HERRAMIENTA DE BRUÑIDO DE PUNTAS INTERCAMBIABLES Campo de la técnica

La presente invención concierne a una herramienta, utilizable en una máquina herramienta para proporcionar un acabado bruñido por deformación plástica a piezas metálicas mecanizadas.

Estado de la técnica

Las herramientas de bruñido son extensamente conocidas en la industria y se usan para producir un acabado en piezas metálicas por deformación plástica de su rugosidad superficial, y actúan aplicando presión mediante una bola, rodillo o punta de bruñido redondeada que es desplazada sobre la superficie a acabar.

Las herramientas de bruñido típicamente constan de una carcasa base, unida a un soporte como por ejemplo un miembro de agarre de una máquina herramienta que permite guiar de forma precisa su desplazamiento, y comprenden un bloque deslizante provisto del elemento que bruñe soportado y guiado por dicha carcasa base. Normalmente entre la carcasa base y el bloque deslizante se incluye un retenedor que mantiene el bloque deslizante unido a la carcasa base, permitiendo un desplazamiento relativo en una dirección lineal. Entre el bloque deslizante y la carcasa base se incluye también de forma habitual un dispositivo elástico comprimido que aplica una tensión elástica de separación de ambos cuerpos en una dirección lineal, quedando dicho dispositivo elástico retenido en posición comprimida gracias al citado retenedor.

Por ejemplo, el documento DE102012223474A1 describe una herramienta de bruñido de este tipo, en la que la carcasa base incluye un conducto dentro del cual se aloja una parte del bloque deslizante, que puede desplazarse de forma guiada por su interior, pero sin posibilidad de giro del resto del bloque deslizante, que incluye una punta de bruñido, sobresaliendo por un extremo de la carcasa base. El extremo opuesto del conducto de la carcasa base incluye un tapón roscado, cuyo nivel de inserción dentro de la carcasa base puede regularse de forma precisa mediante dicha rosca. El conducto constituido por la carcasa base integra además en su interior el dispositivo elástico, comprimido entre el bloque deslizante y el tapón roscado.

En esta realización el retenedor que conecta el bloque deslizante con la carcasa base, permitiendo su desplazamiento en una dirección lineal, pero impidiendo su giro, es un saliente del bloque deslizante, perpendicular, que atraviesa una ranura alargada prevista en la carcasa base. Dicha ranura alargada define el recorrido del bloque deslizante y además impide el giro del bloque deslizante dentro de la carcasa base.

Esta solución sin embargo complica la obtención del bloque deslizante al deber de dotarle de los citados salientes perpendiculares.

DE102012223474A1 no contempla que la carcasa base tenga una superficie exterior cilindrica dimensionada para ser agarrada por una pinza portafresas de un cabezal de una máquina herramienta capaz de impartir a la pinza portafresas un giro alrededor del eje geométrico axial (A) con el fin de evitar un desgaste no uniforme de la punta de bruñido.

Este documento tampoco contempla que la punta de bruñido pueda ser sustituida sin requerir la extracción de todo el bloque deslizante. La extracción y sustitución del bloque deslizante obligaría a volver a tarar la tensión del dispositivo elástico, lo que dificulta y encarece dicha operación.

Se conocen también los documentos US2006144198, US2018021916, RU177001 U y KR20180038625, que describen otras soluciones alternativas de herramientas de bruñido.

La invención propone una estructura alternativa de la herramienta de bruñido, que ofrece ventajas tanto de robustez como de prestación y que en general dispone de una punta de bruñido removible e intercambiable.

Breve descripción de la invención

La presente invención concierne a una herramienta de bruñido que comprende, de un modo en sí conocido en el estado de la técnica, por ejemplo, según el documento DE102012223474A1 :

• una carcasa base con un pasaje axial concéntrico a un eje geométrico axial (A), • un bloque deslizante con posibilidad de deslizamiento axial, que tiene una porción central, o intermedia, insertada a través de dicho pasaje axial de la carcasa base y una porción de bruñido que integra una punta de bruñido, estando dichas porciones central y de bruñido alineadas con el eje geométrico axial (A);

• un dispositivo limitador configurado para limitar el recorrido de deslizamiento axial del bloque deslizante con respecto a la carcasa base;

• un dispositivo elástico tubular que aplica una fuerza elástica sobre el bloque deslizante en la dirección del eje geométrico axial (A);

• un dispositivo de regulación configurado para establecer un grado de precompresión seleccionado al dispositivo elástico tubular; y

• un dispositivo antigiro configurado para impedir un giro del bloque deslizante con respecto a la carcasa base alrededor del eje geométrico axial (A).

