ES2954129T3 - Procedimiento y dispositivos para el reavivado rápido y flexible de tornillos sin fin de rectificado - Google Patents

Procedimiento y dispositivos para el reavivado rápido y flexible de tornillos sin fin de rectificado Download PDF

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Abstract

Se describe un método para revestir un gusano rectificador (34) de rosca única o múltiple en el que se produce un movimiento de rodadura principal entre el gusano rectificador y una herramienta rectificadora (90) similar a un engranaje. Para crear modificaciones de flanco en el tornillo sin fin de molienda, al movimiento de rodadura principal se le superpone un movimiento relativo adicional. Además, se dan a conocer un accionamiento auxiliar diseñado específicamente para tal método, una máquina herramienta diseñada correspondientemente y una herramienta de rectificado para la realización del método. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento y dispositivos para el reavivado rápido y flexible de tornillos sin fin de rectificado
Sector de la técnica
La presente solicitud se refiere a un procedimiento para reavivar tornillos sin fin de rectificado, en particular tornillos sin fin de rectificado para el rectificado por generación continua, a un dispositivo de reavivado especialmente diseñado para este fin, a una máquina herramienta preparada correspondientemente y a una herramienta de reavivado correspondiente.
Estado de la técnica
Los tornillos sin fin de rectificado se utilizan para el mecanizado fino o de acabado de engranajes de alta precisión, en particular para engranajes de transmisiones de potencia, como los que se utilizan en grandes cantidades en la industria automotriz. El procedimiento de rectificado aplicado a este respecto es el rectificado por generación continua, que, con un alto rendimiento y precisión, también permite una gran flexibilidad en cuanto a las formas de los flancos que se van a producir en las piezas de trabajo. Esta flexibilidad se obtiene, por un lado, por la interacción de los movimientos individuales de la máquina sobre varios ejes durante el mecanizado de la pieza de trabajo y, por otro lado, por la posibilidad de proporcionar una amplia variedad de formas de flanco en el tornillo sin fin de rectificado y reproducirlas en la pieza de trabajo.
Los tornillos sin fin a menudo consisten en cuerpos que se pueden reavivar y que se pueden mecanizar con precisión con herramientas adecuadas, por ejemplo, herramientas de diamante. En el pasado, se han desarrollado los más variados tipos de procedimientos para reavivar estos tornillos sin fin de rectificado que, según los requisitos, son más o menos complicados por un lado y más o menos flexibles por otro.
Hoy en día, en la gran mayoría de los casos, el reavivado debe realizarse con herramientas de reavivado en forma de disco, por ejemplo, discos recubiertos de diamante, en los que el flanco de la herramienta de reavivado (en lo sucesivo también denominada superficie activa) representa una imagen negativa de la forma de perfil deseada (es decir, la forma del flanco en la dirección de la altura del perfil) en el tornillo sin fin de rectificado. Esto permite un reavivado relativamente rápido. El reavivado tiene lugar en cuanto a movimiento, como el fresado de roscas o el rectificado de roscas, en el sentido de que la herramienta de reavivado gira rápidamente alrededor de un eje aproximadamente paralelo al eje del tornillo sin fin de rectificado y es guiada junto al tornillo sin fin de rectificado giratorio con su superficie activa paralela al eje. A este respecto, la herramienta de reavivado está en contacto lineal con el tornillo sin fin de rectificado por toda la altura de perfil. De este modo, la forma de perfil de la superficie activa de la herramienta de reavivado se transfiere directamente al flanco del tornillo sin fin de rectificado. Por lo general, se necesitan varias pasadas para arrancar toda la cantidad de reavivado. En el caso de tornillos sin fin de rectificado de rosca múltiple es necesario proceder de manera correspondiente para todas las roscas. Tan pronto como se requiera un perfil diferente en el flanco del tornillo sin fin de rectificado, se requiere una herramienta de reavivado con un perfil de flanco diferente. Debido a que la forma de perfil de la superficie activa en la herramienta de reavivado se transfiere 1:1 al flanco del tornillo sin fin de rectificado durante el reavivado, la forma del flanco del tornillo sin fin de rectificado no puede cambiar a lo ancho del tornillo sin fin de rectificado. Formas de flanco más complejas, superficies de forma libre propiamente dichas, según se requiera para el rectificado topológico, por lo tanto, no se pueden revestir con este método. La velocidad del tornillo sin fin de rectificado también se ve muy limitada durante el reavivado porque la herramienta de reavivado tiene que moverse hacia delante y hacia atrás constantemente dependiendo del paso del tornillo sin fin.
Solo el perfilado de líneas es verdaderamente universal. En este procedimiento, que funciona cinemáticamente de manera similar al reavivado descrito anteriormente, también se utilizan herramientas en forma de disco. Sin embargo, estos solo tienen una superficie activa (generalmente toroidal) en su borde exterior. El radio de esta superficie, visto en la sección axial de la herramienta, es pequeño en relación con la altura del perfil que se va a reavivar, por lo que la superficie solo tiene contacto puntual durante el reavivado con el flanco del tornillo sin fin de rectificado con una buena aproximación. Por lo tanto, al pasar axialmente a través de las roscas del tornillo sin fin, solo una línea, o justo una línea, se reaviva en el flanco del tornillo sin fin. Para reavivar toda la altura del perfil en el flanco del tornillo sin fin, es necesario un número correspondiente de líneas o pasadas, en donde cada línea descansa sobre un diámetro diferente en el flanco del tornillo sin fin y, controlada por un programa NC, puede diferir ligeramente de en cada caso las adyacentes en cuanto a su curso axial. La distancia de una línea a otra debe seleccionarse a este respecto tan pequeña que la ondulación que se produce en el flanco reavivado sea lo suficientemente pequeña. En el caso de tornillos sin fin de rectificado de rosca múltiple, el proceso completo es necesario para cada rosca. Esto conduce inevitablemente a un tiempo de reavivado muy largo; incluso en el caso más favorable asciende a un múltiplo del tiempo de rectificado para una pieza de trabajo. En muchos casos, el tiempo de reavivado es demasiado largo para ser económico.
En el documento DE 19706867 B4 se divulgan perfeccionamientos de los procedimientos de reavivado mencionados anteriormente. El documento DE 19624842 A1 divulga procedimientos en los que partes del perfil de rosca de tornillo sin fin se reavivan en contacto lineal y otras partes aproximadamente en contacto puntual. En el documento WO 95/24989 se divulgan procedimientos para perfilar por líneas.
El procedimiento de reavivado más rápido conocido, pero al mismo tiempo también el más inflexible, utiliza el llamado reavivador maestro como herramienta; se trata de una rueda dentada de reavivado cilíndrica o, lo que es lo mismo en cuanto a la geometría del engranaje, de un tornillo sin fin de reavivado. En términos de módulo y modificaciones, un reavivador maestro se corresponde exactamente con el engranaje de la pieza de trabajo en cuanto a la forma de su engranaje. Está recubierto en sus superficies exteriores con granos de material duro, por ejemplo, diamantes. El reavivado tiene lugar engranando el reavivador maestro con el tornillo sin fin de rectificado en lugar de con una pieza de trabajo y desplazándolo más allá del tornillo sin fin de rectificado en paralelo al eje del tornillo sin fin de rectificado durante el rectificado. Como resultado, la forma de los flancos del maestro se reproduce en los flancos del tornillo sin fin de rectificado. Si la forma de perfil de las roscas de tornillo sin fin va a ser variable a lo ancho del tornillo sin fin de rectificado, lo cual es necesario para rectificar engranajes topológicos, el reavivador maestro también debe tener esta topología, y el reavivador maestro debe moverse en la dirección de su eje al mismo tiempo que el movimiento de desplazamiento, de forma que, en total, se produzca un movimiento similar al del raspado diagonal.
Una máquina en la que solo se utiliza este método para reavivar no necesita un equipo de reavivado especial si el reavivador maestro está diseñado de tal manera que se pueda sujetar en lugar de una pieza de trabajo y engranarse con el tornillo sin fin de rectificado; todos los movimientos necesarios para el reavivado son entonces los mismos que para el rectificado de una pieza de trabajo. El tiempo de reavivado necesario corresponde aproximadamente al tiempo de rectificado de una pieza de trabajo. En el documento US 3.602.209 se divulga un ejemplo de un procedimiento de reavivado con un reavivador maestro recubierto con diamante.
Este procedimiento es tan rápido como básicamente inflexible. Si desea realizar cambios incluso menores en las modificaciones, generalmente es necesario al menos una reelaboración del reavivador maestro, aunque generalmente una nueva producción. Ambas cosas conllevan un gran esfuerzo y altos costes. Además, la producción de un maestro es generalmente muy costosa, ya que debe contener la forma exacta del engranaje que se va a rectificar en todos los aspectos, es decir, siempre es una versión individual hecha a medida. En general, todavía no existe un procedimiento utilizable que pueda reavivar tornillos sin fin de rectificado de manera eficiente y flexible con una forma que pueda describirse usando un programa NC. Esta es una de las razones por las que el llamado "rectificado topológico" aún no ha podido establecerse en la producción en masa, aunque existe una necesidad real desde el punto de vista técnico. Si se dispusiera de un procedimiento de reavivado de este tipo, también sería posible fabricar engranajes muy complejos de forma económica. Se abrirían nuevas posibilidades para que los diseñadores optimizaran el rendimiento energético y redujeran el nivel de ruido de las cajas de cambio.
