ES2924062T3 - Herramienta, máquina herramienta y procedimiento de mecanizado de piezas de trabajo - Google Patents

Abstract

Una herramienta (20) tiene una conexión de máquina del lado de la máquina (21) para conectar la herramienta a una máquina herramienta (1) para conducir la herramienta en rotación (27) alrededor de un eje de rotación (29) y para hacer avanzar (26) la herramienta con respecto a una pieza de trabajo, un cabezal de herramienta del lado de la pieza de trabajo (22) que tiene uno o más filos de corte (25) para mecanizar una pieza de trabajo, en el que el diámetro (D) del cabezal de herramienta es superior a 20 mm y en el que los filos de corte (25) de la herramienta (20) están dispuestas de manera que se desplazan sobre un área perpendicular al eje de rotación (29), una unidad de vibración (23) que está diseñada para poner el cabezal de la herramienta en vibración rotatoria (28) alrededor del eje de rotación (29), y un dispositivo de recepción de energía (24) para recibir energía suministrada de forma inalámbrica y para suministrar energía eléctrica a la unidad de vibración (23). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Herramienta, máquina herramienta y procedimiento de mecanizado de piezas de trabajo

Se conoce cómo mecanizar piezas de trabajo con herramientas con filo definido por arranque de virutas. Los procedimientos más conocidos son en este sentido el perforado, el torneado, el fresado y el desprendimiento de virutas finas. Las herramientas respectivas tienen una o algunas aristas cortantes claramente definidas, que pueden describirse claramente. Mediante un movimiento relativo entre herramienta, en particular su arista cortante, y pieza de trabajo (movimiento cortante) se provoca el mecanizado por arranque de virutas. Se realiza con una determinada potencia de eliminación bajo un determinado desgaste de herramienta y deja superficies con propiedades predecibles en ciertos límites. Durante el perforado, por regla general, la herramienta se mueve, en el torneado la pieza de trabajo. En el fresado, por regla general, la fresa se gira mientras que esta o la propia pieza de trabajo se desplaza. En el desprendimiento de virutas finas la herramienta o la pieza de trabajo pueden desplazarse. La pieza de trabajo puede ser, a su vez, una herramienta que se produzca con la herramienta descrita.

Se conoce además el mecanizado de piezas de trabajo mediante herramientas vibrantes sin filo definido. Las herramientas vibrantes son rugosas, funcionan de manera abrasiva y vibran relativamente a alta frecuencia (movimiento de vibración), por ejemplo, con frecuencias por encima de 5 kHz o por encima de 10 kHz o por encima de 20 kHz. Debido a las altas frecuencias de vibración que pueden situarse más allá del oído humano, el mecanizado con frecuencia se denomina mecanizado por ultrasonido y la máquina se denomina máquina ultrasónica. La vibración de la herramienta puede ser una vibración en traslación o en rotación. La herramienta puede desplazarse a lo largo de la pieza de trabajo en paralelo a la superficie y así puede eliminar material limando por así decirlo. Sin embargo, también puede actuar por sacudidas sobre la pieza de trabajo.

El documento WO 2012/007583 A1 divulga una herramienta de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación independiente 1 con filo definido, a cuyo movimiento de giro se superpone una vibración rotacional.

El documento JP 07299629 describe un dispositivo para la fabricación de ranuras en el que en un extremo de un árbol giratorio se asientan un accionamiento de vibración, y en el otro extremo, una trompa de resonancia.

Una desventaja de las herramientas conocidas es que se considera que las herramientas de gran diámetro, debido a su tamaño y pesantez no pueden emplearse lo suficiente en el funcionamiento de vibración, o durante el accionamiento de vibración intenso tienen gran repercusión en la máquina.

El objetivo de la invención es indicar una herramienta de diámetro relativamente grande, así como una máquina que emplea una herramienta de este tipo en las que el accionamiento de vibración tenga una menor repercusión en la máquina en el funcionamiento de vibración.

Este objetivo se resuelve mediante una herramienta con las características de la reivindicación independiente 1 así como mediante el uso de esta herramienta de acuerdo con la reivindicación independiente 11. Las reivindicaciones dependientes están orientadas a formas de realización preferidas de la invención.