A diferencia de la estructura de la herramienta del estado de la técnica, la herramienta de esta invención queda definida por la combinación de las siguientes características: el dispositivo limitador y el dispositivo de regulación incluyen, ambos:

• una pared transversal dispuesta en el pasaje axial de la carcasa base y provista de un agujero pasante central;

• un vástago de guía del bloque deslizante que incluye una porción roscada, estando dicho vástago de guía alineado con el eje geométrico axial (A) e insertado a través de dicho agujero pasante de la pared transversal; y

• una tuerca poligonal enroscada a la porción roscada del vástago de guía, estando dicha tuerca dispuesta en un lado de la pared transversal, dicha tuerca poligonal teniendo un perímetro exterior poligonal de mayor tamaño que el agujero pasante, y el dispositivo antigiro comprende:

• al menos una pared antigiro dotada de al menos una superficie de bloqueo paralela al eje geométrico axial (A), enfrentada y adyacente a al menos parte del perímetro exterior poligonal de la tuerca poligonal y configurada para impedir el giro relativo de la tuerca poligonal, permitiendo su desplazamiento relativo en la dirección del eje geométrico axial (A), estando dicha pared antigiro conectada a la carcasa base, y

• un dispositivo de bloqueo que conecta la tuerca poligonal con el vástago de guía, impidiendo su giro relativo. Así, la tuerca poligonal en cooperación con la pared transversal constituye tanto el dispositivo limitador como el dispositivo de regulación, y la tuerca poligonal en cooperación con la pared antigiro y el dispositivo de bloqueo constituye el dispositivo antigiro.

Preferiblemente, la carcasa base tiene una superficie exterior cilindrica dimensionada para ser agarrada por una pinza portafresas convencional, por ejemplo de 32 milímetros, de un cabezal de una máquina herramienta capaz de impartir a la pinza portafresas y a la herramienta de bruñido un giro alrededor del eje geométrico axial, y el dispositivo antigiro asegura que el bloque deslizante y la punta de bruñido giren junto con la carcasa base. En general, el giro impartido por la máquina herramienta es de muy baja velocidad, por ejemplo, de 1 a 20 revoluciones por minuto, y tiene por finalidad asegurar un desgaste uniforme de la punta de bruñido y de las superficies laterales adyacentes a dicha punta.

En una realización, la punta de bruñido es intercambiable y está unida al bloque deslizante mediante una unión amovible roscada. En otra realización, la punta de bruñido es intercambiable y está unida al bloque deslizante mediante un ajuste con apriete por dilatación y contracción térmica. Para facilitar el agarre de la punta de bruñido intercambiable, ésta incluye preferiblemente, en lados opuestos de la misma simétricos respecto al eje geométrico axial, dos superficies planas paralelas al eje geométrico axial que constituyen unas superficies de apriete

En una realización, la pared antigiro, que es al menos una, es una pared antigiro circular o poligonal que define una pluralidad de superficies de bloqueo que rodean el perímetro exterior poligonal de la tuerca poligonal. Opcionalmente, al menos algunas de dichas superficies de bloqueo están definidas por unas ranuras, preferiblemente de sección transversal semicircular, formadas en pared antigiro, paralelas al eje geométrico axial, y situadas en posiciones radiales coincidentes con cada una de unas aristas del perímetro exterior de la tuerca poligonal para alojar dichas aristas del perímetro exterior. En otra realización, la pared antigiro, que es al menos una, son dos paredes antigiro situadas en lados opuestos de la tuerca poligonal, cada una con una superficie de bloqueo. En cualquier caso, el perímetro exterior poligonal de la tuerca poligonal puede ser cuadrado, hexagonal u octogonal.

