ES2553828T3

ES2553828T3 - Herramienta de corte de mecanización

Info

Publication number: ES2553828T3
Application number: ES10354072.0T
Authority: ES
Inventors: Claude Moris; Damien Moris; Christophe Moris
Original assignee: M D C
Current assignee: M D C
Priority date: 2009-11-06
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2015-12-14
Anticipated expiration: 2030-11-05
Also published as: PL2319644T3; HUE025722T2; FR2952313A1; FR2952313B1; EP2319644B1; EP2319644A1

Abstract

Herramienta de corte de mecanización (10) que consta de: un cuerpo; una placa de corte (14, 30, 40); - un sensor de fallo de mecanización (22, 32, 42) para placa de corte (14, 30, 40), distinto de la placa de corte, configurado para ser montado de manera amovible a proximidad del borde de corte (14-1, 30-1) de la placa y hacia atrás con respecto al borde de corte, siendo el sensor de un material eléctricamente conductor cubierto de un aislante cerca del borde de corte y de manera que aísle el sensor, una vez montado, del cuerpo de la herramienta de corte (10) y de la placa y que comprenda una zona pelada de aislante (24, 32-3, 42-2) alejada del borde de corte y que forma un borne de conexión eléctrica; y caracterizada por: - un circuito de detección de continuidad (18) conectado directamente entre el borne de conexión (24, 32-3, 42-2) del sensor y el cuerpo de la herramienta.

Description

DESCRIPCION

Herramienta de corte de mecanizacion.

5 Ambito tecnico de la invencion

La invencion se refiere a la deteccion de roturas o de Ifmite de desgaste de una herramienta de corte de mecanizacion.

10 Estado de la tecnica

Durante su utilizacion normal, se usa una herramienta de corte de maquina-herramienta. Cuando el desgaste alcanza un lfmite, la herramienta debe cambiarse para que las condiciones y la precision de mecanizacion sigan siendo optimas. En ciertas circunstancias, la herramienta de corte puede romperse, en cuyo caso, la maquina- 15 herramienta debe detenerse inmediatamente.

En el marco de las producciones en serie y de las mecanizaciones automatizadas, es importante poder detectar el fallo (lfmite de desgaste alcanzado o rotura) de las herramientas de manera automatizada.

20 Una solucion clasica para detectar un fallo de la herramienta de corte consiste en establecer un perfil de referencia de consumo de corriente de la maquina y detectar el fallo cuando el consumo se aparta demasiado de este perfil de referencia.

Otra solucion consiste en comparar una firma del ruido generado por la herramienta de corte con una firma de 25 referencia.

En ambos casos, la referencia se debe establecer en funcion de numerosos parametros (naturaleza de la pieza que se va a mecanizar, naturaleza de la herramienta, velocidad de corte, velocidad de avance, temperatura, naturaleza del lubrificante...), cuya variabilidad afecta a la fiabilidad de la deteccion.

30

La figura 1 representa una solucion descrita en los documentos RU2176175 y RU2205093 para detectar un fallo de una herramienta de corte de torno. Un cuerpo de herramienta 10 se proporciona en un extremo de una brida 12 que sirve para mantener un apilamiento de una placa de corte 14 sobre una contra-placa 16. La contra-placa 16 esta insertada en un alojamiento del cuerpo de la herramienta 10, configurada para que la placa de corte 14 presente el 35 angulo de corte y el saliente deseados.

La placa de corte 14 es de un material aislante, por ejemplo ceramico, mientras que la contra-placa 16 y el cuerpo de la herramienta 10 son metalicos.

40 El cuerpo de la herramienta 10 esta aislado electricamente con respecto a una pieza de mecanizacion 20. Siendo todas las partes de la maquina, incluida la pieza de mecanizacion 20, generalmente metalicas, se preve un aislante (no representado) entre el cuerpo de la herramienta 10 y el carro que sirve para desplazar la herramienta.