La herramienta de acuerdo con la invención tiene un racor de máquina (p. ej. HSK, cono de gran inclinación) en el lado de la máquina para la unión de la herramienta con una máquina herramienta, una cabeza de herramienta en el lado de la pieza de trabajo con uno o varios filos definidos para el mecanizado de una pieza de trabajo, en donde el diámetro de la cabeza de herramienta es mayor de 20 mm, y en donde los filos de la herramienta pueden estar dispuestos de modo que en el funcionamiento atraviesan cubriendo una superficie en perpendicular al eje de giro, una unidad de vibración que está diseñada para poner a vibrar rotacionalmente la cabeza de herramienta alrededor del eje de giro, y un equipo de recepción de energía para recibir energía alimentada inalámbricamente y alimentar energía eléctrica a la unidad de vibración. La herramienta presenta una parte vibratoria longitudinal, similar a un tubo y que se extiende a lo largo del eje de giro, que en el extremo de accionamiento presenta la unidad de vibración, en el extremo de salida la cabeza de herramienta, y entre ambos extremos, una zona intermedia que está unida con el racor de máquina.

La vibración giratoria presenta amplitudes que dependen del diámetro. En el caso de diámetros grandes, la desventaja de las amplitudes pequeñas se compensa básicamente mediante la transmisión geométrica en la circunferencia grande. Al aprovechar los efectos de resonancia de manera determinada, la amplitud puede aumentarse adicionalmente.

El equipo de recepción de energía puede presentar una bobina de inducción que está conectada directa o indirectamente con uno o varios accionamientos de vibración (p. ej. elementos piezoeléctricos) en la unidad de vibración. Puede estar diseñada anular y estar dispuesta concéntricamente al eje de giro, y para la interacción con una bobina estacionaria situada enfrentada a este en la dirección del eje de giro.

La dirección de avance de la herramienta puede situarse en perpendicular (fresa de planear) o en paralelo (broca) al eje de giro. La parte de la cabeza de herramienta enganchada con la pieza de trabajo puede tener un diámetro por encima de 25 mm o por encima de 30 mm, y/o un diámetro por debajo de 150 mm o por debajo de 100 mm o por debajo de 80 mm.

La herramienta puede estar dimensionada y se hace funcionar de modo que la frecuencia de vibración es una frecuencia de resonancia torsional de la parte vibratoria o un múltiplo es esta, en donde el extremo de accionamiento y/o el extremo de salida se sitúan en un intervalo de ±20% o ±10% o ±5% de la longitud de onda de resonancia alrededor de un vientre de oscilación, y/o la zona intermedia, y en particular su zona de fijación hacia la unión, en un intervalo de ±20% o ±10% o ±5% de la longitud de onda de resonancia se sitúa alrededor de un nodo de oscilación.

Una máquina herramienta tiene un bastidor de máquina, una mesa portapiezas instalada sobre este para sujetar una pieza de trabajo, un husillo de herramienta instalado en el bastidor de máquina con una herramienta, como se ha descrito anteriormente, un equipo de envío de energía para el envío inalámbrico de energía al equipo de recepción de energía de la herramienta, y un control, que está diseñado para el funcionamiento de la máquina equipada con la herramienta, en particular del husillo y del equipo de envío de energía.

A continuación, se describen formas de realización de la invención haciendo referencia a los dibujos, muestran Fig. 1 esquemáticamente la vista de una máquina herramienta,

Fig. 2 esquemáticamente una herramienta,

Fig. 3 esquemáticamente una herramienta,

Fig. 4 explicaciones sobre el comportamiento de oscilación,

Fig. 5 el accionamiento de vibración en una forma de realización, y

Fig. 6 otras formas de realización de la herramienta.