El documento US 5.175.962, que constituye la base de los preámbulos de las reivindicaciones independientes, divulga un procedimiento de reavivado en el que el centro de una herramienta de reavivado en forma de rueda dentada se mueve a lo largo de una trayectoria en forma de arco circular a lo largo de un tornillo sin fin de rectificado en forma de reloj de arena, mientras que la herramienta de reavivado se encuentra en engrane de rodadura con el tornillo sin fin de rectificado. Para crear modificaciones, el movimiento central de la herramienta de reavivado se desvía de la forma de arco circular.
El documento US 4.708.544 divulga una máquina biseladora en la que se superpone un movimiento giratorio adicional a una pieza de trabajo para generar el ángulo de oblicuidad. Para ello se hace girar la carcasa de un generador de impulsos para el husillo portapiezas con un motor adicional, de modo que cambie el punto de referencia para regular el giro del motor de accionamiento para el husillo portapiezas.
El documento DE 86 07 328 U divulga una máquina biseladora en la que se lleva a cabo un movimiento giratorio adicional para generar un ángulo de oblicuidad.
Los documentos JP 2010 142883 A y GB 2 151 521 divulgan herramientas de reavivado que se derivan de ruedas dentadas, en donde se omiten partes de los dientes o dientes completos.
Objeto de la invención
Es un objetivo de la presente invención especificar un procedimiento para reavivar un tornillo sin fin de rectificado de rosca simple o de rosca múltiple, que puede funcionar con una herramienta estándar simple, que permite un reavivado rápido, pero que, pese a ello, es muy flexible con respecto a las modificaciones de los flancos que se puede generar.
Este objetivo se logra mediante un procedimiento de acuerdo con la reivindicación la reivindicación 1. Las reivindicaciones 9 y 10 definen en cada caso una máquina herramienta especialmente adaptada para llevar a cabo dicho procedimiento. Otras formas de realización se especifican en reivindicaciones dependientes.
El procedimiento de acuerdo con la invención para reavivar un tornillo sin fin de rectificado de rosca simple o de rosca múltiple presenta inicialmente las siguientes propiedades: Se genera un movimiento de rodadura básico entre el tornillo sin fin de rectificado y una herramienta de reavivado de tipo rueda dentada, es decir, una herramienta de reavivado con uno o más dientes en su circunferencia exterior. Para ello, el tornillo sin fin de rectificado es accionado habitualmente en un movimiento giratorio básico alrededor de un eje del tornillo sin fin de rectificado; la herramienta de reavivado es accionada en un movimiento giratorio básico alrededor de un eje de la herramienta de reavivado, en donde el eje de la herramienta de reavivado discurre cruzado (transversal) al eje del tornillo sin fin de rectificado, y entre la herramienta de reavivado y el tornillo sin fin de rectificado se genera además un movimiento de desplazamiento a lo largo del eje del tornillo sin fin de rectificado (por ejemplo, por que el tornillo sin fin de rectificado se mueve a lo largo de su eje con respecto a la herramienta de reavivado o por que la herramienta se mueve con respecto al tornillo sin fin de rectificado a lo largo de su eje). El movimiento giratorio básico del tornillo sin fin de rectificado, el movimiento giratorio básico de la herramienta de reavivado y el movimiento de desplazamiento se acoplan entonces de tal manera que el tornillo sin fin de rectificado y la herramienta de reavivado se encuentran en engrane de rodadura correcto en todo momento durante la operación de reavivado. Solo debido al movimiento de rodadura básico, la herramienta de reavivado siempre estaría en la misma posición axial con respecto al área del flanco del tornillo sin fin de rectificado con el que la herramienta de reavivado está engranada en un momento dado durante el proceso de reavivado, es decir, la herramienta de reavivado siempre arrancaría la misma cantidad de reavivado del flanco del tornillo sin fin de rectificado.
En este sentido, el procedimiento de acuerdo con la invención corresponde básicamente a un procedimiento convencional de reavivado con un reavivador maestro y, en este sentido, con este procedimiento la forma de flanco de los dientes de la herramienta de reavivado se reproduce primero en el flanco del tornillo sin fin de rectificado.
De acuerdo con la invención, al movimiento de rodadura básico entre la herramienta de reavivado y el tornillo sin fin de rectificado se superpone un movimiento relativo adicional. Este movimiento relativo adicional se puede generar de varias formas. El movimiento relativo adicional se genera preferentemente mediante un movimiento giratorio adicional de la herramienta de reavivado alrededor del eje de la herramienta de reavivado, que se superpone al movimiento giratorio básico de la herramienta de reavivado. Esto cambia inmediatamente la cantidad de avivado que se arranca del flanco del tornillo sin fin de rectificado por la herramienta de reavivado. Alternativamente, sin embargo, también es concebible superponer un movimiento giratorio adicional al movimiento giratorio básico del tornillo sin fin de rectificado. Como resultado, el tornillo sin fin de rectificado se enrosca hasta cierto punto contra el flanco de la herramienta de reavivado o se aleja de este, como resultado de lo cual también se modifica la cantidad de reavivado que se arranca del flanco del tornillo sin fin de rectificado mediante la herramienta de reavivado. También es concebible superponer un movimiento adicional axial entre el tornillo sin fin de rectificado y la herramienta de reavivado a lo largo del eje del tornillo sin fin de rectificado rectificador al movimiento de desplazamiento, pudiendo generarse este movimiento adicional axial desplazando adicionalmente la herramienta de reavivado con respecto al tornillo sin fin de rectificado o desplazando adicionalmente el tornillo sin fin de rectificado con respecto a la herramienta de reavivado. Otra posibilidad análoga consiste en implementar el movimiento adicional en el denominado eje X. En este caso tiene lugar un pequeño movimiento relativo entre la herramienta de reavivado y el tornillo sin fin de rectificado, acercando y alejando la herramienta de reavivado y el tornillo sin fin de rectificado mutuamente con respecto a una dirección que es perpendicular al eje de giro de la herramienta de reavivado y perpendicular a el eje del tornillo sin fin de rectificado. También es concebible un movimiento relativo a lo largo del denominado eje Z. Estas opciones para generar el movimiento relativo adicional también se pueden combinar.
El movimiento relativo adicional produce modificaciones en el flanco del tornillo sin fin de rectificado, es decir, el flanco del tornillo sin fin de rectificado recibe una forma de perfil que se desvía de la forma que resultaría únicamente reproduciendo la forma de flanco de los dientes de la herramienta de reavivado debido al acoplamiento de rodadura.
El procedimiento de acuerdo con la invención divide así todo el movimiento relativo entre el tornillo sin fin de rectificado y la herramienta de reavivado en un movimiento de rodadura básico y un movimiento adicional, representando el movimiento adicional las modificaciones deseadas del flanco del tornillo sin fin de rectificado. Si el movimiento adicional se genera, por ejemplo, mediante un movimiento giratorio adicional de la herramienta de reavivado, el movimiento giratorio global de la herramienta de reavivado se divide en un movimiento giratorio básico con una velocidad básica ng y en un movimiento giratorio adicional superpuesto, que representa la modificación deseada.
La velocidad angular Wg del movimiento giratorio básico de la herramienta de reavivado depende únicamente de las propiedades geométricas de la herramienta de reavivado y del tornillo sin fin de rectificado (específicamente de la relación i = z / g entre el número de dientes de diseño z de la herramienta de reavivado y el número de roscas g del tornillo sin fin de rectificado), de la velocidad angular Ws del movimiento giratorio básico del tornillo sin fin de rectificado y de la velocidad Vy del movimiento de desplazamiento. Como se describirá a continuación, se pueden eliminar dientes en la herramienta de reavivado. Se denomina "número de dientes de diseño" al número de dientes que tendría el mismo engranaje con el mismo diámetro y el mismo ángulo de oblicuidad si no se hubieran eliminado dientes. En otras palabras, el número de dientes de diseño es el número de dientes que estarían presentes sobre la circunferencia de la herramienta de reavivado si exactamente un diente entrara en cada hueco entre dos flancos opuestos del tornillo sin fin de rectificado durante el movimiento de rodadura. La velocidad angular del movimiento giratorio básico de la herramienta de reavivado tiene un signo fijo durante todo el movimiento de desplazamiento. A una velocidad angular Ws constante del movimiento giratorio básico del tornillo sin fin de rectificado y a una velocidad Vy constante del movimiento de desplazamiento, la velocidad angular del movimiento giratorio básico de la herramienta de reavivado también es constante. La velocidad angular del movimiento giratorio básico solo cambia si la velocidad angular del tornillo sin fin de rectificado y/o la velocidad de desplazamiento cambian. El movimiento giratorio básico de la herramienta de reavivado corresponde por lo tanto al movimiento giratorio de la pieza de trabajo, tal y como se genera de manera estándar en las máquinas rectificadoras generadoras conocidas.
