Adaptador de herramientas para torneado en una máquina de cinco ejes

Las máquinas-herramienta de cinco ejes combinan desplazamientos lineales en XYZ con rotación en los ejes A o B para permitir el mecanizado en cinco caras de una pieza con una sola operación de montaje. Algunas son usadas para llevar a cabo operaciones 3+2, donde la pieza se gira y se bloquea en una posición en ángulo, así la máquina ejecuta en esencia una operación en tres ejes con la pieza orientada de esta forma. Otros pueden ejecutar operaciones en cinco ejes más complejas de contorneado total que emplean movimientos simultáneos lineales y rotacionales para la herramienta de corte sobre una superficie contorneada.

En algunos casos, los accesorios pueden usarse para también permitirles a las máquinas llevar a cabo operaciones de torneado. Sin embargo, cuando las herramientas estáticas de torneado se montan directamente en el husillo principal de la máquina, en la forma típica, las cargas de impacto, comúnmente asociadas al torneado, pueden conducir eventualmente al daño del rodamiento del husillo.  

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Esto ha animado a Burkhardt + Weber, parte de Industrias Romi SA, a desarrollar su línea de máquinas-herramienta de cinco ejes MCT. La línea MCT incluye cinco modelos de máquinas que pueden tornear piezas con diámetros entre 11.8 y 110 pulgadas, con pesos de hasta 4,000 kg, a una velocidad máxima de rotación de 600 rpm (la capacidad de carga de piezas de trabajo cuando no se está torneando es de 7,000 kg). Estas máquinas cuentan con los siguientes elementos de diseño que, según se indica, permiten un torneado productivo, incluso para piezas no simétricas, sin causar daño al sistema de rodamiento del husillo:

Adaptador de herramientas para torneado

Con el enfoque convencional de insertar una herramienta estática para torneado en el husillo de una máquina de cinco ejes, el rotor del husillo se fija a menudo a la carcasa exterior del husillo, con el objetivo de bloquearlo en una posición estática para protegerlo contra posibles cargas de impacto durante el torneado. Para prevenir el daño del rodamiento se ejecutan normalmente cortes más ligeros, pero esto conduce a una menor productividad.

Por el contrario, las máquinas MCT cuentan con un adaptador de herramental, intercambiado automáticamente, que se monta en la carcasa del husillo por medio de un mecanismo de apriete de punto cero, aislando los rodamientos del husillo del impacto de las operaciones de torneado. El sistema usa cuatro cilindros de apriete ubicados a 9.84 pulgadas y proporciona 11,975 kg de fuerza de apriete para asegurar el adaptador para herramienta de torneado a la carcasa del husillo. Las herramientas de torneado pueden cargarse y descargarse automáticamente en el adaptador de la misma forma que una herramienta para fresado del ATC (cambiador automático de herramientas) de la máquina.

Control de balance de la mesa

Debido a que las piezas a tornearse en una máquina de cinco ejes a menudo no son simétricas, las máquinas MCT cuentan con un sistema de compensación de control de balance. Luego de que una pieza o pallet se carga y se aprieta de forma segura a la mesa de la máquina por medio de un sistema de seguridad a base de resortes, se ejecuta de forma automática un ciclo de balanceo a 80 rpm usando sensores para medir las fuerzas de rotación. Posteriormente, una pantalla sobre el control CNC de la máquina muestra la ubicación y cantidad de contrapeso requerido para balancear el sistema. Las operaciones de torneado pueden proceder una vez que se haya confirmado la calidad del balanceo luego de otro ciclo de prueba de 80 rpm.

Sistema de aislamiento térmico

Los motores de torque en mesas giratorias usadas para torneado sobre una máquina de cinco ejes generan una buena cantidad de calor, causando una expansión y contracción impredecible del marco de la máquina que pude afectar adversamente la exactitud y la repetibilidad. En lugar de usar complejos algoritmos de software y retroalimentación de sensor para compensación de temperatura, las máquinas MCT remueven el calor del rededor de la mesa y del marco con un sistema de enfriamiento activamente controlado, estabilizando la estructura al mantener una temperatura constante.

Además, la compañía desarrolló un sistema de sello hidráulico giratorio de 16 canales, libre de contacto, para las mesas de 600 rpm de la línea de máquina, el cual no genera calor por fricción o desgaste de las superficies de sello en contacto, que es común a los sistemas convencionales.