ES3070563T3 - Device for processing a disc blank by grinding - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo para mecanizar un disco en bruto giratorio (1) mediante dos muelas abrasivas giratorias (2), cada una de las cuales está en contacto con una cara frontal del disco en bruto (1) con su superficie cilíndrica. El eje de rotación (3) de al menos una de las dos muelas abrasivas (2) está inclinado en un ángulo agudo máximo de 30° con respecto al plano de rotación del disco en bruto (1), de manera que la distancia entre los dos ejes de rotación (3) de las muelas abrasivas (2) disminuye a medida que aumenta la distancia al eje (4) del disco en bruto (1). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Dispositivo para el mecanizado de un disco en bruto mediante rectificado

[0003] La invención se refiere a un dispositivo para mecanizar un disco en bruto mediante rectificado.

[0004] La presente invención resulta particularmente ventajosa para la fabricación de discos de freno. Sin embargo, en principio, es aplicable a la fabricación de una gama más amplia de productos, especialmente productos anulares con forma de disco. Sin limitar la invención a este ámbito, en el texto siguiente se describirá preferiblemente utilizando como ejemplo de aplicación particularmente valioso un «disco de freno».

[0005] Un disco de freno, según se define en este documento, es una estructura plana, esencialmente simétrica respecto al eje de rotación, que, en su uso previsto, se monta sobre una rueda giratoria y rota con ella y, para frenar el movimiento de rotación, se aplica presión a ambos extremos del disco de forma excéntrica con respecto al eje de rotación mediante zapatas de freno fijas, de modo que se genera una fuerza de fricción entre el disco y las zapatas.

[0006] Los discos de freno de alta calidad actuales suelen estar compuestos por un núcleo metálico y un recubrimiento de un material con mayor resistencia a la abrasión que el material de núcleo. Este recubrimiento generalmente es un material compuesto que, entre otras sustancias, contienen partículas cerámicas, carburos metálicos y/o fibras muy resistentes. En comparación con el acero o el hierro fundido, estos recubrimientos para discos de freno son intrínsecamente más resistentes a la abrasión, pero su mecanizado resulta muy complejo. La fabricación de un disco de freno que presenta un recubrimiento de este tipo comprende un paso de trabajo en el que se elimina material de dicho recubrimiento mediante un procedimiento de rectificado, para obtener superficies cuyas dimensiones y planitud cumplen con los requisitos de precisión para las superficies de fricción de los discos de freno.

[0007] En los dispositivos más comunes que se utilizan actualmente para el mecanizado de las superficies de fricción de los extremos de los discos de freno mediante rectificado, el disco en bruto y dos discos de rectificado giran alrededor de sus respectivos ejes, en donde los dos discos de rectificado giran alrededor de un eje de rotación común, alineado paralelamente al eje de rotación del disco en bruto. Los dos discos de rectificado entran en contacto para el rectificado con una de sus dos caras de rectificado con una cara de rectificado del disco de rectificado correspondiente. Debido principalmente al riesgo de sobrecalentamiento en las superficies de trabajo, el rendimiento que se puede lograr con estos dispositivos es más limitado que el de aquellos en donde los discos de rectificado están en contacto con el disco en bruto que se está mecanizando a través de su superficie exterior.

[0008] Los documentos US 4262452 A, DE 102019128522 A1, US 5607348 A, DE 2343949 A1, EP 0768147 y US 2122978 muestran dispositivos para rectificar discos en bruto giratorios utilizando dos discos de rectificado giratorios, en donde los discos de rectificado están en contacto con una cara frontal del disco en bruto mediante su superficie exterior. Según los documentos DE 102019128522 A1, US 5607348 A, DE 2343949 A1, EP 0768147 A1 y US 2122978 A, los ejes de rotación de los discos de rectificado son paralelos al plano de rotación del disco en bruto. Según los documentos US 4262452 A y US 5607348 A restantes, los ejes de los discos de rectificado no son paralelos al plano de rotación de la pieza en bruto que se está mecanizando, sino que están inclinados en un pequeño ángulo agudo con respecto a este plano, de manera que en el lateral de los discos de rectificado, a medida que aumenta la distancia radial con respecto al eje de rotación de la pieza en bruto, también aumenta la distancia entre los dos ejes de rotación de los discos de rectificado.

