ES2956678T3 - Método para mecanizar una pieza de trabajo mediante una máquina herramienta - Google Patents

Método para mecanizar una pieza de trabajo mediante una máquina herramienta Download PDF

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Kazuhiko Sannomiya
Hitoshi Matsumoto
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Abstract

La presente invención proporciona una máquina herramienta capaz de limitar las reducciones en la eficiencia del mecanizado en una herramienta de corte que procesa una pieza de trabajo realizando un único movimiento recíproco con respecto a múltiples rotaciones relativas entre la pieza de trabajo y la herramienta de corte. La presente invención también proporciona un aparato de control para dicha máquina herramienta. En la máquina herramienta (100) y el aparato de control (C) de la misma, un medio de movimiento recíproco está configurado de manera que la herramienta de corte (130) realiza un movimiento recíproco con respecto a múltiples rotaciones relativas entre una pieza de trabajo (W) y la herramienta de corte (130), siendo el movimiento recíproco tal que, en comparación con el ángulo de rotación relativa entre la pieza de trabajo (W) y la herramienta de corte (130) durante el movimiento relativo a una primera velocidad en un movimiento recíproco, el ángulo de rotación relativa es menor durante movimiento relativo a una segunda velocidad, limitando así las reducciones en la eficiencia del mecanizado cuando se procesa una pieza de trabajo (W) usando movimientos recíprocos de modo que la herramienta de corte (130) realiza una oscilación con respecto a múltiples rotaciones de la pieza de trabajo (W). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método para mecanizar una pieza de trabajo mediante una máquina herramienta
[Campo técnico]
La presente invención se refiere a un método para mecanizar una pieza de trabajo mediante una máquina herramienta que mecaniza una pieza de trabajo mientras separa secuencialmente una viruta generada durante un trabajo de corte.
[Antecedentes de la técnica]
Convencionalmente, una máquina herramienta que incluye un medio de sujeción de la pieza de trabajo para sujetar una pieza de trabajo, un soporte de herramienta para sujetar una herramienta de corte para cortar la pieza de trabajo, un medio de alimentación para alimentar la herramienta de corte hacia la pieza de trabajo en una dirección de alimentación predeterminada mediante el movimiento relativo entre el medio de sujeción de la pieza de trabajo y el soporte de herramienta, un medio de movimiento repetitivo para mover repetitivamente el medio de sujeción de la pieza de trabajo y el soporte de herramienta de una manera relativa entre sí repitiendo el movimiento relativo en la dirección de alimentación a una primera velocidad y una segunda velocidad que son mutuamente diferentes, y medio giratorio para girar relativamente la pieza de trabajo y la herramienta de corte, siendo la máquina herramienta capaz de mecanizar la pieza de trabajo a través de la rotación relativa entre la pieza de trabajo y la herramienta de corte y mediante la alimentación de la herramienta de corte hacia la pieza de trabajo con el movimiento repetitivo (véanse la bibliografía de patentes 1 y la bibliografía de patentes 2, por ejemplo).
Cuando esta máquina herramienta mecaniza la pieza de trabajo, una posición de trabajo de corte de un movimiento hacia adelante de una vibración recíproca, que es un ejemplo del movimiento repetitivo, se superpone con una posición de trabajo de corte de un movimiento hacia atrás de la vibración recíproca. Por tanto, la herramienta de corte realiza un corte por aire, en el que la herramienta de corte simplemente se mueve sin realizar el corte real, durante el movimiento hacia atrás porque una parte de la pieza de trabajo que se supone que debe cortarse en el movimiento hacia atrás ya ha sido cortada en el movimiento hacia adelante.
Debido a esto, es posible mecanizar una pieza de trabajo suavemente mientras se separa secuencialmente una viruta generada de la pieza de trabajo durante un trabajo de corte.
[Lista de citas]
[Bibliografía de patentes]
[Bibliografía de patentes 1] Patente japonesa n.° 5139591 (véase el párrafo 0039)
[Bibliografía de patentes 2] Patente japonesa abierta a inspección pública n.° H10-43901 (consúltese el párrafo 0019) Además, el documento JP S496573 A muestra un método, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, para mecanizar una pieza de trabajo mediante una máquina herramienta.
[Sumario de la invención]
[Problema técnico]
Cuando la vibración recíproca se realiza de tal manera que la posición de trabajo de corte del movimiento hacia adelante se superpone con la posición de trabajo de corte del movimiento hacia atrás, especialmente cuando el número de vibraciones recíprocas con respecto a una rotación de un husillo que sujeta y gira una pieza de trabajo es inferior a una, es decir, cuando la herramienta de corte vibra una vez con respecto a múltiples rotaciones del husillo, es deseable tener un patrón de vibración recíproco que sea capaz de limitar la degradación de la eficiencia del mecanizado.