Preferiblemente, la porción central de la carcasa base tiene un perímetro cilindrico y la carcasa base comprende, en un lado distal de la pared transversal, al menos una pared de guía dotada de al menos una superficie de guía interior cilindrica paralela al eje geométrico axial y enfrentada y adyacente a al menos parte del perímetro exterior de la porción central del bloque deslizante, guiando su desplazamiento relativo en la dirección del eje geométrico axial.

Preferiblemente, la herramienta de bruñido comprende además un dispositivo de bloqueo configurado para impedir el giro relativo de la tuerca poligonal y la porción roscada del bloque deslizante. Por ejemplo, el dispositivo de bloqueo comprende un agujero en la tuerca poligonal, un agujero en la porción roscada del bloque deslizante alineado con el agujero de la tuerca poligonal, y un pasador de bloqueo insertado en dicho agujero de la tuerca poligonal y en dicho agujero de la porción roscada. En una realización el agujero de la tuerca poligonal y el agujero de la porción roscada son radiales y perpendiculares al eje geométrico axial y la pared antigiro tiene una ranura o escotadura alargada en una dirección axial y enfrentada al agujero radial de la tuerca poligonal para permitir un acceso al mismo. En otra realización, el agujero de la tuerca poligonal y el agujero de la porción roscada están inclinados respecto al eje geométrico axial y el agujero de la tuerca poligonal es accesible a través de un espacio existente entre las paredes antigiro.

Breve descripción de las figuras

Las anteriores y otras ventajas características se comprenderán más plenamente a partir de la siguiente descripción detallada de un ejemplo de realización con referencia a los dibujos adjuntos, que deben tomarse a título ilustrativo y no limitativo, en los que:

La Fig. 1 es una vista en sección transversal de una herramienta de bruñido de acuerdo con una realización de la presente invención, tomada por un plano que contiene un eje geométrico axial de la herramienta de bruñido;

La Fig. 2 muestra un despiece en sección transversal de la herramienta de bruñido;

Las Figs. 3A, 3B y 3C muestran algunas realizaciones de un dispositivo de bloqueo de giro de la herramienta de bruñido.

Descripción detallada de un ejemplo de realización

Las figuras adjuntas muestran un ejemplo de realización con carácter ilustrativo no limitativo de una herramienta de bruñido de acuerdo con la presente invención. La Fig. 1 representa una realización compuesta a partir de una carcasa base 10, un bloque deslizante 20 que lleva una punta de bruñido 23a, un dispositivo elástico tubular 30 y una tuerca poligonal 40.

La carcasa base 10 tiene una superficie exterior cilindrica 63 y un pasaje axial 12, ambos concéntricos a un eje geométrico axial A. La superficie exterior cilindrica 63 tiene un diámetro dimensionado para ser agarrado por ejemplo por una pinza portafresas de un cabezal de una máquina herramienta. Ventajosamente, el cabezal de la máquina herramienta es de un tipo capaz de impartir a la carcasa base 10 un giro alrededor del eje geométrico axial A. El pasaje axial 12 se puede realizar mediante mecanizado en la parte central de la dicha carcasa base 10 en una dirección paralela al eje geométrico axial A. La carcasa base 10 comprende además una pared transversal 13 dispuesta en el pasaje axial 12 y provista de un agujero pasante 11 central.

En un lado proximal de la pared transversal 13, la carcasa base 10 tiene una pared antigiro 50 que genera en su intradós una superficie de bloqueo 51 paralela al eje geométrico axial A. Esta pared antigiro 50 se puede obtener mediante mecanizado de una abertura poligonal o un taladro paralelo al eje geométrico axial A de un diámetro mayor al del agujero pasante 11.

En un lado distal, opuesto, de la pared transversal 13, la carcasa base 10 tiene una pared de guía 60 que en su intradós genera una superficie de guía 61 paralela al eje geométrico axial A. Se puede obtener la superficie de guía 61 con un mecanizado cilindrico de un diámetro mayor al del agujero pasante 11.