[0009] El objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo para el rectificado de discos en bruto mediante dos discos de rectificado giratorios, en donde dichos discos de rectificado están en contacto con la superficie exterior de un lado de la cara del disco en bruto. En comparación con los dispositivos de este tipo descritos anteriormente, el nuevo dispositivo pretende mejorar el rendimiento, ya que permite una mayor productividad en condiciones similares.

[0010] El alcance de la invención se define en la reivindicación 1.

[0011] Las características de la invención y sus efectos ventajosos se ilustran con referencia a un dibujo.

[0012] Fig.1: Muestra una representación altamente estilizada de un equipo según la invención.

[0013] El dispositivo que se muestra tiene las siguientes características en común con los dispositivos descritos en la técnica anterior:

[0014] Las dos caras del disco 1 en bruto que se está procesando se mecanizan simultáneamente. Para ello, se utilizan dos discos 2 de rectificado circulares, que giran sobre sus respectivos ejes 3, y la superficie exterior de cada una entra en contacto con una de las dos caras del disco 1 en bruto, eliminando material de la superficie de contacto. El disco 1 en bruto también gira sobre su eje 4. Con respecto a este eje 4 del disco 1 en bruto, las dos superficies de contacto entre el disco 1 en bruto y los dos discos 2 de rectificado se encuentran en las mismas coordenadas circunferenciales y radiales.

[0015] Los dos discos 2 de rectificado están sujetos en cada caso por un dispositivo denominado husillo 5 de rectificado y giran alrededor de su eje 3. Para que los discos 2 de rectificado puedan desplazarse sobre el disco 1 en bruto que se está mecanizando, los dos husillos 5 de rectificado están montados de forma deslizante sobre una guía 6 lineal paralela al eje 4 del disco 1 en bruto que se está mecanizando.

[0016] Al hacer que los discos 2 de rectificado entren en contacto con el disco 1 en bruto que se está mecanizando mediante sus superficies exteriores en lugar de sus caras planas, las áreas de contacto se mantienen muy pequeñas y lineales, lo que facilita evitar el sobrecalentamiento del disco 1 en bruto y de los discos 2 de rectificado. Dado que los dos discos 2 de rectificado presionan contra el disco 1 en bruto que se está mecanizando desde lados opuestos exactos durante el rectificado, el disco 1 en bruto no se somete a esfuerzos de flexión, o solo a esfuerzos mínimos, lo que facilita trabajar sin deformación, sin vibraciones y con alta precisión.

[0017] Según la variante a) según la invención, los ejes 3 de los discos 2 de rectificado no son paralelos al plano de rotación del disco 1 en bruto que se está mecanizando, sino que están inclinados en un pequeño ángulo agudo (menos de 30°, típicamente alrededor de 5°) con respecto a este plano de tal manera que en el lado de los discos 2 de rectificado del eje 4 del disco 1 en bruto, la distancia entre los dos ejes 3 de los discos 2 de rectificado disminuye a medida que aumenta la distancia al eje 4.

[0018] En comparación con una disposición en donde los ejes de los discos 2 de rectificado están alineados con el plano de rotación del disco 1 en bruto que se está mecanizando, como en la técnica anterior, esta disposición reduce las limitaciones de espacio, lo que facilita el uso de discos 2 de rectificado de gran diámetro. El gran diámetro de los discos 2 de rectificado aumenta la productividad del dispositivo porque, en comparación con el uso de discos 2 de rectificado de menor diámetro, se reduce aún más el riesgo de sobrecalentamiento en las superficies de contacto con el disco 1 en bruto, y porque los discos 2 de rectificado requieren una recalibración y sustitución menos frecuentes.

[0019] Si el eje 3 de un disco 2 de rectificado está inclinado con respecto al plano de rotación del disco 1 en bruto que se está mecanizando, entonces, como se muestra, la superficie exterior del disco 2 de rectificado en cuestión no es una superficie exterior cilíndrica circular, sino una superficie exterior troncocónica.

[0020] Opcionalmente (no se muestra), también es posible disponer el eje 3 de solo uno de los dos discos 2 de rectificado en ángulo con respecto al plano de rotación del disco 1 en bruto que se está mecanizando.

