Dpto. de Ingeniería Mecánica

FABRICACIFABRICACIÓÓN ASISTIDA POR N ASISTIDA POR ORDENADORORDENADORControl NumControl Numééricorico

E.T.S.IE.T.S.I. de Bilbao. de BilbaoCurso 2010Curso 2010--20112011

Aitzol Lamikiz MentxakaAitzol Lamikiz Mentxaka

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FABRICACIFABRICACIÓÓN ASISTIDA POR N ASISTIDA POR ORDENADORORDENADORControl NumControl Numééricorico

Tema 05: Accionamientos PrincipalesTema 05: Accionamientos Principales

Dpto. de Ingeniería MecánicaÍÍndicendice

1. Introducción

2. Accionamientos de husillo principal

3. Sistema de amarre portaherremientas

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Prestaciones de los accionamientos dePrestaciones de los accionamientos demotor principalmotor principal

La necesidad de velocidades de corte más altas obliga a utilizar husillos más rápidos que los convencionales y con mayores potencias. Además de esto se desea lograr:

• Potencia requerida tanto en trabajo continuo como en picos de sobrecarga.• Máxima capacidad de carga tanto axial como radial.• Diseño, tamaño y capacidad para soportar cambio automático de

herramientas.• Posibilidad de refrigeración interna.

Estas características pueden parecer obvias, pero muchas de ellas son contradictorias por lo que habrá que llegar a soluciones de compromiso.

IntroducciIntroduccióónn

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Accionamiento principal

Acoplamiento directo

electrohusillotradicional

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Husillos de transmisión por correas

El husillo consta de un eje donde está tallado el cono para la sujeción de la herramienta, apoyado en unos cojinetes. El motor es externo a este y esta unido por unas correas.

VENTAJASVENTAJAS++ Precio ajustadoPrecio ajustado++ Variedad de prestacionesVariedad de prestaciones++ Precio ajustadoPrecio ajustado

INCONVENIENTESINCONVENIENTES++ Velocidad mVelocidad mááxima limitadaxima limitada++ Rodamientos mRodamientos máás solicitados s solicitados

por las correaspor las correas

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Electrohusillo

Este tipo de husillos llevan integrado el motor dentro del eje lo que permite un diseño más compacto y alcanzar velocidades muy superiores.

VENTAJASVENTAJAS++ Velocidad mVelocidad mááxima muy alta.xima muy alta.++ Facilidad de equilibrar el Facilidad de equilibrar el

conjunto.conjunto.++ Utilizado por la mayorUtilizado por la mayoríía de las a de las

mmááquinas de AV.quinas de AV.

DESVENTAJASDESVENTAJAS++ Precio alto.Precio alto.++ Muy sensibles a impactos Muy sensibles a impactos

debidos a los rodamientos.debidos a los rodamientos.++ Necesidad de equipo lubricante.Necesidad de equipo lubricante.

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Rodamientos

Los electormandrinos, apoyan todo el eje, en el que se incluye el rotor del motor, en rodamientos. Estos son los responsables de absorber las solicitaciones del husillo, tanto axiales como radiales.

TIPOS DE RODAMIENTOTIPOS DE RODAMIENTOLos mLos máás utilizados son:s utilizados son:•• De bolas.De bolas.•• CCóónicos.nicos.•• De bolas de contacto angular.De bolas de contacto angular.Todos ellos se montan en Todos ellos se montan en

acoplamientos en X, O o acoplamientos en X, O o TandemTandem

CA

PAC

IDA

D D

E C

APA

CID

AD

DE

AB

SOR

BER

CA

RG

AS

AB

SOR

BER

CA

RG

AS

RA

DIA

LES Y AXIA

LESR

AD

IALES Y A

XIALES

Dpto. de Ingeniería MecánicaRodamientos híbridos

VENTAJASVENTAJAS++ Bajo peso Bajo peso ⇒⇒ FFcentrifuga menormenor..++ Ausencia de interacciAusencia de interaccióón entre n entre

bola y pista.bola y pista.++ Menor temperatura de trabajo.Menor temperatura de trabajo.++ FrecFrec. Natural m. Natural máás elevada.s elevada.