Un circuito de deteccion de fallo 18, representado en forma de una lampara en serie con una fuente de tension, mide 45 la continuidad electrica entre el cuerpo de la herramienta 10 y la pieza en proceso de mecanizacion 20.

Cuando la placa 14 esta en buen estado, como se representa, la contra-placa 16 se encuentra a distancia de la pieza en proceso de mecanizacion 20. El circuito 18 no mide ninguna continuidad electrica, puesto que la placa de corte 14, en contacto con la pieza 20, es aislante.

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Cuando la placa 14 se rompe, o alcanza un desgaste lfmite, la contra-placa entra en contacto con la pieza en proceso de mecanizacion 20 y un circuito electrico se establece entre el cuerpo de la herramienta 10 y la pieza 20. El circuito 18 detecta la continuidad electrica y senala el fallo.

55 En el papel, esta solucion parece claramente mas fiable y simple de aplicar que las soluciones que utilizan unos perfiles de consumo o de ruido. En un entorno real, esta solucion resulta no obstante poco fiable. Necesita ademas una modificacion de la maquina, especialmente del carro portaherramientas, para aislar electricamente el cuerpo de la herramienta del resto de la maquina.

En la patente francesa FR-1 216 733, que divulga una herramienta de corte de mecanizacion segun el preambulo de la reivindicacion 1, se propone senalar una ruptura de herramienta por medio de un cable electrico que se monta en un agujero del portaherramientas de manera que un extremo pelado de este cable sobresalga por detras de la herramienta que se va a supervisar y que, durante una ruptura de la herramienta, se establezca un contacto entre 5 este extremo pelado y la pieza en proceso de mecanizacion traduciendose por el cierre de un circuito electrico. Por otro lado, un capuchon se monta sobre el extremo pelado del cable electrico.

Resumen de la invencion

10 Persiste por tanto la necesidad de prever un sistema de medicion de fallo de una herramienta de corte que sea fiable y simple de aplicar.

Para satisfacer esta necesidad, se preve una herramienta de corte de mecanizacion segun la reivindicacion 1 que consta de un cuerpo, una placa de corte y un sensor de fallo de mecanizacion para placa de corte, distinto de la 15 placa de corte, configurado para ser montado de manera amovible cerca del borde de corte de la placa y hacia atras con respecto al borde de corte, siendo el sensor de un material electricamente conductor cubierto de un aislante cerca del borde de corte y de manera que aisle el sensor, una vez montado, del cuerpo de la herramienta de corte y de la placa y que comprende una zona pelada de aislante alejada del borde de corte y que forma un borne de conexion electrica. Ademas, dicha herramienta de corte de mecanizacion consta de un circuito de deteccion de 20 continuidad conectado directamente entre el borne de conexion del sensor y el cuerpo de la herramienta.

Segun un modo de realizacion, el sensor de la herramienta de corte de mecanizacion puede estar en forma de placa de montaje entre una placa de corte y el cuerpo de la herramienta.

25 Preferentemente, el sensor tiene forma de una placa montada entre una placa de corte y el cuerpo de la herramienta, esta placa que consta de una zona que se ajusta al contorno de la placa de corte y que puede entrar en contacto con la pieza de mecanizacion.

Segun un modo de realizacion, el sensor de la herramienta de corte de mecanizacion puede tener la forma de un 30 inserto de montaje en una garganta del cuerpo de la herramienta.

Se preve ademas una herramienta de corte del tipo anteriormente mencionado y donde preferentemente el circuito de deteccion se incorpora a la herramienta y comprende un sistema de transmision sin cable de la deteccion de continuidad. De manera preferencial, el sistema de transmision es pasivo.