La figura 1 muestra esquemáticamente una máquina herramienta 1. Presenta un bastidor de máquina 10. En el funcionamiento, a través de distintos elementos intermedios al bastidor de máquina 10, están fijados, por un lado la pieza de trabajo 2 y por otro lado la herramienta 20. Pueden estar previstos varios ejes de ajuste 13, 14 para el ajuste estático de las posiciones traslacionales y/o rotatorias de la herramienta 20 y/o de la pieza de trabajo 2. Por lo demás, está previsto un husillo 12 para la herramienta 20 para ponerlo en movimiento giratorio. Pueden estar previstos ejes de ajuste 13 entre bastidor de máquina 10 y mesa de herramienta 11 y/o ejes de ajuste 14 entre bastidor de máquina 10 y herramienta 20 o husillo 12. Uno o varios de los ejes de ajuste 13 en el funcionamiento también pueden realizar movimientos de avance traslacionales o rotatorios de la herramienta 20 con respecto a la pieza de trabajo 2.

La máquina herramienta 10 puede presentar, en general, un sistema de detección 3 para el registro de parámetros de proceso. El sistema de detección puede presentar uno o varios sensores distribuidos por la máquina herramienta. A través de las líneas las señales se reconducen hacia el control/regulación 16 y allí se documentan y/o se emiten y/o a su vez para el control de los diversos componentes de máquina (ejes 13, 14, accionamiento de husillos 12, suministro de energía 17). Al mismo tiempo, puede estar presente una unidad de salida no mostrada para el operador.

La herramienta 20 puede ser una fresa, en particular, una fresa de planear que durante el mecanizado de la pieza de trabajo se pone en movimiento giratorio accionada mediante electricidad. Sin embargo, puede tratarse también de una broca.

La herramienta 2 puede reemplazarse a través de un acoplamiento 21 estandarizado de modo que pueda cambiarse rápidamente y, dado el caso, también automáticamente. El acoplamiento 21 puede ser un acoplamiento cónico habitual (cono de gran inclinación, HSK) con alojamientos correspondientes en el lado de la herramienta y en el lado del husillo.

La máquina herramienta en la figura 1 mostrada esquemáticamente está diseñada para el funcionamiento con una herramienta, como se muestra esquemáticamente en la figura 2, 3 o 6. En particular, el control 16 está diseñado de modo que el funcionamiento de la herramienta se realice adecuadamente. Además de las funciones convencionales como control de los ejes de ajuste 13, 14, control del husillo 12 esto puede comprender también el control adecuado el equipo de envío de energía 17 con señales adecuadas, en particular, de amplitud adecuada y/o frecuencia adecuada y/o manejo de los tiempos adecuado. La amplitud y frecuencia pueden estar guardadas en el control 16 en función de la herramienta o estar almacenadas como parte de un programa de control.

La figura 2 muestra esquemáticamente en vista lateral una herramienta 20. Están indicados esquemáticamente los ejes de giro 29, el movimiento giratorio 27 de la herramienta provocado por el husillo 12, el movimiento de avance 26 de la herramienta 20 con respecto a la pieza de trabajo 2 provocado por los ejes de ajuste 13 y/o 14 y la vibración rotacional 28 (vibración torsional) provocada por el accionamiento de vibración 23.

21 simboliza esquemáticamente la conexión de la herramienta a la máquina 1. El racor de máquina 21 puede estar diseñado de manera estandarizada. Puede ser un racor HSK de diámetro adaptado o un racor de alta conicidad o similar. La figura 2 muestra el racor de máquina 21 solo esquemáticamente.

22 designa la cabeza de herramienta, que lleva los filos hacia la pieza de trabajo 2. Los filos son filos definidos 25 que pueden estar moldeados firmemente en la cabeza de herramienta 22 o que pueden añadirse mediante insertos cortantes intercambiables, por ejemplo, insertos cortantes que pueden enroscarse o placas de moldeo de doble cara. Con D se describe el diámetro de la herramienta, en donde en este caso quiere decirse el diámetro activo en la pieza de trabajo, es decir, en última instancia la medida a lo largo de las zonas más externas radialmente de las aristas cortantes 25 o insertos cortantes. El diámetro D es comparativamente grande y se sitúa por encima de 20 mm, preferentemente por encima de 25 mm o por encima de 30 mm.