Por ejemplo, suponer que, en un patrón de vibración recíproca en el que la vibración recíproca se realiza una vez con respecto a cuatro rotaciones del husillo, que hace que un borde de herramienta de la herramienta de corte siga una trayectoria en forma de onda de vibración recíproca ilustrada en la figura 6A, la trayectoria trazada durante una primera rotación del husillo, la trayectoria trazada durante una segunda rotación del husillo, la trayectoria trazada durante una tercera rotación del husillo y la trayectoria trazada durante una cuarta rotación del husillo se indican con a, b, c y d, respectivamente. Si la herramienta de corte realiza un movimiento hacia adelante durante la primera y segunda rotaciones y realiza un movimiento hacia atrás durante la tercera y cuarta rotaciones, las trayectorias a a d con respecto a la fase del husillo se pueden ilustrar como se muestra en la figura 6B. En este caso, se produce un corte por aire después de un punto de intersección CT entre la trayectoria c y la trayectoria d. Esto significa que el corte por aire por la herramienta de corte ocurre después de que la posición de trabajo de corte del movimiento hacia atrás se superpone con la posición de trabajo de corte del movimiento hacia adelante en la tercera rotación del husillo y continúa hasta el final de la cuarta rotación del husillo. Por tanto, el corte por aire se realiza para más de una rotación del husillo, causando la degradación de la eficiencia del corte.
Por tanto, un objeto de la presente invención es, el cual se ha conseguido para abordar el problema anterior de la técnica convencional, proporcionar un método para mecanizar una pieza de trabajo mediante una máquina herramienta que sea capaz de limitar la degradación de la eficiencia de mecanizado cuando una herramienta de corte mecaniza una pieza de trabajo realizando un movimiento repetitivo con respecto a múltiples rotaciones relativas entre la pieza de trabajo y la herramienta de corte.
[Solución al problema]
La invención se expone en el conjunto de reivindicaciones adjuntas.
[Efectos ventajosos de la invención]
De acuerdo con una realización preferente de la invención, el ángulo de rotación de la rotación relativa durante el movimiento relativo a la segunda velocidad es menor que el ángulo de rotación de la rotación relativa durante el movimiento relativo a la primera velocidad en un movimiento repetitivo. Por tanto, la pieza de trabajo se puede cortar eficientemente mientras se realiza el movimiento repetitivo debido al movimiento relativo a las primera y segunda velocidades mutuamente diferentes. Particularmente, es posible limitar la degradación de la eficiencia del mecanizado cuando el movimiento repetitivo constituye una vibración.
De acuerdo con la presente invención, el período de tiempo de un llamado corte por aire, en el que la herramienta de corte deja la pieza de trabajo y simplemente se mueve sin realizar el corte real, durante el movimiento relativo a la segunda velocidad se puede limitar para aumentar aún más la eficiencia de mecanizado.
[Breve descripción de los dibujos]
[Figura 1] La figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra una máquina herramienta.
[Figura 2] La figura 2 es un diagrama esquemático que ilustra la relación entre una herramienta de corte y una pieza de trabajo en la realización de la presente invención.
[Figura 3] La figura 3 es un diagrama que ilustra la vibración recíproca y una posición de la herramienta de corte en la realización de la presente invención.
[Figura 4A] La figura 4A es un diagrama que ilustra la posición de la herramienta de corte en una vibración recíproca.
[Figura 4B] La figura 4B es un diagrama que ilustra las trayectorias trazadas por una posición de trabajo de corte correspondiente a la Figura 4A sobre la base de una pieza de trabajo.
[Figura 4C] La figura 4C es un diagrama que ilustra una versión modificada de la figura 4B.
[Figura 4D] La figura 4D es un diagrama que ilustra una versión modificada de la figura 4B.
[Figura 5A] La figura 5A es un diagrama que ilustra una primera modificación de la forma de onda de movimiento repetitivo que ilustra la posición de la herramienta de corte en un movimiento repetitivo.
[Figura 5B] La figura 5B es un diagrama que ilustra las trayectorias trazadas por una posición de trabajo de corte correspondiente a la Figura 5A sobre la base de una pieza de trabajo.
[Figura 5C] La figura 5C es un diagrama que ilustra una segunda modificación de la forma de onda de movimiento repetitivo que ilustra la posición de la herramienta de corte en un movimiento repetitivo.
[Figura 5D] La figura 5D es un diagrama que ilustra las trayectorias trazadas por una posición de trabajo de corte correspondiente a la Figura 5C sobre la base de una pieza de trabajo.
[Figura 6A] La figura 6A es un diagrama que ilustra la posición de la herramienta de corte en una vibración recíproca.
[Figura 6B] La figura 6B es un diagrama que ilustra las trayectorias trazadas por una posición de trabajo de corte correspondiente a la figura 6A sobre la base de una pieza de trabajo (una forma de onda de vibración recíproca de la técnica convencional).
[Descripción de la realización]
Una máquina herramienta y un aparato de control de la máquina herramienta se pueden realizar de cualquier manera siempre que el medio de movimiento repetitivo esté configurado de manera que la herramienta de corte realice un movimiento repetitivo con respecto a múltiples rotaciones relativas entre la pieza de trabajo y la herramienta de corte y de modo que un ángulo de rotación de la rotación relativa durante el movimiento relativo a la segunda velocidad sea menor que un ángulo de rotación de la rotación relativa durante el movimiento relativo a la primera velocidad en un movimiento repetitivo, para hacer posible cortar la pieza de trabajo de manera eficiente mientras se realiza el movimiento repetitivo debido al movimiento relativo a las primera y segunda velocidades mutuamente diferentes y para limitar la degradación de la eficiencia del mecanizado particularmente cuando el movimiento repetitivo constituye una vibración.
[Realización]
La figura 1 es un diagrama que ilustra una máquina herramienta 100 que tiene un aparato de control C.
La máquina herramienta 100 incluye un husillo 110 y un soporte de herramienta de corte 130A.
El husillo 110 tiene un mandril 120 provisto en una punta del mismo.