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Breve descripcion de los dibujos

Otras ventajas y caractensticas se desprenderan mas claramente de la descripcion que aparece a continuacion de modos particulares de realizacion dados a tftulo de ejemplos no limitativos e ilustrados con la ayuda de los dibujos 40 anexos, entre los cuales:

- la figura 1, anteriormente descrita, representa un sistema clasico de deteccion de fallo de herramienta de corte;

- las figuras 2A a 2C representan varias vistas de una herramienta de corte de torno equipada con un modo de 45 realizacion de dispositivo de deteccion de fallo y un ejemplo de sensor de fallo;

- las figuras 3A a 3C representan varias vistas de una herramienta de tronzado y otro ejemplo de sensor de fallo;

- las figuras 4A y 4B representan una broca y otro ejemplo de sensor de fallo; y 50

- las figuras 5A a 5D representan unas variantes de placas de corte y de sensores de fallo integrados.

Descripcion de un modo de realizacion preferido de la invencion

55 Como se ha mencionado anteriormente, el sistema de deteccion de fallo de herramienta de corte de la figura 1 es poco fiable en unas condiciones de trabajo reales. En particular, en unas condiciones de corte normales, se utiliza lubrificante en emulsion acuosa que se rocfa constantemente en la zona de corte. De ello resulta inevitablemente un establecimiento de circuito electrico intempestivo entre la contra-placa 16 y la pieza en proceso de mecanizacion 20, que pasa por la pelfcula de lubrificante depositada sobre la placa de corte 14. Ademas, las virutas retiradas de la

pieza 20 salen de manera incontrolable y corren el riesgo de poner en contacto la pieza 20 y la contra-placa 16 o el cuerpo de la herramienta 10.

Las figuras 2A a 2C representan una herramienta de corte de torno equipada con un modo de realizacion de sistema 5 de deteccion de fallo que evita este defecto.

Las figuras 2A y 2B representan respectivamente una vista de lado y desde arriba de la herramienta de corte de torno. Encontramos los mismos elementos que en la figura 1, designados por las mismas referencias.

10 El sistema de deteccion de fallo comprende, en este modo de realizacion, una placa sensor 22 dispuesta entre la placa de corte 14 y la contra-placa 16. Esta placa es de un material electricamente conductor cubierto de un aislante. El aislante esta previsto para aislar la placa electricamente de cualquier elemento metalico de la estructura de la maquina, especialmente de las placas 14 y 16, que pueden ser ambas metalicas y del cuerpo 10 de la herramienta.

15 No es necesario que la totalidad de la placa 22 este cubierta de aislante. Esta cubierta preferentemente sobre sus zonas en contacto con unas partes metalicas que sirven en el mantenimiento de la placa y cerca del borde de corte 14-1 de la herramienta. Asf, no existe ningun riesgo de que el lubrificante o unas virutas alteren el funcionamiento del sistema de deteccion por el establecimiento de un circuito electrico intempestivo entre la pieza 20 y la placa 22.

20 En la figura 2B, en vista superior de la herramienta de corte, se observa que la placa 22 se ajusta a la forma de la placa de corte 14. Preferentemente, la placa 22 se ajusta a la forma de la placa de corte al nivel de sus partes susceptibles de entrar en contacto con la pieza que se va a mecanizar. Una parte que sobresale de la placa 22, del lado opuesto al borde de corte de la herramienta, presenta una zona pelada de aislante 24 que sirve de borne de conexion de un circuito de deteccion de continuidad 18. Otro borne de este circuito esta en contacto electrico con la 25 pieza que se va a mecanizar. Estando la pieza que se va a mecanizar generalmente en contacto electrico con el portaherramientas de la maquina por medio de una cadena de elementos metalicos de la maquina y estando este portaherramientas en sf mismo en contacto con el cuerpo de la herramienta, es suficiente con que este otro borne del circuito 18 este conectado al cuerpo 10 de la herramienta, como se ha representado.

30 La figura 2C ilustra un ejemplo de forma de la placa 22, adaptada a la herramienta de corte de torno de las figuras 2A y 2B. Consta de una zona que se ajusta al contorno de la placa de corte 14, una extension que va hacia la zona pelada 24 y unas extensiones que vienen de ambos lados de un tornillo que sirve para apretar la brida 12 sobre el cuerpo de la herramienta.