Al menos en zonas de la cabeza de herramienta situadas radialmente en el exterior una vibración torsional, debido al radio comparativamente grande presenta una amplitud aceptable. El hecho de que una herramienta grande en su pesadez pueda excitarse solo con dificultad para formar vibraciones de amplitud satisfactoria, se compensa básicamente durante la excitación con vibraciones torsionales al aumentarse la amplitud con una distancia creciente con respecto al eje 29 de la vibración torsional. El diámetro D puede situarse por debajo de 150 mm o por debajo de 100 mm.

La herramienta 20 puede estar entallada de modo que el racor de máquina 21, y dado el caso también, la cabeza de herramienta 22 tengan un diámetro mayor que las zonas situadas entre medias. Los filos 25 cubren durante el movimiento giratorio alrededor del eje 29 preferentemente en total la superficie frontal (superficie en perpendicular al eje de giro 29) de la herramienta. Tal como se esboza en la figura 2 esquemáticamente, pueden situarse en una superficie plana.

Pero esto no es obligatorio. En otras formas de realización (si se observa a lo largo del eje de giro 29) pueden estar configuradas partes de la circunferencia recubiertas.

23 es una unidad de vibración, que está diseñada para poner a vibrar rotacionalmente la cabeza de herramienta (indicado mediante la flecha 28). Puede presentar elementos piezoeléctricos. A estos se aplican señales alternas eléctricas. La frecuencia de vibración puede corresponder a este respecto directamente a la frecuencia de la señal de conmutación eléctrica.

24 designa un equipo de recepción de energía. Puede tratarse de una bobina de inducción anular por la que se introduce un campo alterno magnético generado con un fin preciso, en sus extremos se genera una tensión inducida y así suministra la energía eléctrica necesaria para el funcionamiento de la unidad de vibración 23. En función del diseño la bobina del equipo de recepción de energía 24 puede estar conectada directamente con los elementos piezoeléctricos de la unidad de vibración 23. Sin embargo, entre estos pueden situarse también elementos de conmutación para el suministro de los elementos piezoeléctricos (rectificación, inversión, control de amplitud,...).

La figura 2 no ha de entenderse de modo que la herramienta presenta un cuerpo base de una pieza. La herramienta puede estar construida con varias piezas en conjunto, por ejemplo, dividida en dirección axial. Las partes individuales están unidas entre sí adecuadamente, por ejemplo mediante atornillado, soldadura con estaño, soldadura en portapiezas, prensado o similar.

La figura 3 muestra una forma de realización de la herramienta en corte en el que la herramienta presenta una parte vibratoria 31-34, que está unida a través de una parte de unión 35 con el racor de máquina. La parte vibratoria tiene una longitud determinada L que se extiende esencialmente en paralelo al eje de giro 29. La parte vibratoria tiene un extremo de accionamiento 31, un extremo de salida 32 y entre estos una zona intermedia 33, 34. En el extremo de accionamiento 31 se sitúa el accionamiento de vibración 23. En el extremo de salida 32 se sitúa la cabeza de herramienta 22 y, en particular, las aristas cortantes 25 o los insertos cortantes. Entre extremo de accionamiento 31 y extremo de salida 32 se sitúa la zona intermedia 33, 34. Presenta una zona de fijación 34 con la que está unida la parte vibratoria 31-34 con el racor de máquina 21. La unión es firme y tan estable que pueden transmitirse de manera segura fuerzas originadas durante la inserción de la herramienta.

La parte de unión 35 entre zona de fijación 34 y racor de máquina 21 es una estructura 35 similar a un tubo o a un cilindro que rodea el extremo de accionamiento 31 y de accionamiento de vibración 23 y se extiende entonces en dirección axial desde el racor de máquina 21 hacia la zona de unión 34. La parte de unión 35 puede estar diseñada como un cilindro macizo, es decir, estar cerrada a lo largo de la circunferencia, o puede presentar perforaciones o también solo puntales individuales para unir la zona de unión 34 de la parte vibratoria 31-34 con el racor de máquina 21.

La figura 4 muestra esquemáticamente un modo de funcionamiento de la herramienta mostrada en la figura 3. Muestra un diagrama que muestra como abscisa la posición axial xa a lo largo del eje de giro 29 y como ordenada la amplitud de la vibración torsional alrededor del eje 29. En el diagrama están dibujadas esquemáticamente zonas individuales de la parte vibratoria 31-34.