Una pieza de trabajo W se sujeta mediante el husillo 110 a través del mandril 120, y el husillo 110 está configurado como un medio de sujeción de la pieza de trabajo para sujetar una pieza de trabajo.
El husillo 110 se soporta por un cabezal de husillo 110A para accionarse de manera rotatoria por un motor de husillo que no se muestra.
Como motor de husillo, un motor incorporado convencional o similar formado entre el cabezal de husillo 110A y el husillo 110 puede usarse como motor de husillo en el cabezal de husillo 110A.
El cabezal de husillo 110A se monta en un lado de bancada de la máquina herramienta 100 para poder moverse en una dirección del eje Z, que es una dirección del eje del husillo 110, mediante un mecanismo de alimentación 160 en la dirección del eje Z.
El husillo 110 se mueve en la dirección del eje Z mediante el mecanismo de alimentación 160 en la dirección del eje Z a través del cabezal de husillo 110A.
El mecanismo de alimentación 160 en la dirección del eje Z constituye un mecanismo de movimiento del husillo para mover el husillo 110 en la dirección del eje Z.
El mecanismo de alimentación 160 en la dirección del eje Z incluye una base 161, que es integral con un lado en el que se fija el mecanismo de alimentación 160 en la dirección del eje Z, como el lado de bancada, y un riel de guía 162 en la dirección del eje Z previsto en la base 161 para extenderse en la dirección del eje Z.
Una mesa de alimentación 163 en la dirección del eje Z se soporta de manera deslizante en el riel de guía 162 en la dirección del eje Z a través de una guía 164 en la dirección del eje Z.
Un elemento motriz 165a de un servomotor lineal 165 se proporciona en un lado de la mesa de alimentación 163 en la dirección del eje Z, y un estátor 165b del servomotor lineal 165 se proporciona en un lado de la base 161.
El cabezal de husillo 110A se monta en la mesa de alimentación 163 en la dirección del eje Z, y la mesa de alimentación 163 en la dirección del eje Z se acciona por el servomotor lineal 165 para moverse en la dirección del eje Z.
Debido al movimiento de la mesa de alimentación 163 en la dirección del eje Z, el cabezal de husillo 110A se mueve en la dirección del eje Z, haciendo que el husillo 110 se mueva en la dirección del eje Z.
Una herramienta de corte 130, tal como una mordaza, para cortar la pieza de trabajo W se une al soporte de herramienta de corte 130A.
El soporte de herramienta de corte 130A constituye un soporte de herramienta que sujeta la herramienta de corte 130. El soporte de herramienta de corte 130A se proporciona en un lado de bancada de la máquina herramienta 100 para poder moverse en la dirección del eje X, que es perpendicular a la dirección del eje Z, y en la dirección del eje Y, que es perpendicular tanto a la dirección del eje Z como a la dirección del eje X, mediante un mecanismo de alimentación 150 en la dirección del eje X y un mecanismo de alimentación en la dirección del eje Y que no se ilustra.
El mecanismo de alimentación 150 en la dirección del eje X y el mecanismo de alimentación en la dirección del eje Y constituyen un mecanismo de movimiento del soporte de herramienta para mover el soporte de herramienta de corte 130A en la dirección del eje X y la dirección del eje Y con respecto al husillo 110.
El mecanismo de alimentación 150 en la dirección del eje X incluye una base 151, que es integral con un lado en el que se fija el mecanismo de alimentación 150 en la dirección del eje X, y un riel de guía 152 en la dirección del eje X proporcionado en la base 151 para extenderse en la dirección del eje X.
Una mesa de alimentación 153 en la dirección del eje X se soporta de forma deslizante en el riel de guía 152 en la dirección del eje X a través de una guía 154 en la dirección del eje X.
Un elemento motriz 155a de un servomotor lineal 155 se proporciona en el lado de la mesa de alimentación 153 en la dirección del eje X, y un estátor 155b del servomotor lineal 155 se proporciona en el lado de la base 151.
La mesa de alimentación 153 en la dirección del eje X se acciona por el servomotor lineal 155 para moverse en la dirección del eje X.
El mecanismo de alimentación en la dirección del eje Y es estructuralmente similar al mecanismo de alimentación 150 en la dirección del eje X, excepto que está dispuesto en la dirección del eje Y. Por tanto, se omiten la descripción detallada y la ilustración del mecanismo de alimentación en la dirección del eje Y.
En la figura 1, el mecanismo de alimentación 150 en la dirección del eje X se monta en el lado de bancada a través del mecanismo de alimentación en la dirección del eje Y que no se ilustra, y el soporte de herramienta de corte 130A se monta en la mesa de alimentación 153 en la dirección del eje X.
El soporte de herramienta de corte 130A se mueve en la dirección del eje X al accionarse por la mesa de alimentación 153 en la dirección del eje X, y también se mueve en la dirección del eje Y al accionarse por el mecanismo de alimentación en la dirección del eje Y, que funciona de manera similar al mecanismo de alimentación 150 en la dirección del eje X.
Como alternativa, el mecanismo de alimentación en la dirección del eje Y que no se muestra puede montarse en el lado de bancada a través del mecanismo de alimentación 150 en la dirección del eje X, y el soporte de herramienta de corte 130A puede montarse en el lado del mecanismo de alimentación en la dirección del eje Y. La estructura para mover el soporte de herramienta de corte 130A en la dirección del eje X y la dirección del eje Y mediante el mecanismo de alimentación en la dirección del eje X y el mecanismo de alimentación 150 en la dirección del eje Y se conoce convencionalmente y, por tanto, se omiten la descripción detallada y la ilustración de la estructura.