35 Con esta configuracion, como se puede ver mas precisamente en la figura 2A, el borde de la placa 22 en lmea con el borde de corte de la placa 14, debido al angulo de la placa 14, se encuentra ligeramente hacia atras con respecto a la pieza en proceso de mecanizacion 20. El recubrimiento aislante de la placa 22 en esta zona garantiza que ningun circuito electrico pueda establecerse entre el nucleo conductor de la placa 22 y la pieza en proceso de mecanizacion 20, por medio de lubrificantes o de virutas.

40

Cuando se utiliza la placa 14 o bien se rompe, hasta el punto de que la placa 22 entra en contacto con la pieza 20, el aislante se inicia por la pieza en proceso de mecanizacion 20. La pieza 20 termina por retirar el grosor de aislante localmente y entrar en contacto con el nucleo conductor de la placa 22. El circuito 18 detecta entonces el cierre del circuito electrico y senala el fallo.

45

La placa 22 se ha representado a tttulo de ejemplo como que sale de la placa de corte 14. Esta placa 22 puede estar prevista hacia atras o en saliente con respecto a esta posicion, en funcion del grado de desgaste que se desee detectar con el sistema.

50 Las figuras 3A a 3C representan una herramienta de tronzado equipada con un modo de realizacion adaptado de dispositivo de deteccion de fallo.

Las figuras 3A y 3B representan respectivamente una vista de lado y desde abajo de la herramienta de tronzado. Tal herramienta se utiliza sobre un torno. Una de sus particularidades con respecto a la herramienta de torno de las 55 figuras 2A y 2B es la estrechez de su placa de corte 30, como es visible en la vista de la figura 3B. De ello resulta que es poco comodo alojar una placa sensor (22) como se ha descrito en las figuras 2A y 2B.

Se preve aqrn un inserto sensor 32 fijado a la parte inferior del cuerpo de la herramienta y que se extiende en periferia (segun la vista de la figura 3B) hacia el borde de corte 30-1 de la herramienta, en una garganta

proporcionada en la parte del cuerpo bajo la placa 30.

La figura 3C representa el inserto sensor 32 aisladamente en vista de lado y desde abajo. Este inserto consta de una parte plana vertical en L32-1, destinada a ser deslizada en la ranura proporcionada en el cuerpo de la herramienta 5 bajo la placa 30. El inserto consta ademas de una parte plegada a 90° 32-2, que sirve para fijar el inserto por tornillo a una parte ancha del cuerpo de la herramienta. Esta parte plegada comprende una apertura oblonga en el eje de la herramienta que puede servir para regular la distancia entre el borde de corte 30-1 de la herramienta y el extremo proximo del inserto 32 a fin de determinar el nivel de desgaste que activara la deteccion de fallo. Como se ha representado, la apertura oblonga puede constar de una parte alargada que sirve para dejar pasar la cabeza del 10 tornillo de fijacion para facilitar el montaje.

El conjunto del inserto 32 esta cubierto de un aislante, salvo en una zona de toma de contacto 32-3 al nivel de la parte plegada 32-2.

15 Como se representa en las figuras 3A y 3B, se preve en el cuerpo de la herramienta un alojamiento 34, abierto sobre una cara lateral del cuerpo. Este alojamiento 34 esta destinado a recibir un circuito de deteccion de continuidad electrica que podra estar unido a la zona pelada del inserto 32 por un cable alojado en una garganta 36 realizada en la cara inferior del cuerpo de la herramienta. El circuito esta unido por otro lado al cuerpo de la herramienta en el interior mismo del alojamiento 34. Las conexiones electricas a la zona pelada del inserto y al cuerpo de la 20 herramienta se podran establecer por unos bornes de contacto de resorte.

