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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
Dpto. de Ingeniería Mecánica
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
Dpto. de Ingeniería Mecánica
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
Dpto. de Ingeniería Mecánica
Accionamiento principal
Acoplamiento directo
electrohusillotradicional
Dpto. de Ingeniería Mecánica
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
Dpto. de Ingeniería Mecánica
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.
Dpto. de Ingeniería Mecánica
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.
Dpto. de Ingeniería Mecánica
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).
Dpto. de Ingeniería Mecánica
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
Dpto. de Ingeniería Mecánica
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
Dpto. de Ingeniería Mecánica
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
Dpto. de Ingeniería Mecánica
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
Dpto. de Ingeniería Mecánica
Sistemas portaherramientas: ISOSistemas portaherramientas: ISO
Dpto. de Ingeniería Mecánica
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
Dpto. de Ingeniería Mecánica
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