El mecanismo de movimiento del soporte de herramienta (el mecanismo de alimentación 150 en la dirección del eje X y el mecanismo de alimentación en la dirección del eje Y) y el mecanismo de movimiento del husillo (el mecanismo de alimentación 160 en la dirección del eje Z) funcionan cooperativamente, y la herramienta de corte 130 unida al soporte de herramienta de corte 130A se alimenta en cualquier dirección de alimentación con respecto a la pieza de trabajo W a través del movimiento del soporte de herramienta de corte 130A en la dirección del eje X y la dirección del eje Y por el mecanismo de alimentación 150 en la dirección del eje X y el mecanismo de alimentación en la dirección del eje Y así como a través del movimiento del cabezal de husillo 110A (el husillo 110) en la dirección del eje Z por el mecanismo de alimentación 160 en la dirección del eje Z.
Como se ilustra en la figura 2, la pieza de trabajo W se corta con la herramienta de corte 130 en cualquier forma alimentando la herramienta de corte 130 en cualquier dirección de alimentación con respecto a la pieza de trabajo W mediante un medio de alimentación que consiste en el mecanismo de movimiento del husillo (el mecanismo de alimentación de dirección del eje Z 160) y el mecanismo de movimiento del soporte de herramientas (el mecanismo de alimentación en la dirección del eje X 150 y el mecanismo de alimentación en la dirección del eje Y).
En esta realización, tanto el cabezal de husillo 110A como el soporte de herramienta de corte 130A son móviles. Como alternativa, el cabezal de husillo 110A puede fijarse en el lado de bancada de la máquina herramienta 100 y el mecanismo de movimiento del soporte de herramienta puede configurarse para mover el soporte de herramienta de corte 130A en la dirección del eje X, la dirección del eje Y y la dirección del eje Z.
En el último caso, el medio de alimentación puede consistir en el mecanismo de movimiento del soporte de herramienta que mueve el soporte de herramienta de corte 130A en la dirección del eje X, la dirección del eje Y y la dirección del eje Z, y la herramienta de corte 130 puede alimentarse hacia la pieza de trabajo W moviendo el soporte de herramienta de corte 130A con respecto al husillo 110 que se coloca de forma fija y se acciona de forma giratoria.
También, el soporte de herramienta de corte 130A se puede fijar en el lado de bancada de la máquina herramienta 100 para que no se pueda mover y el mecanismo de movimiento del husillo se puede configurar para mover el cabezal de husillo 110A en la dirección del eje X, la dirección del eje Y y la dirección del eje Z.
En este caso, el medio de alimentación puede consistir en el mecanismo de movimiento del husillo que mueve el cabezal de husillo 110A en la dirección del eje X, la dirección del eje Y y la dirección del eje Z, y la herramienta de corte 130 puede alimentarse hacia la pieza de trabajo W moviendo la cabeza de husillo 110A con respecto al soporte de herramienta de corte 130A que está colocado de manera fija.
Si bien el mecanismo de alimentación en la dirección del eje X 150, el mecanismo de alimentación en la dirección del eje Y y el mecanismo de alimentación 160 en la dirección del eje Z están configurados para dirigirse por un servomotor lineal en esta realización, pueden ser accionados por un mecanismo convencional que consiste en un husillo de bolas y un servomotor, por ejemplo.
En esta realización, el medio giratorio para girar relativamente la pieza de trabajo W y la herramienta de corte 130 consiste en el motor de husillo, como el motor incorporado, y la rotación relativa entre la pieza de trabajo W y la herramienta de corte 130 se logra impulsando de manera giratoria el husillo 110.
Aunque la presente realización está configurada para que la pieza de trabajo W gire con respecto a la herramienta de corte 130, la herramienta de corte 130 puede rotarse con respecto a la pieza de trabajo W.
En el último caso, una herramienta rotatoria tal como un taladro puede usarse como la herramienta de corte 130. La rotación del husillo 110, el mecanismo de alimentación 160 en la dirección del eje Z, el mecanismo de alimentación 150 en la dirección del eje X y el mecanismo de alimentación en la dirección del eje Y se accionan y controlan por una parte de control C1 del aparato de control C.
La parte de control C1 está preconfigurada para controlar que el cabezal del husillo 110A o el soporte de herramienta de corte 130A se mueva en una cualquiera de la dirección del eje X, la dirección del eje Y y la dirección del eje Z mientras que el husillo 110 y la herramienta de corte 130 vibran recíprocamente de manera relativa como un ejemplo del movimiento repetitivo al repetir un movimiento relativo entre el husillo 110 y la herramienta de corte 130 en una primera velocidad y un movimiento relativo entre el husillo 110 y la herramienta de corte 130 a una segunda velocidad, que es diferente y más lenta que la primera velocidad, en cualquiera de las direcciones del eje X, la dirección del eje Y y la dirección del eje Z utilizando uno de los mecanismos de alimentación como medio de movimiento repetitivo.