El diseño y el funcionamiento pueden ser tales que a lo largo de la parte vibratoria surja un nodo de oscilación 42 con menor amplitud de la vibración torsional (aproximadamente 0). En la zona de este nodo 42 (amplitud mínima de la vibración torsional) puede situarse la zona intermedia 33 y, en particular, la zona de fijación 34 de la parte vibratoria 31-34.

Al posicionarse la zona intermedia 33, y en particular la zona de fijación 34, en la zona de un nodo de oscilación 42 se obtiene la ventaja de que se minimizan las repercusiones del sistema vibrante en la máquina. La parte vibratoria se sujeta en el lugar donde sus vibraciones son mínimas. También las vibraciones que se propagan a través del racor de máquina 21 hacia la máquina 1 se minimizan de modo que no ha de temerse efectos recíprocos desventajosos en la máquina.

Si se observa a lo largo de la longitud axial, la vibración torsional presenta una longitud de onda A definida mediante los nodos y los vientres de la amplitud de vibración torsional. La figura 4 muestra una forma de realización, en la que la longitud L de la parte vibratoria 31-34 de la herramienta es aproximadamente la mitad de longitud de onda A, es decir, A/2 de la vibración torsional. A la izquierda y la derecha del nodo 42 se encuentran vientres de oscilación 41 y 43 que oscilan en oposición de fase. Las dos curvas opuestas que se cortan en el nodo 42 pueden entenderse de manera similar a una curva envolvente, en donde cabe observar que se describen oscilaciones torsionales.

En la zona del vientre 41 pueden situarse el extremo de accionamiento 31 de la parte vibratoria 31-34 y, en particular, el accionamiento de vibración 23. En la zona del otro vientre 43 puede situarse la cabeza de herramienta 22 y en particular el extremo de salida 32 de la parte vibratoria 31-34 junto con las aristas cortantes 25 o los insertos cortantes.

La figura 4 esboza una distribución simétrica de los vientres con respecto al nodo 42. Esto puede ser, pero no es obligatorio. Depende de la configuración mecánica de la herramienta, donde se encuentran nodos de vibración y vientres de vibración. Dicho de otro modo, no es necesario que la longitud de onda A sea constante a lo largo de la longitud de la parte vibratoria, sino que puede modificarse, dependiendo de las propiedades de la parte vibratoria que varían a lo largo de la longitud axial, por ejemplo, masa por longitud, rigidez local y similar. Las relaciones respectivas pueden calcularse o simularse numéricamente, o dado el caso también determinarse empíricamente. La configuración puede ser, por consiguiente, también de modo que uno de los vientres se sitúe claramente más cerca del nodo que el otro.

La figura 4 muestra comportamientos en la oscilación fundamental.

Sin embargo, también es concebible hacer funcionar la herramienta 20 en modos superiores (oscilaciones armónicas, otras resonancias, ...). Pueden presentarse también dos o más nodos 42 a lo largo de la abscisa 29 entre extremo de accionamiento 31 y extremo de salida 32. Sin embargo, con frecuencia es útil posicionar al menos la cabeza de herramienta 22 y preferentemente también el accionamiento de vibración 23 en la zona de vientres de oscilación, es decir, distanciada en cada caso aproximadamente A/4 del nodo para optimizar la amplitud de la vibración torsional.

El dato del posicionamiento de extremo de accionamiento 31 y/o extremo de salida 32 o zona intermedia 33, 34 o zona de fijación 34 con respecto a los nodos de oscilación o vientres de oscilación puede entenderse con tolerancias con como máximo ± 20 % o ± 10 % o ± 5 % de la longitud de onda de resonancia A, si se observa en cada caso en el nodo o vientre relevante localmente.

Dado que se desea cada vez más un modo de construcción pequeña, la longitud de la parte vibratoria L puede ser aproximadamente 0,4A < L < 0,5A. El accionamiento y la salida pueden situarse todavía cerca de los vientres y con ello en la zona de amplitudes suficientemente grandes, de modo que se pierde más tamaño de construcción que amplitud de vibración.