[0021] Según la variante (b) según la invención, los dos ejes 3 de los discos 2 de rectificado no se encuentran en un plano común perpendicular al plano de rotación del disco 1 en bruto que se está mecanizando, sino que están pivotados unos pocos grados (máximo 15°) en direcciones opuestas con respecto a dicho plano. Por lo tanto, las dos superficies de contacto lineales de los discos 2 de rectificado con el disco 1 en bruto que se está mecanizando no son paralelas entre sí, sino que se intersecan ligeramente cuando se observan desde una dirección paralela al eje 4 del disco 1 en bruto. En consecuencia, las dos líneas en donde se encuentran los ejes de rotación de los dos discos de rectificado no intersecan el eje 4 del disco 1 en bruto, sino que pasan junto a él por lados radialmente opuestos. Preferiblemente, la distancia al eje 4 es la misma para ambas líneas. (La distancia entre dos líneas que no se intersecan y no son paralelas entre sí es igual a la longitud de la línea que las une y que es perpendicular a ambas líneas).

[0022] La medida descrita en la variante b) según la invención garantiza que las cargas repentinas sobre los discos 2 de rectificado, causadas por variaciones de espesor o por variaciones locales en la estabilidad del disco 1 en bruto, no sean tan severas como si las superficies de contacto de ambos discos 2 de rectificado estuvieran alineadas paralelamente. Esto evita vibraciones, elimina la necesidad de calibrar los discos 2 de rectificado y prolonga la vida útil de los discos 2 de rectificado.

[0023] Según una realización preferida de la característica b, los dos ejes 3 de los dos discos 2 de rectificado están inclinados de forma simétrica en direcciones opuestas con respecto al plano en donde se encuentra el eje 4 del disco 1 en bruto. Esto garantiza el mejor equilibrio posible de fuerzas con respecto a las fuerzas que ejercen los dos discos 2 de rectificado sobre el disco 1 en bruto en su dirección radial.

[0024] Según la variante c) según la invención, el dispositivo cuenta con dos husillos 7, 8 de pieza de trabajo, ambos dispuestos sobre un dispositivo 9 de alimentación pivotante. La pivotabilidad del dispositivo 9 de alimentación permite que cualquiera de los dos husillos 7, 8 de pieza de trabajo se pivote aquella posición en la que se puede mecanizar el disco 1 en bruto asignado. De este modo, si un disco 1 en bruto se está mecanizando con los discos 2 de rectificado en un husillo (7) de pieza de trabajo, una pieza 10 ubicada en el segundo husillo (8) de pieza de trabajo, producida mediante el rectificado de un disco 1 en bruto según la invención, puede retirarse sin pérdida de tiempo, y luego montarse otro disco en bruto para su mecanizado. (El desmontaje y el montaje suelen realizarse mediante un robot u otro dispositivo automatizado). Por lo tanto, la medida descrita en la variante c) según la invención garantiza que el tiempo necesario para cambiar las piezas de trabajo prácticamente no interrumpa los procesos de rectificado.

[0025] Según una variante esquemática opcional con respecto a la característica c, también se monta una unidad 11 de rectificado en el dispositivo 9 de alimentación. Esta unidad consta (como se sabe) de un disco de rectificado y una unidad de sujeción y accionamiento que sujeta y hace girar el disco. La unidad 11 de rectificado sirve para medir las superficies de trabajo de los discos 2 de rectificado después de un número determinado de ciclos de trabajo y para recalibrarlas o afilarlas eliminando material.

[0026] Según una variante esquemática y opcional con respecto a la característica c), el dispositivo 9 de alimentación se puede desplazar mediante una guía 12 lineal perpendicular a la dirección del eje 4 del disco 1 en bruto que se está mecanizando. Esto también permite que los husillos 7, 8 de pieza de trabajo, así como la unidad 11 de rectificado también asignada, se desplacen mediante la guía 12 lineal perpendicular a la dirección del eje 4 del disco 1 en bruto que se está mecanizando.

[0027] Entre los efectos beneficiosos que se pueden lograr con esto se incluyen:

[0028] • Los problemas de espacio se pueden evitar girando el dispositivo 9 de alimentación.

[0029] • La posición del disco 1 en bruto que se está mecanizando con respecto a los discos 2 de rectificado se puede seleccionar y ajustar en otra dimensión.