Como se ilustra en la figura 3, debido al control de la parte de control C1, cada uno de los mecanismos de alimentación mueve hacia adelante el husillo 110 o el soporte de herramienta de corte 130A (movimiento hacia adelante) durante una cantidad predeterminada de movimiento hacia adelante como el movimiento relativo a la primera velocidad y luego mueve hacia atrás el husillo 110 o el soporte de herramienta de corte 130A (movimiento hacia atrás) para una cantidad predeterminada de movimiento hacia atrás como el movimiento relativo a la segunda velocidad en cada vibración recíproca, de modo que el husillo 110 o el soporte de herramienta de corte 130A se mueva en una dirección respectiva en una cantidad de avance que es igual a la diferencia entre la cantidad de movimiento hacia adelante y la cantidad de movimiento hacia atrás. Al hacer esto, los mecanismos de alimentación alimentan cooperativamente la herramienta de corte 130 hacia la pieza de trabajo W en una dirección de alimentación.
Como se ilustra en la figura 4A, debido al mecanismo de alimentación 160 en la dirección del eje Z, el mecanismo de alimentación 150 en la dirección del eje X y el mecanismo de alimentación en la dirección del eje Y, la máquina herramienta 100 mecaniza la pieza de trabajo W alimentando la herramienta de corte 130 en cualquier dirección de alimentación sobre la base de una cantidad de alimentación, que es una parte de la cantidad de avance lograda en una rotación del husillo, o mientras la fase del husillo cambia de cero a 360 grados.
La parte de control C1 de la presente realización controla el medio de alimentación para que el ángulo de rotación del husillo 110 durante el movimiento hacia atrás sea menor que el ángulo de rotación del husillo 110 durante el movimiento hacia adelante en una vibración recíproca.
Si el cabezal de husillo 110A (husillo 110) o el soporte de la herramienta de corte 130A (herramienta de corte 130) se mueve mientras vibra recíprocamente de acuerdo con la forma de onda de vibración recíproca ilustrada en la figura 4A mientras la pieza de trabajo W gira para mecanizar la pieza de trabajo W con la herramienta de corte 130 en una forma predeterminada, la pieza de trabajo W se corta a lo largo de una trayectoria a o una trayectoria b en cada rotación de la pieza de trabajo W como se ilustra en la figura 4B.
Ahora se describirá un ejemplo en el que el número de vibraciones N del cabezal de husillo 110A (husillo 110) o el soporte de herramienta de corte 130A con respecto a una rotación de la pieza de trabajo W es 0,5 (el número de vibraciones N = 0,5), como se ilustra en la figura 4A.
Como se ilustra en la figura 4A, la parte de control C1 controla el medio de alimentación para que la pieza de trabajo W se mecanice mientras la herramienta de corte 130 realiza una vibración recíproca por cada dos rotaciones del husillo 110 (pieza de trabajo W).
En la presente realización, la parte de control C1 controla para que el ángulo de rotación del husillo 110 durante el movimiento hacia atrás de la herramienta de corte 130 sea menor que el ángulo de rotación del husillo 110 durante el movimiento hacia adelante de la herramienta de corte 130 en una vibración recíproca. En otras palabras, la herramienta de corte 130 avanza mientras el husillo 110 gira 540 grados y luego retrocede mientras el husillo 110 gira otros 180 grados de modo que, al final de la segunda rotación del husillo 110, la posición de trabajo de corte del movimiento hacia adelante de la herramienta de corte 130 entra en contacto y se superpone con la posición de trabajo de corte del movimiento hacia atrás de la herramienta de corte 130.
Por esta razón, la posición de trabajo de corte del movimiento hacia atrás de la herramienta de corte 130 está teóricamente incluida en la posición de trabajo de corte del movimiento hacia adelante de la herramienta de corte 130 como un "punto" en cada vibración recíproca de la herramienta de corte 130. Esto hace un "corte por aire", en el que la herramienta de corte 130 sale de la pieza de trabajo W, ocurra como un "punto" en el movimiento hacia atrás de la herramienta de corte 130. Por tanto, una viruta generada a partir de la pieza de trabajo W durante una operación de mecanizado se separa secuencialmente debido al corte por aire (que ocurre en el punto donde la posición de trabajo de corte del movimiento hacia adelante de la herramienta de corte 130 entra en contacto con la posición de trabajo de corte del movimiento hacia atrás de la herramienta de corte 130).
Por tanto, la máquina herramienta 100 puede mecanizar suavemente una superficie exterior de la pieza de trabajo W mientras separa una viruta mediante la vibración recíproca de la herramienta de corte 130 en la dirección de alimentación.
Al igual que la forma de onda de vibración recíproca ilustrada en las figuras 4A y 4B, la posición de trabajo de corte del movimiento hacia adelante entra en contacto con la posición de trabajo de corte del movimiento hacia atrás en un punto de intersección CT entre la trayectoria a trazada en la primera rotación del husillo y la trayectoria b trazada en la segunda rotación del husillo. Por tanto, el corte por aire se produce como un "punto", haciendo una viruta que se separa en polvo de viruta.
Ahora se describirá la amplitud de la vibración recíproca ilustrada en las figuras 4A y 4B. En primer lugar, debido a la cantidad de avance preestablecido de la herramienta de corte 130 hacia la pieza de trabajo W, se determinan el punto inicial de la trayectoria a trazada por la herramienta de corte 130 en la primera rotación del husillo y el punto final de la trayectoria b trazada por la herramienta de corte 130 en la última de las múltiples rotaciones (en este caso, la segunda rotación) del husillo.