DESVENTAJASDESVENTAJAS

-- Coste.Coste.

-- Alta fragilidad Alta fragilidad ⇒⇒ MMíínima nima resistencia a impactos.resistencia a impactos.

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Lubricación de los rodamientos

Los rodamientos necesitan de un lubricante para su correcto funcionamiento.

Este lubricante suele ser grasa o aceite.

Lubricación por grasa+ Bajo mantenimiento.+ Pierde propiedades a 200ºC

Lubricación por aceite+ Para altas velocidades+ Suministrado de 2 formas

•Niebla de aceite •Inyección de aceite (Oil Jet).

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AISLAMIENTOAISLAMIENTO

Es necesario aislar el husillo de impurezas ya que cualquier partícula introducida entre elementos móviles dañaría la superficie los elementos.

SUJECISUJECIÓÓN DE HERRAMIENTASN DE HERRAMIENTAS+ El sistema de sujeción de herramientas

va situado en el husillo de la máquina.+ La opción es entre conos ISO o HSK ,

dependiendo de los parámetros de proceso que se vayan a emplear.

Aire de limpieza

Otras consideracionesOtras consideraciones

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Norma HSK (HollowKegel Shank)

Ejem: 50, HSK 63, 100

Superficie de Contacto 2

Superficie de Contacto 1

Pinza cónicaPinza cilíndrica (3-5 micras)HidráulicosZunchado térmico (menos de 3 micras)

Sistemas portaherramientas: HSKSistemas portaherramientas: HSK

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6 tipos de HSK, pero solo uno en ISO

•Shank types A Y C --PAR MODERADO ,MODERADA A ALTA RPM

•Shank types B y D --PAR ALTO,MODERADA A ALTA RPM

•Shank types E y F -- PAR BAJO, SUPER ALTA RPM

Sistemas portaherramientas: HSKSistemas portaherramientas: HSK

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Garras de sujeción

Cono

Husillo

Posición de cono amarrado

Posición de cambio de herramienta

A medida que crece la velocidad, las garras que atrapan el cono tienden a hacer más fuerza, por lo que se garantiza la correcta unión entre cono y husillo aún a altas velocidades.

Sistemas portaherramientas: HSKSistemas portaherramientas: HSK

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Sujeción mediante conos ISO: Su sujeción al husillo se basa en el apoyo de la cara lateral del cono dentro de un cono tallado en el husillo.

Sistemas portaherramientas: ISOSistemas portaherramientas: ISO

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Sistemas portaherramientas: ISOSistemas portaherramientas: ISO

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Desalineamiento del sistema herramienta cono, se pueden lograr valores por debajo de 8 μm si se utilizan pinzas de alta calidad.

SujeciSujecióón de la herramienta:n de la herramienta:Pinza MecPinza Mecáánicanica

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Este tipo de sujeción minimiza el desalineamiento (2.7 μm a una

distancia de 2.5x∅hta) y soporta fuerzas de corte elevadas.

SujeciSujecióón de la herramienta:n de la herramienta:Conos HidrConos Hidrááulicosulicos

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En conos extralargos el desalineamiento puede ser menor de 5 micras

SujeciSujecióón de la herramienta:n de la herramienta:Amarre tAmarre téérmicormico

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La fuerza provocada debido al desequilibrio del cono como:

Donde:Fdeseq: Fuerza en NU: Desequilibrio del sistema en g•mmS: Velocidad de giro del husillo en RPM

[ ]22

2

9550 deseq

V SF m mR U NR

ω ⎛ ⎞= = = • ⎜ ⎟⎝ ⎠

Importancia del equilibradoImportancia del equilibrado

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ISO (ISO 1940-1)

Por lo general es suficiente utilizar conos con G=6.3,

sin embargo puede haber aplicaciones para mecanizado a muy alta velocidad

(UHSM) que se recomienda emplear

valores de G=2.5.

En rectificado se usa G0.4