Si se observa resonancias, pueden estar definidas y considerarse como originadas en marcha en vacío (herramienta no enganchada con la pieza de trabajo) o bajo carga (con aplicación de fuerza esperada en la cabeza de herramienta).

Por un lado, la frecuencia de vibración y, por otro lado, la configuración mecánica de la herramienta, se condicionan recíprocamente y se adaptan la una a la otra cuando deben aprovecharse efectos de resonancia con un fin determinado. El control de la máquina está diseñado para alimentar a la pieza de trabajo a través del equipo de envío de energía 17 la frecuencia o las frecuencias adecuadas. Sin embargo, el diseño puede ser también de modo que la máquina genera un campo alterno magnético de cualquier modo/de cualquier tipo para lograr efectos inductivos en el equipo de recepción de energía 24 de la herramienta. La formación de la tensión propiamente dicha para el funcionamiento de los actores piezoeléctricos 23, 41 en cuanto a la frecuencia y amplitud se efectúa entonces en la herramienta 20 con un circuito adecuado alojado allí.

Esquemáticamente, en la figura 3 se muestra de nuevo el equipo de recepción de energía 24. Puede estar configurado para anular y abarcar la herramienta completamente. Esquemáticamente, se esboza también el equipo de envío de energía 17 en el lado de la máquina. Puede estar distanciado en la dirección del eje de rotación 29 del equipo de recepción de energía 24 mediante un intersticio delgado. Puede estar configurado en forma de segmento anular y estar enfrentado a la bobina del equipo de recepción de energía 24 solo a través de una zona determinada de la circunferencia del anillo y dejar libre otra zona de modo que todavía pueda actuar un cambiador de herramientas. El equipo de envío de energía 17 genera un campo alterno magnético que atraviesa la bobina del equipo de recepción de energía 24 y allí produce una tensión inducida. El equipo de envío de energía 17 está instalado de manera estacionaria con respecto a la máquina.

La figura 5 muestra esquemáticamente en vista en planta en un corte en perpendicular al eje de vibración 29 a través del extremo de accionamiento 31 de la parte vibratoria una configuración posible del accionamiento de vibración 23 en el extremo de accionamiento 31. 41a y 41b son accionamientos de vibración instalados excéntricamente al eje de giro 29, en donde en este caso puede tratarse de elementos piezoeléctricos. Su eje de vibración es perpendicular a la superficie de contacto 51 en correspondencia con la flecha mostrada 52. Uno de sus extremos respectivamente está instalado en superficies de contacto y puede estar pretensado allí mediante uniones atornilladas.

El otro extremo de los elementos piezoeléctricos 41 (que no está en contacto con la superficie de contacto 51) puede dejar de oscilar libremente o puede estar en contacto con un elemento de contramasa 42a, 42b. Este, en función de la demanda, puede estar diseñado más grande o más pequeño. Se muestran elementos de contramasa individuales 42a, 42b. Sin embargo, pueden estar unidos entre sí también axialmente hacia atrás (en la dirección contraria a la pieza de trabajo, hacia la máquina) y presentar de nuevo una estructura rígida pesada. Los elementos de contramasa 42a, 42b forman un apoyo flotante que, debido a su inercia, se activa lo suficiente precisamente a altas frecuencias.

La figura 5 muestra dos elementos piezoeléctricos 41a, 41b. Pero pueden ser también varios elementos piezoeléctricos (3, 4, 5, 6 o más). No se muestran las líneas eléctricas para alimentar energía eléctrica desde el equipo de recepción de energía 24.

La figura 6 muestra formas de realización más concretas de la herramienta, la figura 6A en vista lateral y la figura 6B en perspectiva en corte parcial. 21 muestra un acoplamiento HSK. 24 es el equipo de recepción de energía que está diseñado como bobina de inducción ya la que está enfrentado a una distancia axial un equipo de envío de energía 17 correspondiente que está fijado de manera estacionaria en la máquina. La cabeza de herramienta 22 se muestra de modo que está equipada con varios insertos cortantes 25. Pueden fijarse a zonas de fijación adecuadas. La cabeza de herramienta está configurada fungiforme hacia abajo al aumentar su diámetro hacia abajo. 61 simboliza un anillo de compensación en el que para el equilibrio de la herramienta puede retirarse material con un fin determinado.