El movimiento relativo adicional depende del ángulo de giro del tornillo sin fin de rectificado. Por tanto, cambia de valor en función del ángulo de giro del tornillo sin fin de rectificado. A este respecto, el movimiento relativo adicional cambia de dirección varias veces durante la operación de reavivado. Como se explicará con más detalle a continuación, estos cambios de dirección suelen producirse de forma aproximadamente periódica, en función del ángulo de giro del tornillo sin fin de rectificado. En particular, si en última instancia se va a generar en la pieza de trabajo una modificación de perfil simple, que es constante por el ancho de la pieza (por ejemplo, una coronación de perfil simple sin las denominadas modificaciones topológicas), el mismo patrón de movimiento adicional se repite periódicamente en todo el intervalo de desplazamiento. El resultado del reavivado corresponde entonces al que se puede conseguir con los discos de reavivado conocidos.
Si se desean modificaciones "topológicas" más generales en el flanco de la pieza de trabajo, el patrón de movimiento adicional cambia a lo largo del intervalo de desplazamiento en función de la trayectoria de desplazamiento. Por lo tanto, la modificación generada en los flancos del tornillo sin fin de rectificado es diferente en cada posición de desplazamiento o en cada punto del ancho del tornillo sin fin de rectificado. La velocidad del movimiento relativo adicional normalmente se promedia casi a cero durante toda la operación de reavivado.
El movimiento relativo adicional se genera preferentemente por control NC. Por lo tanto, las modificaciones se pueden predefinir en un programa NC de un equipo de control NC y se pueden cambiar rápidamente si es necesario. A continuación, el programa NC convierte las modificaciones en los correspondientes movimientos adicionales de la herramienta de reavivado y/o del tornillo sin fin de rectificado. Al igual que en el perfilado por líneas conocido, mucho más lento, superficies complejas de forma libre en 3D también se pueden reavivar de esta manera utilizando un programa NC. A diferencia del perfilado por líneas, el procedimiento de acuerdo con la invención es muy eficiente.
El procedimiento de acuerdo con la invención utiliza la propiedad del engrane de dos ruedas dentadas cilíndricas que engranan con ejes cruzados, de modo que normalmente solo hay contacto puntual entre los flancos. En términos de geometría de engranajes, un tornillo sin fin de rectificado es una rueda cilíndrica con dientes muy oblicuos. El procedimiento de acuerdo con la invención aprovecha el hecho de que las marcas de contacto que se producen durante el engrane en el flanco del tornillo sin fin son casi independientes de la geometría del engranaje de la rueda cilíndrica. Ya se trate de engranajes de dientes rectos o helicoidales con abombamientos grandes o pequeños, con o sin topología superpuesta: las marcas de contacto en el flanco del tornillo sin fin siempre tienen aproximadamente la misma forma, es decir, en espiral, generalmente alrededor de dos pasos de rosca de raíz a cabeza o de cabeza a raíz discurriendo por el flanco. De esto se deduce que, al rectificar un engranaje de dientes rectos sin modificar en el procedimiento de generación continua, se producen casi las mismas marcas de contacto en el flanco del tornillo sin fin de rectificado que si, por ejemplo, se rectificara un engranaje de dientes helicoidales topológicamente modificado. El hecho de que no sean exactamente las mismas marcas de contacto se debe a que los ángulos de engrane cambian ligeramente en las áreas de las modificaciones. Sin embargo, dado que las modificaciones suelen ser al menos dos órdenes de magnitud más pequeñas que la altura del perfil correspondiente, las desviaciones totales son muy pequeñas.
Si ahora se engrana conceptualmente un engranaje de dientes rectos evolvente teóricamente exacto sin modificar con el número de dientes z con un tornillo sin fin con un número de roscas g, que no es un tornillo sin fin de rectificado, sino un tornillo sin fin de engranaje, cuyos flancos tienen exactamente la forma que tendría que tener un tornillo sin fin de rectificado para rectificar un engranaje abombado, entonces el contacto de los flancos se produciría aproximadamente en las marcas de contacto mencionadas, pero el resultado sería un funcionamiento irregular de la rueda dentada. Ya no se cumpliría la ley de engranaje, es decir, la relación de multiplicación i = z / g ya no sería constante para cada ángulo de giro del tornillo sin fin de rectificado. Efectivamente, incluso se daría el caso de que casi siempre solo un único flanco del engranaje cilíndrico pudiera tocarse, aunque el grado de solapamiento fuera del orden de dos, lo que casi siempre ocurre con los engranajes normales, o dicho de otro modo, ya no habría contacto con el flanco del tornillo sin fin en toda la longitud de las marcas de contacto. Esto se debe a que solo el flanco de rueda dentada en el área de rodadura que está más cerca de las zonas con las cantidades de modificación positivas actualmente más grandes podría estar en contacto con el tornillo sin fin. En este momento, el flanco anterior o posterior no estaría en contacto con el flanco del tornillo sin fin.
Sería diferente si solo un único flanco del engranaje de dientes rectos rodara por el tornillo sin fin de rectificado, un engranaje, por así decirlo, en el que de z dientes se eliminan z-1 dientes. En este caso, el engrane ya no se vería perturbado por un flanco anterior o posterior. Por supuesto, todavía habría una carrera irregular durante el engrane, pero las marcas de contacto en el flanco del tornillo sin fin se utilizarían en cada caso en toda su longitud. La irregularidad del movimiento giratorio del engranaje de dientes rectos sería ahora un reflejo de las modificaciones presentes en el tornillo sin fin de rectificado.
Más precisamente: El movimiento giratorio de esta rueda dentada con un diente a medida que rueda por el tornillo sin fin estaría compuesto por el movimiento giratorio básico, que viene dado por la relación entre el número de dientes y el número de roscas i = z / g, el movimiento giratorio del tornillo sin fin y el movimiento de desplazamiento vy, y una proporción superpuesta de movimientos giratorios adicionales muy pequeños (también denominados en lo sucesivo "micromovimientos"), que resultarían de las modificaciones en los flancos del tornillo sin fin.
La cantidad y dirección de los pequeños movimientos giratorios dependería, a este respecto, del ángulo de giro del tornillo sin fin.
No hace falta decir que, con esta consideración, el flanco opuesto del diente individual no debe tener ningún contacto; por el contrario, la parte posterior del diente del engranaje de dientes rectos debe estar retranqueada tanto que siempre haya suficiente juego respecto al flanco opuesto del tornillo sin fin.
Si este modelo conceptual se proyecta sobre un tornillo sin fin topológicamente modificado, entonces cuando la rueda dentada de "un solo diente" se desplaza a lo ancho del tornillo sin fin, se produciría un micromovimiento superpuesto diferente en cada posición de desplazamiento en la que el flanco de diente ruede por las roscas del tornillo sin fin. En este caso, la cantidad y la dirección de cada uno de estos micromovimientos no solo estarían relacionadas con el ángulo de giro del tornillo sin fin, sino también con la posición de desplazamiento respectiva. La totalidad de todos estos micromovimientos superpuestos representaría entonces la forma topológica completa.
Si ahora se reemplaza el tornillo sin fin descrito anteriormente por un tornillo sin fin de rectificado y el engranaje de dientes rectos dotado de dientes omitidos por una herramienta de reavivado recubierta con diamantes u otros granos de material duro adecuados, que es impulsada por medios adecuados para girar con el funcionamiento irregular descrito anteriormente, el tornillo sin fin de rectificado se puede reavivar de la forma deseada. La herramienta de reavivado se desplaza a lo ancho del tornillo sin fin de rectificado durante el funcionamiento continuo, de modo que este último se reaviva por completo; a este respecto, el patrón de los micromovimientos superpuestos cambia constantemente en cuanto a magnitud y dirección, dependiendo de la posición de desplazamiento. El flanco contrario del tornillo sin fin de rectificado se perfila de manera análoga en una segunda pasada con el flanco contrario del diente en la herramienta de reavivado.
En las consideraciones anteriores, se supone una herramienta de reavivado con un solo diente. Sin embargo, la herramienta de reavivado también puede tener más de un diente sobre la circunferencia. La única condición es que los dientes estén tan separados que dos o más flancos adyacentes (es decir, derecho o izquierdo) nunca engranen al mismo tiempo; es decir, la distancia entre dos dientes consecutivos siempre debe ser mayor que la longitud de engrane. Esto asegura que los dientes no interfieran entre sí al realizar el micromovimiento. En la mayoría de los casos, esto sucede cuando solo está presente uno de cada tres dientes. Una herramienta de reavivado a modo de ejemplo podría parecer una rueda dentada de dientes rectos con z dientes en la que en cada caso siempre se habrían eliminado dos de tres dientes. El grosor de diente de los dientes restantes debe reducirse de modo que nunca se produzca un contacto de dos flancos con el tornillo sin fin de rectificado.