[0030] • Se puede establecer un movimiento oscilatorio relativo entre los discos 2 de rectificado y el disco 1 en bruto, radialmente al eje 4 del disco 1 en bruto. Esto permite mejorar el acabado superficial.

[0031] • También es posible mecanizar discos 1 en bruto donde el ancho de la superficie a mecanizar es mayor que el ancho de contacto (ancho de la superficie exterior) de los discos de rectificado 2.

[0032] • La unidad 11 de rectificado no necesita su propio dispositivo de desplazamiento para mover el disco de rectificado a lo largo de su eje de rotación.

[0033] Si se implementa la característica b de la invención, también deben producirse ligeros movimientos de los discos 2 de rectificado a lo largo de las guías 6 lineales durante el movimiento de la unidad 11 de rectificado, que está acoplada a los discos de rectificado, a lo largo de la guía 12 lineal. Si no se produjera dicho movimiento adicional, las superficies exteriores de los discos 2 de rectificado no adoptarían la forma de una superficie cónica truncada (o una superficie exterior cilíndrica circular si no se implementa la característica a), sino que serían ligeramente cóncavas vistas desde la dirección de desplazamiento en ángulo recto con respecto a su respectivo eje 3.

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para el mecanizado de un disco (1) en bruto mediante rectificado, en donde el disco (1) en bruto es una estructura sustancialmente plana y simétrica rotacionalmente, y el dispositivo tiene un husillo (7) de pieza de trabajo y dos husillos (5) de rectificado, en donde el husillo (7) de pieza de trabajo está diseñado para sujetar el disco (1) en bruto y moverlo en rotación alrededor de su eje (4), y en donde los dos husillos (5) de rectificado están diseñados para sujetar cada uno un disco (2) de rectificado circular y moverlo en rotación alrededor de su eje (3), en donde los discos (2) de rectificado pueden ponerse en contacto con su superficie exterior con una cara respectiva del disco (1) en bruto, en donde las dos superficies de contacto entre el disco (1) en bruto y los dos discos (2) de rectificado se encuentran en la misma coordenada circunferencial y en la misma coordenada radial con respecto al eje (4) del disco (1) en bruto, caracterizado por que el eje (3) de rotación de al menos uno de los dos discos (2) de rectificado está inclinado en un ángulo agudo máximo de 30° con respecto al plano de rotación del disco (1) en bruto, de manera que en el lado de los discos (2) de rectificado del eje (4) del disco (1) en bruto, la distancia entre los dos ejes (3) de rotación de los discos (2) de rectificado disminuye a medida que aumenta la distancia desde el eje (4) del disco (1) en bruto.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que los ejes (3) de ambos discos (2) de rectificado están alineados en un ángulo agudo con respecto al plano de rotación del disco en bruto.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que las dos líneas rectas en donde se encuentran los ejes (3) de los dos discos (2) de rectificado pasan por lados opuestos del eje (4) del disco (1) en bruto.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado por que los dos ejes (3) de los dos discos (2) de rectificado están inclinados en direcciones opuestas en la misma medida con respecto a un plano en donde se encuentra el eje (4) del disco en bruto.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el dispositivo tiene dos husillos (7, 8) de pieza de trabajo, cada uno de los cuales está diseñado para sujetar un disco (1) en bruto y hacerlo girar, en donde ambos husillos (7, 8) de pieza de trabajo están dispuestos en un dispositivo (9) de alimentación pivotante de manera que cualquiera de los dos husillos (7, 8) de pieza de trabajo puede pivotar a la posición en donde se puede mecanizar el disco (1) en bruto asignado.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado por que los dos husillos (7, 8) de pieza de trabajo giran 180° uno respecto al otro con respecto al eje de pivote del dispositivo (9) de alimentación.

7. Dispositivo según la reivindicación 5 o 6, caracterizado por que el dispositivo (9) de alimentación puede desplazarse mediante una guía (12) lineal paralela al plano de rotación del disco en bruto que está en la posición de mecanizado.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado por que en el dispositivo (9) de alimentación también se dispone una unidad (11) de rectificado diseñada para calibrar los discos (2) de rectificado.

9. Uso del dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8 para el mecanizado de discos de freno en bruto.