La forma de realización de las figuras 6 esboza que la posición de la zona de fijación 34 no está situada simétricamente entre extremo de accionamiento 31 y extremo de salida 32, sino más cerca en el extremo de accionamiento. Como ya se ha dicho, esto depende de las dimensiones y configuraciones de las zonas individuales de la parte vibratoria.

La figura 6B esboza una forma de realización en la que el accionamiento de vibración 23 presenta cuatro elementos piezoeléctricos distribuidos por la circunferencia de acuerdo con las divisiones en la parte de accionamiento en la parte de accionamiento de la parte vibratoria. 62 simboliza una conducción de fluidos que puede alimentar agentes de refrigeración o agentes lubricantes.

En la forma de realización mostrada, la bobina del equipo de recepción de energía 24 puede presentar el mayor diámetro. Pero también la cabeza de herramienta 22 junto con los filos 25 puede formar el diámetro mayor. Como ya se ha mencionado, la forma de realización puede ser entallada de modo que el diámetro entre cabeza de herramienta y racor de máquina sea menor.

El diámetro de la cabeza de herramienta (diámetro activo en la pieza de trabajo) se sitúa por encima de 20 mm y puede situarse por encima de 25 o por encima de 30 mm. Puede situarse por debajo de 150 mm o por debajo de 100 mm.

La velocidad de giro de la herramienta puede situarse por encima de 500 UpM o por encima de 1000 UpM, o por encima de 2000 UpM. Puede situarse por debajo de 30 000 UpM o por debajo de 24 000 UpM o por debajo de 20 000 UpM.

La frecuencia de vibración de la vibración torsional puede situarse por encima de 5 khz o por encima de 10 khz o por encima de 15 khz o por encima de 20 kHz. Puede situarse por debajo de 100 khz o por debajo de 80 khz o por debajo de 60 khz.

Claims (16)

REIVINDICACIONES

1. Herramienta (20) con

un racor de máquina (21) en el lado de la máquina para la unión de la herramienta con una máquina herramienta (1) para el accionamiento giratorio (27) de la herramienta alrededor de un eje de giro (29) y el avance (26) de la herramienta con respecto a una pieza de trabajo,

una cabeza de herramienta (22) en el lado de la pieza de trabajo con uno o varios filos para el mecanizado de una pieza de trabajo, en donde el diámetro de la cabeza de herramienta es mayor de 20 mm y en donde los filos de la herramienta están dispuestos de modo que pueden recorrer una superficie en perpendicular al eje de giro,

una unidad de vibración (23) que está diseñada para poner a vibrar rotacionalmente (28) la cabeza de herramienta alrededor del eje de giro, y

un equipo de recepción de energía (24) para recibir energía alimentada inalámbricamente y alimentar energía eléctrica a la unidad de vibración, caracterizada porque la herramienta (20) presenta una parte vibratoria (31-34) longitudinal y que se extiende a lo largo del eje de giro (29), que en el extremo de accionamiento (31) presenta la unidad de vibración (23), en el extremo de salida (32) la cabeza de herramienta (22) y una zona intermedia (33, 34) entre ambos extremos,

en donde la zona intermedia (33, 34) está unida mecánicamente de manera firme con el racor de máquina (21),

en donde la unión de zona intermedia y racor de máquina presenta una estructura (35) similar a un tubo, (i) que rodea el extremo de accionamiento (31),

(ii) uno de cuyos extremos está fijado en la zona intermedia (33, 34), y

(iii) otro de cuyos extremos está unido con el racor de máquina (21).

2. Herramienta según la reivindicación 1, caracterizada porque el equipo de recepción de energía (24) presenta una bobina por la que puede introducirse un campo magnético que está unida directa o indirectamente con uno o varios accionamientos de vibración (23) en la unidad de vibración.