Además, las consideraciones anteriores asumen engranajes de dientes rectos en la herramienta de reavivado. Sin embargo, las consideraciones también se pueden transferir fácilmente a un engranaje de dientes helicoidales.
Expresado de manera más general, una herramienta de reavivado preferida presenta uno o más dientes de un engranaje de dientes rectos o helicoidales, preferiblemente configurados de forma idéntica, sobre su circunferencia exterior. Cada diente tiene una altura de diente en dirección radial y un grosor de diente en dirección circunferencial. Está prevista en cada caso una distancia entre dientes en la dirección circunferencial entre dos dientes. El grosor de los dientes y la distancia entre dientes se seleccionan entonces de tal manera que la herramienta de reavivado y el tornillo sin fin de rectificado toquen como máximo un único punto de contacto en cualquier momento durante el reavivado.
La herramienta de reavivado se deriva preferiblemente de una rueda dentada de dientes rectos o helicoidales con un número de dientes de diseño z, en donde en la rueda dentada está presente un número reducido de dientes en comparación con el número de dientes de diseño z y en donde se quita al menos un diente en cada caso entre dos dientes presentes. Preferiblemente se quitan en cada caso dos o tres dientes.
El procedimiento de acuerdo con la invención produce marcas de reavivado que se sitúan juntas en el flanco del tornillo sin fin de rectificado, que en conjunto dan como resultado una forma predefinible del flanco del tornillo sin fin de rectificado. En principio, estas marcas de reavivado corresponden a las marcas de contacto que también se producen durante el rectificado posterior en contacto con los flancos de la pieza de trabajo.
Como ya se ha mencionado, el movimiento relativo adicional entre la herramienta de reavivado y el tornillo sin fin de rectificado se genera preferiblemente superponiendo un movimiento giratorio adicional al movimiento giratorio básico de la herramienta de reavivado. Esto es preferible, entre otras razones, porque el momento de inercia de la herramienta de reavivado es generalmente considerablemente más pequeño en comparación con el momento de inercia del tornillo sin fin de rectificado, por lo que se pueden generar movimientos giratorios adicionales rápidos más fácilmente en la herramienta de reavivado que en el tornillo sin fin de rectificado. Los rápidos movimientos giratorios adicionales de la herramienta de reavivado suelen ser más fáciles y precisos de generar que los rápidos pequeños movimientos adicionales axiales entre el tornillo sin fin de rectificado y la herramienta de reavivado a lo largo del eje del tornillo sin fin de rectificado. El movimiento giratorio adicional de la herramienta de reavivado se puede generar de varias maneras. Una primera posibilidad es que tanto el movimiento giratorio básico como el movimiento giratorio adicional de la herramienta de reavivado sean generados por un accionamiento común. Una segunda posibilidad es que se prevean unidades separadas para este fin.
En particular, son concebibles formas de realización en las que se sujeta la herramienta de reavivado en lugar de una pieza de trabajo en un husillo portapiezas con un accionamiento de husillo portapiezas y en las que el accionamiento de husillo portapiezas genera tanto el movimiento giratorio básico como el movimiento giratorio adicional de la herramienta de reavivado. En otras palabras, en tales formas de realización, el husillo portapiezas sirve como husillo de reavivado. En principio, el procedimiento en una rectificadora de flancos de dientes, que puede rectificar en el procedimiento de generación continua, solo requiere una herramienta especial para el reavivado, que se puede sujetar en el husillo portapiezas en lugar de la pieza de trabajo. En teoría, no es necesario un dispositivo de reavivado separado. Sin embargo, el requisito previo es que el husillo portapiezas pueda realizar los movimientos giratorios adicionales requeridos con suficiente precisión y velocidad.
En la práctica, sin embargo, a menudo sucederá que el husillo portapiezas o su accionamiento no están adaptados de forma óptima para generar los pequeños movimientos giratorios adicionales necesarios. Por razones de rigidez, los husillos portapiezas de las rectificadoras de generación continua suelen ser de construcción muy robusta, lo que significa que también tienen un momento de inercia relativamente grande. Esto es deseable para el rectificado, porque filtra las fuerzas perturbadoras, pero dificulta la realización de pequeños movimientos giratorios adicionales rápidos que se aplican de manera específica. La regulación del accionamiento también está optimizada principalmente para un buen comportamiento de interferencia, mientras que el comportamiento de guiado no es primordialmente decisivo. Los requisitos para un sistema que se supone que debe generar movimientos giratorios pequeños pero rápidos son exactamente los opuestos: la masa más pequeña posible y una regulación del accionamiento que tenga un comportamiento de guiado muy bueno. Por lo tanto, es ventajoso prever un dispositivo de reavivado especial.
Por consiguiente, son posibles formas de realización en las que la herramienta de reavivado se sujeta en un husillo de reavivado separado con un accionamiento de husillo de reavivado, generando el accionamiento de husillo reavivado tanto el movimiento giratorio básico como el movimiento giratorio adicional de la herramienta de reavivado.
Sin embargo, también son posibles formas de realización en las que los movimientos giratorios adicionales se generan por separado mediante un accionamiento adicional. En este caso, el movimiento giratorio básico de la herramienta de reavivado puede ser proporcionado por el accionamiento de la pieza de trabajo. Sin embargo, el movimiento giratorio básico de la herramienta de reavivado también puede ser generado por un husillo de reavivado separado optimizado para el reavivado. Aunque esto implica un coste nada despreciable, esta es la solución más práctica en muchos casos. El diseño más económico dependerá del concepto de la máquina y de cómo y para qué se utilizará la máquina.
En ambos casos, los movimientos giratorios adicionales de la herramienta de reavivado son generados por un accionamiento adicional especial que se adapta a los requisitos específicos y se monta en el husillo portapiezas o de reavivado. Lo especial de este accionamiento adicional es que se asienta sobre un husillo giratorio. En este caso, la herramienta de reavivado se sujeta en el accionamiento adicional, montándose el propio accionamiento adicional en un husillo portapiezas o de reavivado con un accionamiento de husillo portapiezas o de reavivado. El accionamiento del husillo portapiezas o de reavivado genera entonces el movimiento giratorio básico de la herramienta de reavivado, y el accionamiento adicional genera el movimiento giratorio adicional.
Por consiguiente, la invención también se refiere a un accionamiento adicional para accionar una herramienta de reavivado de tipo rueda dentada, que se caracteriza por las siguientes propiedades: El accionamiento adicional está configurado para colocarse en un husillo portapiezas o de reavivado de una máquina herramienta, que genera un movimiento giratorio básico alrededor del eje del husillo portapiezas o de reavivado, y el accionamiento adicional puede controlarse mediante un control NC, de modo que el accionamiento adicional puede superponer al movimiento giratorio básico un movimiento giratorio adicional alrededor del eje del husillo portapiezas o de reavivado.
Son concebibles muchas realizaciones diferentes para el diseño del accionamiento adicional, por ejemplo, realizaciones con servomotores normales o motores de par o con actuadores piezoeléctricos. También son concebibles muchas opciones diferentes para intercambiar energía y datos con el equipo de reavivado rotatorio. Estas incluyen realizaciones con anillos colectores y sistemas sin contacto. En el caso de sistemas sin contacto, la energía y/o los datos pueden transmitirse inductivamente, en particular, por medio de un transformador, uno de cuyos devanados es estacionario y cuyo otro devanado rota con el equipo de reavivado. Los datos también se pueden transmitir ópticamente.
La invención también se refiere a una máquina herramienta que está especialmente preparada para llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con la invención. Tal máquina herramienta presenta:
un husillo de tornillo sin fin de rectificado con un accionamiento de husillo de tornillo sin fin de rectificado para generar un movimiento giratorio alrededor de un eje del husillo de tornillo sin fin de rectificado;
un tornillo sin fin de rectificado sujeto en el husillo del tornillo sin fin de rectificado;
una herramienta de reavivado de tipo rueda dentada;
un husillo portapiezas o de reavivado con un accionamiento de husillo portapiezas o de reavivado para generar un movimiento giratorio básico de la herramienta de reavivado alrededor de un eje del husillo portapiezas o de reavivado, discurriendo el eje del husillo portapiezas o de reavivado cruzado respecto al eje del husillo del tornillo sin fin de rectificado;
un accionamiento de desplazamiento para desplazar (cambiar de posición) el husillo del tornillo sin fin de rectificado o el husillo portapiezas o de rectificado a lo largo del eje del tornillo sin fin de rectificado uno respecto a otro; un equipo de aproximación horizontal para acercar y alejar mutuamente el tornillo sin fin de rectificado y la herramienta de reavivado; y
un control NC que acopla electrónicamente el accionamiento del husillo del tornillo sin fin de rectificado, el accionamiento del husillo portapiezas o de reavivado y el accionamiento de desplazamiento para generar un movimiento de rodadura básico entre el tornillo sin fin de rectificado y la herramienta de reavivado durante la operación de reavivado.