A continuación, una cantidad de amplitud, que es la cantidad de movimiento hacia atrás de cada vibración recíproca en una dirección de alimentación, se calcula y establece de modo que el valor absoluto de la velocidad de movimiento hacia adelante de la herramienta de corte 130 y el valor absoluto de la velocidad de movimiento hacia atrás de la herramienta de corte 130 sean iguales entre sí cuando el movimiento de la herramienta de corte 130 cambia de adelante a hacia atrás a 180 grados en la última de las múltiples rotaciones (en este ejemplo, la segunda rotación) del husillo 110 que se realizan mientras la herramienta de corte 130 realiza una vibración recíproca. En otras palabras, se calcula y establece de modo que una parte de la trayectoria b trazada en el movimiento hacia adelante y una parte de la trayectoria b trazada en el movimiento hacia atrás constituyan dos lados de igual longitud de un triángulo isósceles. Cuando se calcula la cantidad de amplitud, se determinan la trayectoria a trazada por la herramienta de corte 130 y la trayectoria b reforzada por la herramienta de corte 130.
Las figuras 4A y 4B ilustran un ejemplo en el que el origen del husillo (la posición del husillo 110 a cero grados) predeterminado como referencia para controlar la rotación del husillo 110, por ejemplo, se utiliza como posición angular de referencia y en la que la herramienta de corte 130 inicia un trabajo de corte desde el origen del husillo.
La herramienta de corte 130 inicia la vibración recíproca desde el origen del husillo (grado cero). Después de avanzar mientras el husillo 110 realiza una primera rotación desde el origen del husillo, la herramienta de corte 130 cambia su movimiento de adelante hacia atrás durante una segunda rotación del husillo 110 desde otro origen del husillo. Al final de esta segunda rotación, o cuando el husillo 110 llega a otro origen del husillo, la posición de trabajo de corte del movimiento hacia atrás alcanza y entra en contacto con la posición de trabajo de corte del movimiento hacia adelante, completando una vibración recíproca. La herramienta de corte 130 inicia entonces la siguiente vibración recíproca desde otro origen adicional del husillo.
Como resultado, la herramienta de corte 130 no continúa el movimiento hacia atrás más de lo necesario desde el punto en el que se produce un corte por aire, lo que permite aumentar la eficiencia del mecanizado.
La posición angular de referencia no es necesariamente el origen del husillo y puede ser una posición angular de rotación predeterminada del husillo 110.
La posición de trabajo de corte del movimiento hacia atrás alcanza y entra en contacto con la posición de trabajo de corte del movimiento hacia adelante en la posición angular de referencia. En otras palabras, la posición angular de rotación del husillo 110 correspondiente al punto de intersección CT se establece como la posición angular de referencia.
Incluso si la posición de trabajo de corte del movimiento hacia atrás entra en contacto y se superpone con la posición de trabajo de corte del movimiento hacia adelante en la posición angular de referencia, como se ilustra en las figuras 4A y 4B, la posición de trabajo de corte del movimiento hacia atrás puede no entrar suficientemente en contacto con la posición de trabajo de corte del movimiento hacia adelante en un trabajo de corte real.
Por tanto, tal y como se ha ilustrado en las figuras 4C y 4D, también es posible hacer que la herramienta de corte 130 realice la vibración recíproca mientras se establece un ángulo de ajuste de sincronización de superposición predeterminado para que el punto de intersección CT esté ubicado en una posición angular de rotación predeterminada del husillo 110 antes de alcanzar la posición angular de referencia.
Por ejemplo, el ángulo de ajuste de temporización de superposición predeterminado se puede establecer cambiando la cantidad de amplitud como se ilustra en la figura 4C. También, el ángulo de ajuste de temporización de superposición predeterminado se puede establecer reduciendo la fase del husillo en la que la herramienta de corte 130 cambia su movimiento de adelante hacia atrás dentro de la segunda rotación del husillo sin cambiar la cantidad de amplitud de una vibración recíproca como se ilustra en la figura 4.
Esto hace que la posición de trabajo de corte del movimiento hacia adelante se superponga con la posición de trabajo de corte del movimiento hacia atrás durante la longitud del ángulo de ajuste de temporización de superposición. A continuación, la herramienta de corte 130 realiza un corte por aire en este período de superposición. Por lo tanto, una viruta se puede separar de forma fiable.
En este caso, la posición angular de referencia se determina como una posición angular de rotación del husillo 110 calculada sumando el ángulo de ajuste de temporización de superposición a la posición angular de rotación correspondiente al punto de intersección CT.
El cambio de la fase del husillo en el que la herramienta de corte 130 cambia su movimiento de adelante hacia atrás sin cambiar la cantidad de amplitud de una vibración recíproca se puede ejecutar sobre la base de una relación entre la cantidad de rotación del husillo con respecto a una vibración recíproca de la herramienta de corte 130 y la cantidad de rotación del husillo durante el movimiento hacia atrás de la herramienta de corte 130. Cuando la cantidad de amplitud se establece como se ilustra en la figura 4A y la herramienta de corte 130 cambia su movimiento de adelante hacia atrás en una posición entre cero y 180 grados en la última de las múltiples rotaciones (en este ejemplo, la segunda rotación) del husillo 110 realizada mientras la herramienta de corte 130 realiza una vibración recíproca, la cantidad de rotación del husillo durante el movimiento hacia atrás se puede cambiar entre 0,5 y 1,0 (180 a 360 grados) sin cambiar la cantidad de amplitud.
Es decir, a medida que aumenta la cantidad de rotación del husillo durante el movimiento hacia atrás, el vértice de la trayectoria b de la herramienta de corte 130 ilustrada en la figura 4D se mueve hacia la izquierda, permitiendo superponer la posición de trabajo de corte del movimiento hacia adelante con la posición de trabajo de corte del movimiento hacia atrás.
