástico 4 y previsto para distribuir más uniformemente las fuerzas de montaje cuando el portaherramientas 1 se une a una máquina herramienta. El radio del eje 2 puede ser inferior al de la cabeza 3, y el espesor del material de soporte y la lámina, conjuntamente con el del tubo 6 de acero, puede ser equivalente a esa diferencia, asegurando por lo tanto que la superficie exterior del tubo de acero está en contacto con la superficie de la cabeza 3. También es posible unir estos elementos al eje de un portaherramientas de diseño convencional. Además, el material viscoelástico puede rodear la mayor parte posible del portaherramientas, lo cual se ha comprobado que permite obtener un efecto de amortiguación más ventajoso.
Haciendo referencia en este caso a la figura 2, una segunda realización de la invención comprende un portaherramientas 1. El eje 2 del portaherramientas 1 está dotado de un material viscoelástico 4 en su superficie 5. En esta realización, el material viscoelástico 4 está diseñado como un número de placas 7 enroscadas al eje 2 y dispuestas de forma adyacente entre sí. Las placas 7 están unidas a un material de soporte, tal como una placa de aluminio, que está envuelto alrededor de la superficie 5 y unido a dicha superficie con la ayuda de un pegamento o similar. Un tubo 6 de acero puede o no puede estar dispuesto alrededor de las placas 7, estando previsto para distribuir más uniformemente las fuerzas de montaje cuando el portaherramientas 1 se monta en una máquina herramienta. De la misma manera que en la realización según la figura 1, el radio del eje 2 es inferior al radio de la cabeza 3, de modo que la superficie exterior del tubo de acero 6 está en contacto con la superficie de la cabeza 3. Haciendo referencia a la figura 3, se muestra una modificación que es adecuada para ambas realizaciones según la figura 1 y la figura 2. En este caso, el material viscoelástico 4 está dotado de unas nervaduras 8 en forma de tira que tienen unas pistas 9 longitudinales equivalentes en la superficie 5 del eje. Las nervaduras 8 están pegadas dentro de las pistas 9. Puede haber una o varias nervaduras. La modificación de la figura 3 muestra 3 nervaduras, que puede considerarse un número adecuado. Las nervaduras 8 están previstas para evitar que el material viscoelástico/las placas 4/7 giren alrededor del eje 2 durante su funcionamiento.
Haciendo referencia en este caso a la figura 4, una tercera realización de la invención comprende un portaherramientas 1. El portaherramientas está dividido físicamente en dos partes, una cabeza 3 delantera prevista para alojar un elemento de corte, y un eje 2 posterior previsto para ser montado en una máquina herramienta. El eje 2 y la cabeza 3 están separados entre sí por un material viscoelástico 4. El material viscoelástico 4 está unido a cada una de las dos partes 2, 3 mediante pegamento. El material viscoelástico 4 puede estar dispuesto en cualquier posición del portaherramientas entre la unión del elemento de corte con el extremo frontal del portaherramientas y la zona prevista para su montaje en la máquina herramienta. Es preferible que el material viscoelástico 4 esté dispuesto en el extremo frontal de la manera mostrada en la figura 4. En esta realización, el material viscoelástico 4 puede tener forma de lámina o cinta, con un espesor de unas pocas décimas de milímetro, y también puede estar unido a un material de soporte, tal como una placa de aluminio, que está unido a una de las partes 2, 3 con la ayuda de pegamento o similares. Posteriormente, el material viscoelástico se une a la otra parte 2, 3.
Se ha comprobado que las propiedades de amortiguación pueden mejorar adicionalmente si el eje del portaherramientas está dotado de una cavidad, preferiblemente en forma de cilindro taladrado.
Las vibraciones pueden ser anuladas diseñando el material viscoelástico de manera adecuada.

Claims (7)

1. Portaherramientas (1) que comprende un eje (2) previsto para ser dispuesto en un portaherramientas de una máquina herramienta; una cabeza (3) en la que está previsto disponer un elemento de corte; y un material viscoelástico (4) dispuesto de modo que el elemento de corte está en contacto con la máquina herramienta solamente a través del material viscoelástico (4), en el que al menos las partes de la superficie (5) del eje (2) que están previstas para estar en contacto con la máquina herramienta están dotadas del material viscoelástico,
caracterizado porque
el material viscoelástico (4) está unido a la superficie envolvente (5) del eje (2) de tal manera que el material viscoelástico (4) rodea la superficie (5) del eje (2).
2. Portaherramientas según la reivindicación 1,
caracterizado porque
el material viscoelástico (4) está dividido en un número de placas (7) enroscadas al eje (2) y dispuestas de forma adyacente entre sí.
3. Portaherramientas según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque
un tubo (6) de metal está dispuesto de forma externa coaxialmente con respecto al material viscoelástico (4), estando previsto para absorber y equilibrar la presión durante el montaje.
4. Portaherramientas según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque
el material viscoelástico (4) tiene unas nervaduras (8) dispuestas en unas pistas (9) de la superficie (5) del eje (2) que se extienden a lo largo de su eje longitudinal.
5. Portaherramientas según la reivindicación 2,
caracterizado porque
las placas (7) están punzonadas.
6. Portaherramientas según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque
el eje (2) está dotado de una cavidad.
7. Portaherramientas según la reivindicación 6,
caracterizado porque
la cavidad es un cilindro taladrado.
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