Para poder llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con la invención, puede estar previsto que el control CN controle adicionalmente del accionamiento del husillo portapiezas o de reavivado, el accionamiento del husillo del tornillo sin fin de rectificado, el accionamiento de desplazamiento y/o el equipo de aproximación horizontal en de tal manera que al movimiento de rodadura básico se le superponga un movimiento relativo adicional para generar modificaciones adicionales del flanco del tornillo sin fin de rectificado. Alternativamente, puede estar previsto que la máquina herramienta presente un accionamiento adicional del tipo mencionado anteriormente, en donde el control NC controla este accionamiento adicional de tal manera que superponga un movimiento giratorio adicional alrededor del eje del husillo portapiezas o de reavivado al movimiento giratorio básico de la herramienta de reavivado para generar las modificaciones adicionales del flanco del tornillo sin fin de rectificado. En ambos casos, el control NC puede presentar un procesador y una memoria, almacenándose en la memoria un programa de software que, al ejecutarse en el procesador, genera señales de salida desde el control NC que representan el movimiento relativo adicional (micromovimiento).
En un procedimiento de reavivado del tipo mencionado anteriormente, la herramienta de reavivado está recubierta preferentemente con granos de material duro y se deriva de una rueda dentada (de dientes rectos o helicoidales) con un número de dientes de diseño z, en donde en la rueda dentada está presente un número de dientes reducido en comparación con el número de dientes de diseño z y en donde en cada caso entre dos dientes presentes se quita al menos un diente.
Para poder reavivar el diámetro exterior y/o el fondo de rosca del tornillo sin fin de rectificado al mismo tiempo que los flancos, la herramienta de reavivado puede presentar zonas recubiertas con granos de material duro para tornear un diámetro exterior del tornillo sin fin de rectificado y/o para ranurar un fondo de rosca del tornillo sin fin de rectificado. Si los diámetros de estas dos zonas de reavivado se seleccionan adecuadamente, la ventaja de este procedimiento, que no debe subestimarse, es que el diámetro exterior del tornillo sin fin de rectificado o la altura de perfil de rosca del tornillo sin fin de rectificado se pueden seleccionar o ajustar libremente dentro de ciertos límites, independientemente de todas las demás características de perfil.
En cada caso siempre se puede quitar el mismo número de dientes entre dos dientes presentes. En muchos casos, un número de dos o tres dientes quitados tendrá sentido. Sin embargo, también es concebible que se quite un mayor número de dientes, por ejemplo, cuatro, cinco o seis dientes. Sin embargo, una herramienta de reavivado en la que siempre se quitan en cada caso dos dientes solo tendría un uso limitado para reavivar números de roscas de tornillos sin fin de rectificado que fueran divisibles por tres, por razones fácilmente comprensibles, porque solo se podría reavivar una rosca de tornillo sin fin en cada pasada. En cambio, la distribución de los dientes restantes sobre la circunferencia también se puede elegir de manera diferente. Un paso regular no es un requisito a este respecto, es decir, es posible, por ejemplo, omitir dos, luego tres, luego dos de nuevo, etc. dientes entre dos dientes restantes. A continuación, el software para controlar el micromovimiento se adapta conforme al paso de los dientes activos.
Los dientes presentes pueden tener una forma de flanco que corresponda a una forma de flanco no modificada o a una modificada para un tipo de engranaje dado con el número de dientes de diseño z. Si, por ejemplo, el engranaje que se va a fabricar es un engranaje evolvente modificado, los dientes presentes tienen preferentemente una forma envolvente. Si ya se ha modificado la forma de flanco de los dientes presentes en la propia herramienta de reavivado, el tornillo sin fin de rectificado para rectificar ruedas dentadas con flancos modificados de manera similar puede reavivarse en determinadas circunstancias mucho más rápido, porque los movimientos giratorios adicionales necesarios pueden ser entonces posiblemente mucho más pequeños.
Descripción de las figuras
A continuación se describen formas de realización preferidas de la invención con referencia a los dibujos, que son únicamente explicativos y no deben interpretarse como limitativos. En los dibujos muestran:
la Fig. 1 un croquis para ilustrar el engrane de un flanco de diente evolvente con un flanco de tornillo sin fin modificado;
la Fig. 2 una representación de una marca de contacto en un flanco de tornillo sin fin de rectificado;
la Fig. 3 un diagrama trayectoria-tiempo esquemático de un micromovimiento;
la Fig. 4 un diagrama velocidad-tiempo esquemático del micromovimiento de la figura 3;
la Fig. 5 la estructura de una máquina herramienta para el rectificado por generación continua en representación esquemática;
la Fig. 6 una representación esquemática en sección a través de un dispositivo de reavivado para generar micromovimientos giratorios;
la Fig. 7 un ejemplo de un dispositivo de reavivado para sujetar en el husillo portapiezas;
la Fig. 8 un primer ejemplo de una herramienta de reavivado con una distribución regular de los dientes activos; y la Fig. 9 un segundo ejemplo de una herramienta de reavivado con una distribución irregular de los dientes activos.
Descripción detallada de la invención
La figura 1 muestra el engrane de un flanco 8 de diente individual, no modificado, de una herramienta de reavivado de tipo rueda dentada durante la rodadura con un flanco de tornillo sin fin de rectificado 6 modificado en la sección del eje del tornillo sin fin, estando el tornillo sin fin reavivado para rectificar engranajes abombados en altura. Para el ejemplo se supone una forma arbitraria del abombamiento en altura; para cualquier otro tipo de modificación, sin embargo, las condiciones son básicamente similares. El flanco de diente 8 de la herramienta de reavivado se muestra en diferentes posiciones de rodadura 1, 2, 3, 4 y 5 engranado con el flanco de tornillo sin fin 6 modificado. La línea discontinua delgada muestra un flanco de tornillo sin fin 7 no modificado como comparación. La línea discontinua 9, igualmente delgada, indica la posición respectiva que adoptaría el flanco de diente 8 si se desplazara junto con un tornillo sin fin de rectificado no modificado. Por lo tanto, la línea 9 muestra la respectiva posición teóricamente correcta del flanco de diente según la ley de engranajes. Para una mejor visibilidad de la operación, la modificación del flanco de tornillo se muestra de forma muy exagerada. A medida que gira el tornillo sin fin, el flanco de tornillo sin fin 6 se mueve de izquierda a derecha; la herramienta de reavivado engranada con el diente individual gira después en el sentido de las agujas del reloj desde la posición de rodadura 1 a la posición de rodadura 5 y adopta a este respecto el ángulo de rodadura 91, 92 , 93 , 94 y 95.
En el presente ejemplo, el ángulo de giro del flanco de diente 8 se retrasa al comienzo del engrane con el ángulo de rodadura 91 de la posición teóricamente correcta en una desviación de ángulo de giro £1. Esto también se puede denominar "retardo". Al seguir rodando, en la segunda posición con el ángulo de rodadura 92 , este retardo se reduce a £2 y aproximadamente en el punto de rodadura P con 93 (la posición exacta depende de la modificación en el flanco del tornillo sin fin) desaparece por completo. En el curso posterior hasta 94 , la desviación del ángulo de giro aumenta de nuevo hasta £3 y, al final del engrane, con el ángulo de rodadura 95 , aumenta hasta £4. Este retardo o, más generalmente, el curso de las desviaciones del ángulo de giro (valores £) sobre la trayectoria de rodadura es, por lo tanto, una reproducción de la modificación en el flanco del tornillo sin fin en la posición de desplazamiento considerada. También es fácil ver que este tipo de rodadura solo es posible si no hay flancos inmediatamente posteriores o anteriores, ya que estos impedirían en determinadas circunstancias que se produzca contacto entre flancos en el área alrededor del punto de rodadura P.
Como puede verse en la figura 1, entre el engranaje de la herramienta de reavivado y el flanco del tornillo sin fin de rectificado generalmente solo existe un contacto puntual. Por tanto, mediante el movimiento de rodadura se produce una marca de contacto de la herramienta de reavivado sobre el flanco del tornillo sin fin 6. La figura 2 ilustra parte de dicha marca de contacto 21. La marca de contacto 21 recorre aproximadamente dos pasos de rosca en espiral desde la cabeza hasta la raíz a lo largo del flanco. En la figura 2 solo se muestra el primer paso de rosca. Esta forma de espiral de la marca de contacto 21 es casi independiente de la geometría del engranaje de la herramienta de reavivado.
En la figura 3, se representa el curso de la desviación del ángulo de giro £ de la herramienta de reavivado respecto al ángulo de rodadura 9. Los ángulos de rodadura 91 a 95 mencionados anteriormente también están incluidos en el diagrama. Suponiendo que la velocidad básica ng es constante, entonces el eje de tiempo t también se puede usar como abscisas. En este caso, los datos 91 a 95 designan los instantes en los que se adoptan los ángulos de rodadura correspondientes. La dependencia del ángulo de rodadura 9 es más adecuada para consideraciones puramente geométricas, pero el tiempo t es más conveniente para el análisis de la cinemática. El diagrama representa así el curso de un movimiento giratorio adicional ("micromovimiento") de la herramienta de reavivado, que se superpone al movimiento giratorio básico.