Se percibe que el circuito de deteccion puede estar alojado asf en el cuerpo de la herramienta sin necesitar unas conexiones externas a otras partes de la maquina. Si el cuerpo de la herramienta no consta de alojamiento 34, el circuito de deteccion se podra fijar sobre una de las paredes del cuerpo de la herramienta.

25

A fin de garantizar la funcion de descripcion de un fallo, se preve preferentemente una comunicacion sin cable hacia un sistema de control de la maquina, o bien hacia una caja asignada. Esta comunicacion puede hacerse por ondas de radio proporcionando al circuito una pequena pila. Se puede prever igualmente un circuito de deteccion en forma de un elemento de transmision pasivo, es decir que no necesita alimentacion electrica integrada, como es conocido 30 en la tecnologfa «RF ID».

Se observa por tanto que tal sistema de deteccion de fallo no necesita ninguna modificacion de la maquina- herramienta. Se podra instalar especialmente en unas maquinas-herramientas existentes sin coste adicional.

35 Las figuras 4A y 4B representan respectivamente una broca equipada con un modo de realizacion de dispositivo de deteccion de fallo y un inserto sensor adaptado.

En la figura 4A, una broca consta de dos bordes de corte a 180°, de los cuales cada uno esta equipado con una placa de corte 40. Una de las placas, parcialmente visible, esta dispuesta en el centro del borde de corte y sirve para 40 mecanizar el fondo del agujero. La segunda placa esta dispuesta en el extremo del borde de corte y sirve para mecanizar la pared del agujero. Esta segunda placa tiende a usarse mas rapido que la primera. Por consiguiente, podremos estar satisfechos de controlar solo el desgaste de la segunda placa. Entre esta segunda placa 40 y el cuerpo de la broca, se ha dispuesto un elemento sensor 42 en forma de una placa que se ajusta al contorno de la placa 40, como para la herramienta de torno de las figuras 2A y 2B. La placa se fija sobre el cuerpo de la broca por 45 un tornillo 44 que atraviesa igualmente la placa sensor 42.

Como se representa en la figura 4B, la placa sensor 42 consta de una extension alargada 42-1, en forma de un conductor, terminando por una zona pelada 42-2 que sirve para conectar un circuito de deteccion de continuidad electrica. El resto del sensor 42 esta recubierto por supuesto de un aislante.

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El conductor 42-1 esta alojado en una garganta practicada en el cuerpo de la broca, llegando a una zona a distancia de los bordes de corte, donde se puede conectar el circuito de deteccion. Este circuito de deteccion podra, como se ha descrito en relacion con las figuras 3A y 3B, estar dispuesto en un alojamiento del cuerpo de la broca y comunicar sin contacto con un sistema de control de la herramienta.

55

Una fresa podra estar equipada con un sensor de desgaste de manera similar a una broca.

Las figuras 5A a 5D representan unas variantes de las placas de corte triangulares que integran unos insertos sensores. En cada una de estas figuras, se representa la placa en vista de lado y desde arriba y el inserto

correspondiente aisladamente.

En la figura 5A, la placa consta de una garganta periferica central, que rodea la placa. El inserto correspondiente tiene forma de espiga que consta de una extension lateral pelada que sirve de toma de contacto. Cada vez que se 5 utiliza una punta de la placa, se vuelve a subir la placa haciendola pivotar 120° y se reemplaza el inserto por un inserto nuevo.

En la figura 5B, la placa esta destinada no solamente a ser pivotada 120° cada vez que se utilice una punta, sino tambien a ser girada una vez que se han utilizado las tres puntas de una cara. Consta de dos series de gargantas al 10 nivel de las puntas, respectivamente a un tercio y a dos tercios de la altura. Se preven dos insertos por punta, que se van a alojar en las gargantas de manera permanente.

Los insertos tienen forma de punta de flecha. La punta de la flecha esta pelada y llega a un agujero central de la placa, donde una varilla que atraviesa la placa establece el contacto con las partes peladas de los insertos.