En este caso, la pendiente de la trayectoria a de la herramienta de corte 130 se vuelve más pronunciada y la pendiente derecha de la trayectoria b con respecto al vértice (trayectoria de retroceso) se vuelve más suave sin cambiar la ubicación del punto final de la trayectoria b de la herramienta de corte 130. Por tanto, el punto de intersección CT se ubicará entre el vértice de la trayectoria b y el punto final de la trayectoria b.
Si la parte de control C1 está configurada para que el inicio de un trabajo de corte vibratorio, en el que la herramienta de corte 130 se alimenta en una dirección de alimentación mientras vibra recíprocamente en la dirección de alimentación de manera relativa con respecto a la pieza de trabajo W, se instruya en un programa de mecanizado con un comando G*** P2, un valor del número de vibraciones establecido en la parte de control C1 puede especificarse como el número de rotaciones del husillo 110 con respecto a una vibración recíproca usando un valor de E (argumento E) después del comando g ***P2, y la cantidad de rotación del husillo durante el movimiento hacia atrás establecido en la parte de control C1 puede especificarse usando un valor de R (argumento R).
Debido a que la herramienta de corte 130 cambia al movimiento hacia atrás después de realizar el movimiento hacia adelante mientras la pieza de trabajo W gira varias veces, la eficiencia de corte se puede aumentar aumentando la cantidad de avance de la herramienta de corte 130.
También, aumentando la cantidad de rotación de la pieza de trabajo W durante el movimiento hacia adelante y disminuyendo la cantidad de rotación de la pieza de trabajo W durante el movimiento hacia atrás, se puede reducir una carga de corte que actúa sobre la herramienta de corte 130.
En la presente realización, el número de vibraciones N se establece de modo que se realice menos de una vibración recíproca con respecto a una rotación del husillo 110 (pieza de trabajo W) (0 < el número de vibraciones N < 1,0). En la máquina herramienta 100, una instrucción de operación por parte de la parte de control C1 se ejecuta en ciclos de instrucción predeterminados.
La vibración alternativa del cabezal de husillo 110A (husillo 110) o el soporte de herramienta de corte 130A (herramienta de corte 130) puede realizarse a unas frecuencias predeterminadas basándose en los ciclos de instrucción.
Los ciclos de instrucción se determinan sobre la base de un ciclo de referencia y generalmente son los múltiplos enteros del ciclo de referencia.
La vibración recíproca se puede ejecutar a frecuencias que están de acuerdo con los valores de los ciclos de instrucción.
Una frecuencia (frecuencia de vibración) f (Hz) de la vibración recíproca del cabezal de husillo 110A (husillo 110) o el soporte de la herramienta de corte 130A (herramienta de corte 130) se establece en un valor seleccionado de las frecuencias.
Cuando el cabezal de husillo 110A (husillo 110) o el soporte 130A de la herramienta de corte (herramienta de corte 130) vibra recíprocamente y el número de rotaciones del husillo 110 es S (r/min), entonces el número de vibraciones N se puede calcular como N = f*60/S.
El número de rotaciones S es inversamente proporcional al número de vibraciones N con la frecuencia de vibración f como constante.
El husillo 110 se puede girar a una velocidad más rápida aumentando la frecuencia de vibración f o disminuyendo el número de vibraciones N. Si el número de vibraciones N es inferior a 1,0, entonces el husillo 110 se puede girar a alta velocidad sin disminuir la eficiencia de corte controlando la vibración recíproca con el aparato de control C.
Como se ha descrito anteriormente, el medio de movimiento repetitivo está configurado para que la herramienta de corte 130 realice un movimiento repetitivo con respecto a múltiples rotaciones del husillo 110 y para que el ángulo de rotación del husillo 110 durante el movimiento hacia atrás sea menor que el ángulo de rotación del husillo 110 durante el movimiento hacia adelante en un movimiento repetitivo. Por tanto, la máquina herramienta 100 y el aparato de control C de la máquina herramienta 100 son capaces de limitar la degradación de la eficiencia de mecanizado cuando la herramienta de corte mecaniza la pieza de trabajo W realizando una vibración recíproca con respecto a múltiples rotaciones del husillo 110.
También, la posición angular de referencia se establece sobre la base de una posición angular de rotación del husillo 110 en la que la posición de trabajo de corte del movimiento hacia atrás y la posición de trabajo de corte del movimiento hacia adelante se intersecan entre sí, y el medio de movimiento repetitivo está configurado de manera que, durante una rotación desde la posición angular de referencia después de realizar el movimiento hacia adelante durante un número predeterminado de rotaciones del husillo 110 desde la posición angular de referencia, el movimiento hacia adelante cambia a hacia atrás y la posición de trabajo de corte del movimiento hacia atrás alcanza la posición de trabajo de corte del movimiento hacia adelante para completar una vibración. Por tanto, es posible minimizar una operación improductiva en un trabajo de corte para aumentar la eficiencia del mecanizado.
También, en lugar de repetir el movimiento hacia adelante como el movimiento relativo a la primera velocidad y el movimiento hacia atrás como el movimiento relativo a la segunda, como se ilustra en la figura 4A, la segunda velocidad puede establecerse en cero para detener el movimiento relativo en una dirección de alimentación como se ilustra en la figura 5A.