El tiempo requerido para rodar a lo largo de un paso de diente se incluye en el diagrama tz . La línea continua 10 representa la parte de la función de micromovimiento que viene dada por la geometría de la modificación del flanco de tornillo sin fin durante la duración del engrane. La comparación entre el tiempo tz para rodar a lo largo de un paso de diente y la duración del engrane muestra que el grado de solapamiento en este ejemplo es casi 2. Solo en el punto P, es decir, cerca del punto de rodadura, la desviación del ángulo de giro es cero; en todos los demás puntos, el ángulo de giro de la herramienta de reavivado se retrasa de la posición que tendría la herramienta de reavivado en caso de rodar con un tornillo sin fin no modificado.
Después de que el flanco considerado salga en 95 se hace que el siguiente flanco entrante que va a rodar se posicione de tal modo que con 91 con la desviación £1 entra correctamente de nuevo. Para ello se utiliza una función de transición, que se muestra con líneas discontinuas en la figura 2. La función de transición 11 es adecuada si se quitan en cada caso dos dientes entre los dientes activos. La función de transición 12, por otro lado, es adecuada si se quitan tres dientes. El curso exacto de la función de transición entre 95 y 91 básicamente no desempeña ningún papel, ya que los flancos de diente no están engranados. Sin embargo, es conveniente establecerla de tal manera que las aceleraciones se mantengan mínimas; es decir, la segunda derivada de la función de transición en función del tiempo (en términos matemáticos, d2s/dt2) debe tener el valor más pequeño posible. Para ello, la función de transición debe elegirse continuamente diferenciable. Si se quitan tres dientes, la función de transición se ejecuta a lo largo de aproximadamente dos pasos de diente; por lo tanto, su curso puede ser naturalmente algo más suave.
La figura 4 muestra el curso de la velocidad de la "función de micromovimiento" que se obtiene cuando se deriva el curso de la trayectoria de la figura 3 en función del tiempo t. La línea continua 13 representa el curso de la velocidad en la zona de rodadura, las líneas discontinuas 14 y 15 representan las dos funciones de transferencia, nuevamente para el caso en que dos o tres dientes estén omitidos, respectivamente.
Si también se tiene en cuenta el giro básico del movimiento de rodadura, esta función se desplaza en la velocidad angular Wg del giro básico hacia arriba, en donde esta velocidad angular se obtiene a partir de la velocidad angular u>s del tornillo sin fin, del número de roscas g del tornillo sin fin, del número de dientes de diseño z para la rueda dentada de reavivado y de la velocidad de desplazamiento vy. Sin embargo, si solo se considera el micromovimiento superpuesto, entonces el eje t se cruza con las ordenadas en w = 0.
La función de transición respectiva ya mencionada anteriormente se establece de tal manera que la velocidad cuando entra el siguiente flanco con 91 en la zona de rodadura corresponde a la velocidad angular generadora de geometría necesaria allí para el micromovimiento.
Como puede verse en las figuras 3 y 4, la trayectoria y la velocidad del micromovimiento dan como resultado una curva aproximadamente periódica, que en el presente ejemplo es similar a una función sinusoidal. El tiempo promedio de la velocidad del micromovimiento durante un período (y por lo tanto también el tiempo promedio durante toda la operación de reavivado) es casi cero. Modificaciones de naturaleza diferente en los flancos del tornillo sin fin de rectificado dan como resultado progresiones ligeramente diferentes; sin embargo, el carácter básico de las funciones es siempre el mismo. La frecuencia básica del micromovimiento depende del número respectivo de dientes omitidos en la herramienta de reavivado: si uno de cada tres dientes está presente, es un tercio de la frecuencia de diente fz= 1/tz; si solo está presente uno de cada cuarto dientes, es una cuarta parte de fz, etc. A este respecto se aplica numéricamente a la frecuencia de diente en Hz: fz[Hz] = ns[1/min] ■ g/60, en donde ns es la velocidad del tornillo sin fin de rectificado en revoluciones por minuto y g es el número de roscas del tornillo sin fin.
El movimiento giratorio básico y el micromovimiento superpuesto pueden ser generados por una unidad de accionamiento común o por unidades de accionamiento separadas. Esto se explica con más detalle a continuación con referencia a las figuras 5-7.
La figura 5 muestra, a modo de ejemplo, una máquina rectificadora generadora especialmente diseñada para llevar a cabo el procedimiento explicado anteriormente.
La máquina presenta una bancada de máquina 31 con un portaherramientas 32 que se puede desplazar horizontalmente (en la dirección X). En este portaherramientas 32 también hay montado un carro que se puede desplazar verticalmente (en la dirección Z), en el que se encuentra un cabezal de rectificado 33 con un carro de desplazamiento 36 que se puede desplazar en la dirección Y y un tornillo sin fin de rectificado 34 que está colocado encima de manera giratoria. El tornillo sin fin de rectificado 34 es accionado en rotación mediante un motor de accionamiento 35 eléctrico. El tornillo sin fin de rectificado 34 se puede desplazar a lo largo de su eje durante el funcionamiento por medio del carro de desplazamiento 36. Para ello, el carro de desplazamiento presenta un accionamiento de desplazamiento 37 electromotor. El cabezal rectificador 33 puede hacerse pivotar con respecto al portaherramientas 32 alrededor de un eje paralelo a la dirección X. El sistema de coordenadas X-Y-Z no es ortogonal en este caso, porque el eje Y no es perpendicular al eje Z, sino que está inclinado respecto a este en el ángulo de oblicuidad (ajustable individualmente); sin embargo, también se puede utilizar una máquina rectificadora generadora con un sistema de coordenadas ortogonales.
En la bancada de máquina 31 también está colocado un portapiezas 38 en forma de torreta. El portapiezas lleva dos husillos portapiezas 39, 40 accionados por motor eléctrico, en cada uno de los cuales está sujeta una pieza de trabajo 41 en forma de un árbol de engranajes rectos para mecanizar, en el presente ejemplo. En el presente ejemplo, un husillo portapiezas 40 se encuentra en una posición de mecanizado en la que el tornillo sin fin de rectificado 34 puede mecanizar la pieza de trabajo correspondiente. El otro husillo portapiezas 39 se encuentra en una posición de carga y descarga en la que se puede retirar una pieza acabada y sujetar una nueva pieza para mecanizar. En el portapiezas 38 está dispuesta una unidad de reavivado 42 desplazada en un ángulo (en este caso de 90°) con respecto a los husillos portapiezas. Esta unidad de reavivado se lleva a la posición de mecanizado girando el portapiezas 38 para reavivar el tornillo sin fin de rectificado 34.
La unidad de reavivado 42 comprende dos accionamientos: un accionamiento básico 43 (solo parcialmente visible en la figura 5) y un accionamiento adicional 44, que está montado en el husillo del accionamiento básico 43 para superponer rápidos movimientos giratorios adicionales (micromovimientos) sobre un movimiento giratorio básico generado por el accionamiento básico 43. En el husillo del accionamiento adicional 44 se sujeta una herramienta de reavivado 90 de tipo rueda dentada.
Los diferentes accionamientos de la máquina rectificadora generadora son controlados por una unidad de control NC 45. Una unidad de mando CNC 46 sirve para manejar la unidad de control NC. En el presente ejemplo solo se muestran cuatro módulos NC de la unidad de control NC 45. Los primeros dos módulos controlan el accionamiento básico 43 y el accionamiento adicional 44 de la unidad de reavivado 42. Los otros dos módulos controlan los motores de accionamiento 35 del tornillo sin fin de rectificado 34 y del accionamiento de desplazamiento 37 para desplazar el carro de desplazamiento 36. Otros módulos NC, que no se muestran, sirven para controlar los demás accionamientos. Las líneas de alimentación 47 conectan los módulos NC a los diversos accionamientos. La unidad de control NC 45 ejecuta un software para controlar los accionamientos.
Durante el reavivado, el accionamiento básico 43 genera, dependiendo de los parámetros que son decisivos para el proceso de reavivado, como la velocidad del tornillo sin fin de rectificado ns, el número de roscas del tornillo sin fin g, el número de dientes de diseño z de la herramienta de reavivado y la velocidad de desplazamiento vy, la velocidad básica para la herramienta de reavivado 90. El accionamiento adicional 44 superpone a esta velocidad básica, controlada por el software, rápidos movimientos giratorios adicionales.