3. Herramienta según la reivindicación 2, caracterizada porque la bobina tiene forma anular y está dispuesta concéntricamente al eje de giro (29) y para la interacción con una bobina estacionaria situada enfrentada a este en la dirección del eje de giro.

4. Herramienta según una de las reivindicaciones anteriores, cuya dirección de avance (26) se sitúa en perpendicular al eje de giro (29).

5. Herramienta según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la parte de la cabeza de herramienta engranada con la pieza de trabajo presenta un diámetro de por encima de 25 mm y/o un diámetro de por debajo de 150 mm, preferentemente por debajo de 100 mm, de manera especialmente preferente por debajo de 80 mm.

6. Herramienta según una o varias de las reivindicaciones anteriores, en donde la unidad de vibración (23) presenta uno o varios elementos piezoeléctricos (41).

7. Herramienta según la reivindicación 1, en donde el extremo de accionamiento presenta uno o varios accionamientos de vibración (41, 42) que vibran en traslación instalados excéntricamente al eje de giro, cuyo eje de vibración está orientado en la dirección circunferencial con respecto al eje de giro (29).

8. Herramienta según la reivindicación 6 y 7, en donde uno de los extremos de un elemento piezoeléctrico (41) está unido con una superficie de contacto en el extremo de accionamiento (31) y el otro extremo es libre o está unido con un elemento de contramasa (42).

9. Herramienta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en la cabeza de herramienta (22) presenta uno o varios insertos cortantes (25) que pueden instalarse por separado.

10. Herramienta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el racor de máquina (21) presenta una pieza de conexión estandarizada, en particular, un cono de gran inclinación o un racor HSK.

11. Uso de la herramienta según la reivindicación 1, 7, 8, 9 o 10, (i) en una frecuencia de vibración que es una frecuencia de resonancia torsional de la parte vibratoria (31 - 34) o un múltiplo de esta,

(ii) en el que el extremo de accionamiento y/o el extremo de salida se sitúa en un intervalo de ±20%, preferentemente ±10%, de manera especialmente preferente ±5% de la longitud de onda de resonancia alrededor de un vientre de oscilación (42).

12. Uso según la reivindicación 11 o uso de una herramienta según una de las reivindicaciones 1, 7, 8, 9 o 10, (i) en una frecuencia de vibración que es una frecuencia de resonancia torsional de la parte vibratoria o un múltiplo de esta,

(ii) en el que la zona intermedia, y en particular su zona de fijación hacia la unión en un intervalo de ±20%, preferentemente ±10%, de manera especialmente preferente ±5% de la longitud de onda de resonancia se sitúa alrededor de un nodo de oscilación (41, 43).

13. Uso según la reivindicación 11 o 12, en el que la amplitud de vibración en la dirección circunferencial se sitúa en la circunferencia exterior de la herramienta por encima de 0,5 pm, preferentemente por encima de 1 pm, de manera especialmente preferente por encima de 2 pm.

14. Uso según una de las reivindicaciones 11 a 13, en el que la frecuencia de vibración se sitúa por encima de 5 kHz, preferentemente por encima de 10 kHz, de manera especialmente preferente por encima de 15 kHz o por debajo de 100 kHz o por debajo de 80 kHz o por debajo de 60 kHz.

15. Uso según una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque la velocidad de giro de la herramienta se sitúa por encima de 500 UpM, de manera especialmente preferente por encima de 1000 UpM, de manera especialmente preferente por encima de 2000 UpM o por debajo de 30000 UpM, preferentemente por debajo de 24000 UpM, de manera especialmente preferente por debajo de 20000 UpM.

16. Máquina herramienta (1) con un bastidor de máquina (10), una mesa portapiezas (11) instalada en esta para sujetar una pieza de trabajo (2), un husillo de herramienta (12) instalado en el bastidor de máquina, una herramienta (20) según una o varias de las reivindicaciones anteriores 1 a 10, un equipo de envío de energía (17) para el envío inalámbrico de energía al equipo de recepción de energía (24) de la herramienta, y un control (16) que está diseñado para hacer funcionar la máquina equipada con la herramienta, en particular, el husillo y el equipo de envío de energía.