En este caso, en comparación con la vibración recíproca ilustrada en la figura 4A, es posible aumentar la eficiencia de corte aumentando la cantidad de alimentación.
Como se ilustra en la figura 5B, aunque la trayectoria a trazada en la primera rotación del husillo no se interseca con la trayectoria b trazada en la segunda rotación del husillo cuando se completa la segunda rotación, la distancia entre la trayectoria a y la trayectoria b se vuelve más pequeña.
Por tanto, una viruta generada a partir de la pieza de trabajo W se vuelve más estrecha en este punto, de modo que la viruta se pueda plegar fácilmente y separar en este punto en polvo de viruta.
También, en lugar de repetir el movimiento hacia adelante como el movimiento relativo a la primera velocidad y el movimiento hacia atrás como el movimiento relativo a la segunda velocidad como se ilustra en la figura 4A, el movimiento relativo a la segunda velocidad se puede realizar en la misma dirección que el movimiento relativo a la primera velocidad mientras que la segunda velocidad se establece más lenta que la primera velocidad, tal y como se ilustra en la figura 5C.
En este caso, en comparación con el movimiento repetitivo ilustrado en la figura 5A, es posible aumentar la eficiencia de corte aumentando la cantidad de alimentación.
Como se ilustra en la figura 5D, aunque la trayectoria a trazada en la primera rotación del husillo no se interseca con la trayectoria b trazada en la segunda rotación del husillo cuando se completa la segunda rotación, la distancia entre la trayectoria a y la trayectoria b se vuelve más pequeña, como en el caso ilustrado en la figura 5B.
Por tanto, una viruta generada a partir de la pieza de trabajo W se vuelve más estrecha en este punto, de modo que la viruta se pueda plegar fácilmente y separar en este punto en polvo de viruta.
[Lista de signos de referencia]
100 máquina herramienta
110 husillo
110A cabezal de husillo
120 mandril
130 herramienta de corte
130A soporte de herramienta de corte
150 mecanismo de alimentación en la dirección del eje X
151 base
152 carril de guía en la dirección del eje X
153 mesa de alimentación en la dirección del eje X
154 guía en la dirección del eje X
155 servomotor lineal
155a elemento motriz
155b estátor
160 mecanismo de alimentación en la dirección del eje Z
161 base
162 carril de guía en la dirección del eje Z
163 mesa de alimentación en la dirección del eje Z
164 guía en la dirección del eje Z
165 servomotor lineal
165a elemento motriz
165b estátor
C aparato de control
C1 parte de control
W pieza de trabajo

Claims (4)

REIVINDICACIONES
1. Un método para mecanizar una pieza de trabajo (W) mediante una máquina herramienta (100) que comprende: un medio de sujeción de piezas de trabajo para sujetar una pieza de trabajo (W);
un soporte de herramienta (130A) para sujetar una herramienta de corte (130) para cortar la pieza de trabajo (W); un medio de alimentación para alimentar la herramienta de corte (130) hacia la pieza de trabajo (W) en una dirección de alimentación predeterminada a través del movimiento relativo entre el medio de sujeción de la pieza de trabajo y el soporte de herramienta (130A);
un medio de movimiento repetitivo para mover repetitivamente el medio de sujeción de la pieza de trabajo y el soporte de herramienta (130A) de manera relativa entre sí repitiendo el movimiento relativo en la dirección de alimentación a una primera velocidad y una segunda velocidad que son mutuamente diferentes; y
un medio giratorio para girar relativamente la pieza de trabajo (W) y la herramienta de corte (130), comprendiendo el método:
mecanizar la pieza de trabajo (W) a través de la rotación relativa entre la pieza de trabajo (W) y la herramienta de corte (130) por el medio giratorio y a través de la alimentación de la herramienta de corte (130) hacia la pieza de trabajo (W) con el movimiento repetitivo por el medio de alimentación y de movimiento repetitivo,
en donde el medio de movimiento repetitivo está configurado para que la herramienta de corte (130) realice un movimiento repetitivo con respecto a múltiples rotaciones relativas entre la pieza de trabajo (W) y la herramienta de corte (130) y para que un ángulo de rotación de la rotación relativa durante el movimiento relativo a la segunda velocidad sea menor que un ángulo de rotación de la rotación relativa durante el movimiento relativo a la primera velocidad en un movimiento repetitivo,
caracterizándose el método por que se establece una posición angular de referencia sobre la base de una posición angular de rotación de la rotación relativa en la que se establece una posición de trabajo de corte del movimiento relativo a la primera velocidad y una posición de trabajo de corte del movimiento relativo a la segunda velocidad se intersecan entre sí, y
el medio de movimiento repetitivo está configurado para que, durante una rotación desde la posición angular de referencia después de realizar el movimiento relativo a la primera velocidad durante un número predeterminado de rotaciones relativas desde la posición angular de referencia, el movimiento relativo a la primera velocidad cambia al movimiento relativo a la segunda velocidad y la posición de trabajo de corte del movimiento relativo a la segunda velocidad alcanza la posición de trabajo de corte del movimiento relativo a la primera velocidad para completar un movimiento repetitivo.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la primera velocidad se establece más rápido que la segunda velocidad.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el medio de movimiento repetitivo hace vibrar recíprocamente la pieza de trabajo (W) y la herramienta de corte (130) en una dirección de alimentación predeterminada de manera relativa.
4. Un método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la máquina herramienta (100) está controlada por un aparato de control (C) para realizar el método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3.
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