La figura 6 muestra una posible forma de realización del accionamiento básico 43 y del accionamiento adicional 44 en sección axial. El accionamiento básico 43 está construido de manera conocida y comprende una carcasa 51, un husillo principal 52, cojinetes de husillo 53 y un motor de accionamiento 54. Un sistema de medición del ángulo de giro está dispuesto cerca del extremo superior del husillo 55, con un disco de medición 56 y un cabezal de lectura 57. El accionamiento adicional 44 se coloca sobre el extremo superior del husillo 55. Este comprende todos los elementos necesarios para un eje NC de alta precisión: una carcasa 61, un husillo 62 (en este caso en forma de anillo), un motor de accionamiento 63 (en este caso también en forma de anillo) y un sistema de medición con un disco de medición 64 y un cabezal de lectura 65. Para que el motor 63 que gira con el husillo principal y el cabezal de lectura 65 del sistema de medición puedan recibir energía, está prevista una línea de entrada giratoria 70 con un estator 71 y un rotor 72, que se encuentra en el extremo inferior del husillo principal. Las líneas de alimentación desde y hacia la unidad de control NC están conectadas al estator 71 de la línea de entrada giratoria 72. La transmisión de energía y datos entre el estator 71 y el rotor 72 tiene lugar mediante anillos colectores o inductivamente (mediante dos bobinas concéntricas en el estator 71 y el rotor 72) y, dado el caso, ópticamente. Desde el rotor 72 hasta el accionamiento auxiliar 44, la corriente se conduce a través del husillo principal 52 a través de un cable de alimentación 73 y una línea de medición 74.
La figura 7 muestra un ejemplo de un dispositivo de reavivado que es adecuado para sujetarse en el husillo portapiezas de una máquina rectificadora generadora que mecánicamente no está especialmente preparada para el nuevo procedimiento de reavivado descrito en el presente documento. Este dispositivo de reavivado proporciona un accionamiento adicional para el husillo portapiezas para generar rápidos movimientos giratorios adicionales al movimiento giratorio básico del husillo portapiezas. Para el reavivado, el dispositivo de reavivado 80 se centra y sujeta en el husillo portapiezas con ayuda del orificio de sujeción 81. Tanto la fuente de alimentación como el intercambio de datos con el control NC se realizan a través de un cable de conexión 82 (representado solo de forma esquemática) para la fuente de alimentación y los datos de medición y una línea de entrada giratoria 83. El dispositivo incluye un accionamiento adicional del tipo descrito anteriormente y un sistema de medición. La herramienta de reavivado 90 se sujeta en el dispositivo de reavivado. Es fácil de reemplazar, por ejemplo, después de llegar al final de su vida útil o si desea cambiar a una pieza de trabajo con diferentes datos de engranaje.
A diferencia de la variante mostrada en la figura 6, el dispositivo de reavivado de la figura 7 también se puede utilizar en máquinas que se construyeron mecánicamente principalmente para un procedimiento de reavivado diferente y, por lo tanto, no tienen un husillo de reavivado separado ni ninguna línea de entrada giratoria en el husillo portapiezas.
La figura 8 muestra un ejemplo de una herramienta de reavivado 90 de acuerdo con la invención, en la que entre dos dientes 91 que quedan están omitidos en cada caso dos dientes. Los dientes restantes están recubiertos con una capa de granos de material duro, por ejemplo, granos de diamante; además, el grosor de sus dientes se reduce ligeramente, de modo que no puede haber un contacto de dos flancos con los flancos del tornillo sin fin de rectificado durante el reavivado. Además de los flancos de diente, unas partes 92 en la base del diente para tornear el diámetro exterior del tornillo sin fin de rectificado y en la cabeza del diente 93 para ranurar el fondo de rosca del tornillo sin fin también están recubiertas con granos de material duro.
Este ejemplo muestra una herramienta de reavivado de dientes rectos; sin embargo, también puede ser de dientes helicoidales hacia la izquierda o hacia la derecha, siempre que se respete la condición de que no haya dos flancos en contacto con los flancos del tornillo sin fin al mismo tiempo.
En la descripción del procedimiento, se asume una rueda dentada evolvente no modificada para la herramienta de reavivado. Pero eso no es un requisito; un engranaje abombado o modificado de otra manera en la herramienta de reavivado funciona igual de bien.
Con la herramienta de reavivado de la figura 8, un tornillo sin fin de rectificado, cuyo número de roscas se puede dividir por tres, no se puede reavivar sin una operación parcial. Para estos casos, o bien se requiere una herramienta en la que se omiten en cada caso tres dientes o bien en la que los dientes activos tienen una distribución irregular sobre la circunferencia. Por ejemplo, pueden omitirse dos dientes, luego tres, luego dos nuevamente, etc. El software que controla el micromovimiento se ajusta al paso irregular. En particular, las diferentes funciones de transición de la posición de rotación de la herramienta deben asignarse correctamente en términos de software. Muchos de estos pasos irregulares son concebibles, y debe verificarse en cada caso en qué medida es adecuado un patrón de distribución específico para el número de roscas que se va a reavivar. Básicamente, se aplica lo siguiente: cuanto mayor sea el porcentaje de dientes activos en el número de dientes de diseño z, más eficiente será el reavivado.
La figura 9 muestra un ejemplo de una herramienta de reavivado 90' con una distribución no uniforme de los dientes activos. Dos dientes están omitidos en el área 94, luego tres dientes en el área 95, luego dos dientes nuevamente, etc. El paso básico es, por lo tanto, de siete dientes; por lo tanto, esta versión no es adecuada para tornillos sin fin de rectificado de 7, 14 y 21 roscas. Para que el patrón para la posición de los dientes activos pueda distribuirse regularmente sobre la circunferencia para este ejemplo, el número de dientes de diseño z debe ser divisible por siete.
En la descripción anterior del procedimiento y de la herramienta de reavivado, se supone que el engranaje de la herramienta de reavivado es un engranaje envolvente. Esto se debe principalmente a que este tipo de engranaje es, con mucho, el más extendido en la tecnología de engranajes y el que más se utiliza, pero también porque las relaciones en este caso son particularmente fáciles de imaginar y comprender. En principio, sin embargo, el procedimiento se puede utilizar en todos los casos en los que los tornillos sin fin de rectificado tienen que ser reavivados para el rectificado por generación continua, es decir, también para cualquier otro engranaje rodante.
Además, como ya se mencionó anteriormente, no es un requisito que, por ejemplo, en el caso de una herramienta de reavivado con engranaje evolvente, sus flancos de diente sean evolventes puros, es decir, completamente sin modificar. Dado que la mayoría de los engranajes rectificados en la actualidad suelen tener un ligero abombamiento de perfil, puede tener sentido aplicar también tal modificación a la herramienta de reavivado. El efecto de esto es que los micromovimientos de la herramienta de reavivado cuando se reaviva un tornillo sin fin de rectificado destinado a rectificar engranajes con abombamiento son en general más pequeños. Dependiendo del accionamiento en el dispositivo de reavivado, esto puede permitir velocidades de reavivado más altas. Si se utilizan tales herramientas de reavivado modificadas, el software tiene en cuenta correspondientemente la forma real del engranaje de reavivado. Al calcular el micromovimiento para generar la modificación requerida en el flanco del tornillo sin fin de rectificado, no se tiene que tener en cuenta entonces su diferencia con respecto a la forma teórica del flanco de diente, sino la diferencia con respecto al flanco modificado de la herramienta.
Mientras que en los ejemplos comentados anteriormente se genera en cada caso un movimiento giratorio adicional de la herramienta de reavivado, también es concebible como alternativa o adicionalmente generar un movimiento giratorio adicional del tornillo sin fin de rectificado. Esto puede lograrse mediante el control apropiado del accionamiento del tornillo sin fin de rectificado, o se puede prever para ello un accionamiento adicional en analogía con el accionamiento adicional comentado anteriormente para la herramienta de reavivado. Como alternativa o adicionalmente, también se puede superponer un movimiento lineal adicional al movimiento de desplazamiento y/o al movimiento X. Esto se puede lograr mediante el control adecuado del accionamiento para el carro de desplazamiento o el eje X, o se puede prever un accionamiento adicional correspondiente para ello, que pueda generar pequeños desplazamientos axiales rápidos del tornillo sin fin de rectificado o de la herramienta de reavivado con alta precisión.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para reavivar un tornillo sin fin de rectificado (34) de rosca simple o de rosca múltiple, que presenta:
generar un movimiento de rodadura básico entre el tornillo sin fin de rectificado (34) y una herramienta de reavivado (90, 90') de tipo rueda dentada; y
generar un movimiento relativo adicional entre el tornillo sin fin de rectificado (34) y la herramienta de reavivado (90, 90'), superponiéndose el movimiento relativo adicional al movimiento de rodadura básico,
en donde generar el movimiento de rodadura básico comprende:
accionar el tornillo sin fin de rectificado (34) en un movimiento giratorio básico alrededor de un eje del tornillo sin fin de rectificado;
accionar la herramienta de reavivado (90, 90') en un movimiento giratorio básico alrededor de un eje de la herramienta de reavivado que discurre cruzado respecto al eje del tornillo sin fin de rectificado; y generar un movimiento de desplazamiento entre la herramienta de reavivado (90, 90') y el tornillo sin fin de rectificado (34) a lo largo del eje del tornillo sin fin de rectificado,
en donde el movimiento giratorio básico del tornillo sin fin de rectificado (34), el movimiento giratorio básico de la herramienta de reavivado (90, 90') y el movimiento de desplazamiento están acoplados de tal manera que el tornillo sin fin de rectificado (34) y la herramienta de reavivado (90, 90') ejecutan el movimiento de rodadura básico durante el reavivado,
caracterizado por que
se genera el movimiento relativo adicional para generar modificaciones en al menos un flanco (6) del tornillo sin fin de rectificado (34), y
por que un movimiento giratorio adicional alrededor del eje de la herramienta de reavivado se superpone al movimiento giratorio básico de la herramienta de reavivado (90, 90') para generar al menos una parte del movimiento relativo adicional,
y/o por que un movimiento giratorio adicional alrededor del eje del tornillo sin fin de rectificado se superpone al movimiento giratorio básico del tornillo sin fin de rectificado (34) para generar al menos una parte del movimiento relativo adicional y/o por que un movimiento adicional axial entre el tornillo sin fin de rectificado (34) y la herramienta de reavivado (90; 90') se superpone al movimiento de desplazamiento a lo largo del eje del tornillo sin fin de rectificado para generar al menos una parte del movimiento relativo adicional.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que un movimiento giratorio adicional alrededor del eje de la herramienta de reavivado se superpone al movimiento giratorio básico de la herramienta de reavivado (90, 90') para generar al menos una parte del movimiento relativo adicional.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que tanto el movimiento giratorio básico como el movimiento giratorio adicional de la herramienta de reavivado (90, 90') son generados por un accionamiento común.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por que
la herramienta de reavivado (90; 90') se sujeta en un husillo portapiezas (39) con un accionamiento de husillo portapiezas en lugar de una pieza de trabajo, y por que el accionamiento de husillo portapiezas genera tanto el movimiento giratorio básico como el movimiento giratorio adicional de la herramienta de reavivado (90, 90'), o la herramienta de reavivado (90; 90') se sujeta en un husillo de reavivado separado con un accionamiento de husillo de reavivado, y por que el accionamiento de husillo de reavivado genera tanto el movimiento giratorio básico como el movimiento giratorio adicional de la herramienta de reavivado (90, 90').
5. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que el movimiento giratorio básico y el movimiento giratorio adicional de la herramienta de reavivado (90, 90') son generados por accionamientos separados.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado por que la herramienta de reavivado (90, 90') se sujeta en un husillo de un accionamiento adicional (44; 80), por que el accionamiento adicional (44; 80) se sujeta en un husillo portapiezas o de reavivado (52), por que el husillo portapiezas o de reavivado (52) genera el movimiento giratorio básico de la herramienta de reavivado (90, 90') y por que el accionamiento adicional (44; 80) genera el movimiento giratorio adicional de la herramienta de reavivado (90, 90'), en donde el accionamiento adicional (44; 80) está colocado en el husillo portapiezas o de reavivado (52) de tal manera que el accionamiento adicional (44; 80) gira junto con el movimiento giratorio básico.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la herramienta de reavivado (90; 90') presenta uno o más dientes (91) sobre su circunferencia exterior, en donde los dientes (91) tienen un grosor de diente en la dirección circunferencial y una separación entre dientes (94, 95) en la dirección circunferencial que se seleccionan de tal manera que la herramienta de reavivado (90; 90') y el tornillo sin fin de rectificado (34) se tocan como máximo en un punto de contacto en cualquier momento durante el reavivado.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado por que la herramienta de reavivado (90; 90') se deriva de una rueda dentada con un número de dientes de diseño z, en donde en la rueda dentada está presente un número de dientes (91) reducido en comparación con el número de dientes de diseño z y en donde se quita al menos un diente en cada caso entre dos dientes (91) presentes.
9. Máquina herramienta, que presenta:
un tornillo sin fin de rectificado (34);
un accionamiento de tornillo sin fin de rectificado (35) para generar un movimiento giratorio básico del tornillo sin fin de rectificado (34) alrededor de un eje del tornillo sin fin de rectificado;
una herramienta de reavivado (90, 90') de tipo rueda dentada; un husillo portapiezas o de reavivado para generar un movimiento giratorio básico de la herramienta de reavivado (90, 90') alrededor de un eje del husillo portapiezas o de reavivado, discurriendo el eje del husillo portapiezas o de reavivado cruzado respecto al eje del tornillo sin fin de rectificado;
un accionamiento de desplazamiento (37) para desplazar el tornillo sin fin de rectificado (34) y el husillo portapiezas o de reavivado entre sí a lo largo del eje del tornillo sin fin de rectificado;
un equipo de aproximación horizontal (32) para acercar y alejar mutuamente el tornillo sin fin de rectificado (34) y la herramienta de reavivado (90, 90'); y
un control NC (45) que está configurado para acoplar electrónicamente el tornillo sin fin de rectificado (35), el husillo portapiezas o de reavivado y el accionamiento de desplazamiento (37) para generar un movimiento de rodadura básico entre el tornillo sin fin de rectificado (34) y la herramienta de reavivado (90, 90') durante el reavivado, caracterizada por que
el control NC (45) está configurado para controlar adicionalmente el husillo portapiezas o de reavivado, el accionamiento de tornillo sin fin de rectificado (35) y/o el accionamiento de desplazamiento (37) de tal manera que se superponga un movimiento relativo adicional al movimiento de rodadura básico para generar modificaciones adicionales de al menos un flanco (6) del tornillo sin fin de rectificado (34) superponiendo un movimiento giratorio adicional alrededor del eje de la herramienta de reavivado al movimiento giratorio básico de la herramienta de reavivado (90, 90') para generar al menos una parte del movimiento relativo adicional, y/o
superponiendo un movimiento giratorio adicional alrededor del eje del tornillo sin fin de rectificado al movimiento giratorio básico del tornillo sin fin de rectificado (34) para generar al menos una parte del movimiento relativo adicional, y/o
superponiendo al movimiento de desplazamiento un movimiento adicional axial entre el tornillo sin fin de rectificado (34) y la herramienta de reavivado (90; 90') a lo largo del eje del tornillo sin fin de rectificado para generar al menos una parte del movimiento relativo adicional.
10. Máquina herramienta, que presenta:
un tornillo sin fin de rectificado (34);
un accionamiento de tornillo sin fin de rectificado (35) para generar un movimiento giratorio básico del tornillo sin fin de rectificado (34) alrededor de un eje del tornillo sin fin de rectificado;
una herramienta de reavivado (90, 90') de tipo rueda dentada;
un husillo portapiezas o de reavivado para generar un movimiento giratorio básico de la herramienta de reavivado (90, 90') alrededor de un eje del husillo portapiezas o de reavivado, discurriendo el eje del husillo portapiezas o de reavivado cruzado respecto al eje del tornillo sin fin de rectificado;
un accionamiento de desplazamiento (37) para desplazar el tornillo sin fin de rectificado (34) y el husillo portapiezas o de reavivado entre sí a lo largo del eje del tornillo sin fin de rectificado;
un equipo de aproximación horizontal (32) para acercar y alejar mutuamente el tornillo sin fin de rectificado (34) y la herramienta de reavivado (90, 90'); y
un control NC (45) que está configurado para acoplar electrónicamente el tornillo sin fin de rectificado (35), el husillo portapiezas o de reavivado y el accionamiento de desplazamiento para generar un movimiento de rodadura básico entre el tornillo sin fin de rectificado (34) y la herramienta de reavivado (90, 90') durante el reavivado, caracterizada por que la máquina herramienta presenta un accionamiento adicional (44; 80) para accionar la herramienta de reavivado (90), en donde el accionamiento adicional (44; 80) está colocado en el husillo portapiezas o de reavivado de tal manera que el accionamiento adicional (44; 80) gira junto con el movimiento giratorio básico, en donde la herramienta de reavivado (90, 90') se sujeta en un husillo del accionamiento adicional (44; 80), y por que el control NC (45) está configurado para controlar el accionamiento adicional (44; 80) de tal manera que se superponga un movimiento giratorio adicional alrededor del eje del husillo portapiezas o de reavivado al movimiento giratorio básico de la herramienta de reavivado (90, 90') para generar modificaciones adicionales de al menos un flanco (6) del tornillo sin fin de rectificado (34).
11. Máquina herramienta según la reivindicación 9 o 10, en donde la herramienta de reavivado (90, 90') está recubierta con granos de material duro y se deriva de una rueda dentada con un número de dientes de diseño z, en donde en la rueda dentada está presente un número de dientes (91) reducido en comparación con el número de dientes de diseño z y en donde se quita al menos un diente en cada caso entre dos dientes (91) presentes, y en donde la herramienta de reavivado presenta preferiblemente zonas (92) en la raíz del diente recubiertas con granos de material duro para tornear un diámetro exterior del tornillo sin fin de rectificado y/o zonas (93) en la cabeza del diente recubiertas con granos de material duro para ranurar un fondo de rosca del tornillo sin fin de rectificado.
12. Máquina herramienta según la reivindicación 11, caracterizada por que entre dos dientes (91) presentes se quita en cada caso el mismo número de dientes.
13. Máquina herramienta según la reivindicación 11, caracterizada por que distribuidos sobre la circunferencia de la herramienta de reavivado entre los dientes (91) presentes no se quita el mismo número de dientes.
14. Máquina herramienta según la reivindicación 11, caracterizada por que entre dos dientes presentes se quitan en cada caso dos o tres dientes.
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