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Cada inserto que ha servido para detectar el fallo de la punta correspondiente se retira cuando la placa se vuelve a posicionar. Se evitan asf unas detecciones de fallo intempestivas provocadas por el lubrificante que fluye sobre el inserto cuyo aislante se ha eliminado.

20 La figura 5C representa una variante de la placa de la figura 5B. Los insertos no tienen punta descubierta sino un agujero central cuyo contorno esta pelado. Una varilla que pasa en un agujero correspondiente, al nivel de cada punta de la placa, establece el contacto con los dos insertos montados al nivel de esta punta.

La figura 5D representa una placa que comprende una garganta periferica central de seccion circular. Esta garganta 25 circular esta destinada a recibir un sensor en forma de un conductor cilmdrico.

En el caso de una placa ceramica, u otro material aislante, el conductor puede estar insertado en la placa durante una etapa de fabricacion de la placa. El conductor se insertara ligeramente hacia atras con respecto a las paredes de la placa para que se interponga materia ceramica, destinada a garantizar el aislamiento del conductor entre el 30 conductor y el exterior.

Si la placa es metalica, se utilizara un conductor esmaltado, por ejemplo un cable del tipo utilizado en el bobinado de transformadores. La garganta constara de las partes alargadas que facilitan la insercion del cable. Este genero de garganta de seccion circular se realiza por electroerosion.

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Segun una variante no representada, el elemento sensor esta constituido por la placa de corte en sf misma. Se preve entonces una placa de material conductor revestido de una capa de aislante que resiste a la abrasion, por ejemplo ceramica o diamante. El grosor del revestimiento aislante determina asf directamente el mdice de desgaste que se va a detectar.

40

Para los otros casos de elementos sensores descritos aqrn, se puede utilizar, a tftulo de ejemplo, aluminio o titanio anodizado.

Numerosas variantes y modificaciones de los modos de realizacion descritos aqrn seran evidentes para el experto en 45 la materia.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Herramienta de corte de mecanizacion (10) que consta de:

5 un cuerpo;

una placa de corte (14, 30, 40);

• un sensor de fallo de mecanizacion (22, 32, 42) para placa de corte (14, 30, 40), distinto de la placa de corte, 10 configurado para ser montado de manera amovible a proximidad del borde de corte (14-1, 30-1) de la placa y hacia

atras con respecto al borde de corte, siendo el sensor de un material electricamente conductor cubierto de un aislante cerca del borde de corte y de manera que aisle el sensor, una vez montado, del cuerpo de la herramienta de corte (10) y de la placa y que comprenda una zona pelada de aislante (24, 32-3, 42-2) alejada del borde de corte y que forma un borne de conexion electrica; y 15

caracterizada por:

• un circuito de deteccion de continuidad (18) conectado directamente entre el borne de conexion (24, 32-3, 42-2) del sensor y el cuerpo de la herramienta.

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2. Herramienta de corte segun la reivindicacion 1, caracterizada porque el sensor tiene la forma de una placa (22) que se va a montar entre una placa de corte (14) y el cuerpo de la herramienta.
3. Herramienta de corte segun la reivindicacion 1, caracterizada porque el sensor tiene la forma de un 25 inserto (32) que se va a montar en una garganta del cuerpo de la herramienta.
4. Herramienta de corte segun la reivindicacion 1, caracterizada porque el circuito de deteccion (18) esta incorporado a la herramienta y comprende un sistema de transmision sin cable de la deteccion de continuidad.

30 5. Herramienta de corte segun la reivindicacion 4, caracterizada porque el sistema de transmision es

pasivo.
6. Herramienta de corte de mecanizacion segun la reivindicacion 2, caracterizada porque el sensor

tiene la forma de una placa (22) montada entre una placa de corte (14) y el cuerpo de la herramienta, constando 35 esta placa (22) de una zona que se ajusta al contorno de la placa de corte (14) y que puede entrar en contacto con la pieza de mecanizacion.