El bloque deslizante 20 tiene una forma concéntrica respecto al eje geométrico axial A, lo que facilita su mecanizado mediante herramientas manuales o automáticas rotativas de corte y mecanizado, y comprende tres porciones diferenciadas alineadas a lo largo del eje geométrico axial A: un vástago de guía 21, una porción central 22 y una porción de bruñido 23.

La porción de bruñido 23 y la porción central 22 son cilindricas y tienen una superficie exterior cilindrica 26 con un mismo diámetro exterior dimensionado para ajustar de manera deslizante con la superficie guía 61 de la carcasa base 10 para permitir su guiado y desplazamiento relativo en la dirección del eje geométrico axial A.

El vástago de guía 21 tiene una forma cilindrica de un diámetro exterior inferior al agujero pasante 11 para poder ser insertado por el mismo agujero pasante 11 de la carcasa base 10, y dicho vástago de guía 21 comprende una porción roscada 21a en una parte más lejana a la porción de bruñido 23. La porción roscada 21a y la porción central 22 están dispuestas en lados opuestos de la pared transversal 13 de la carcasa base 10.

La punta de bruñido 23a es intercambiable, y para ello la porción de bruñido 23 del bloque deslizante 20 comprende un agujero roscado 24 concéntrico al eje geométrico axial A ubicado en el extremo opuesto a la porción roscada 21a y la punta de bruñido 23a tiene un tetón roscado 25 concéntrico al eje geométrico axial A ubicado en su parte proximal. El tetón roscado 25 de la punta de bruñido 23a es acoplable a rosca al agujero roscado 24 del bloque deslizante 20 constituyendo una unión amovible que es de fácil mecanizado al ser un taladrado y un roscado en el mismo extremo de la pieza en dirección paralela al eje geométrico axial A.

Alternativamente, la unión entre la punta de bruñido 23a y el bloque deslizante 20 puede realizarse mediante un ajuste con apriete por dilatación y contracción térmica. También alternativamente, la punta de bruñido 23a y el bloque deslizante 20 pueden estar hechos de una misma única pieza, aunque en este caso la punta de bruñido 23a no sería intercambiable. La porción central 22 tiene un diámetro exterior superior al del vástago de guía 21 , permitiendo así generar una superficie de apoyo enfrentada a una superficie de la pared transversal 13 de la carcasa base 10 que rodea el agujero pasante 11.

El dispositivo elástico tubular 30 está constituido por un muelle helicoidal a compresión dispuesto alrededor del vástago de guía 21 del bloque deslizante 20, entre la mencionada superficie de apoyo del bloque deslizante 20 y la pared transversal 10 de la carcasa base 10. Así, el dispositivo elástico tubular 30 tiene un extremo apoyado en la porción central 22 del bloque deslizante 20 y otro extremo apoyado en el lado distal de la pared transversal 13 de la carcasa base 10.

El vástago de guía 21 del bloque deslizante 20 está insertada en el agujero pasante 11 de la pared transversal 13, quedando la porción roscada 21a sobresaliendo por el lado proximal de la pared transversal 13 de la carcasa base 10.

La tuerca poligonal 40 tiene un agujero roscado 42 que está enroscado a la porción roscada 21a del bloque deslizante 20, y un perímetro exterior poligonal 41 de forma hexagonal de mayor tamaño que el agujero pasante 11 , lo que impide la extracción del extremo roscado 21a de la carcasa base 10 y retiene al dispositivo elástico tubular 30 dispuesto entre la carcasa base 10 y el bloque deslizante 20.

La tuerca poligonal 40 permite el ajuste de la presión de tarado del dispositivo elástico tubular 30, en este caso un muelle helicoidal, y a medida que se va enroscando la tuerca poligonal 40, el dispositivo elástico tubular 30 se va comprimiendo entre la pared transversal 13 de la carcasa base 10 y la superficie de apoyo de la porción central 22 del bloque deslizante 20 de forma que se establece una precompresión del dispositivo elástico tubular 30 y se genera una fuerza elástica en la dirección del eje geométrico axial A.

Una vez tarado a una precompresión adecuada para obtener una presión de bruñido deseada, hay que impedir el giro relativo entre la tuerca poligonal 40 y la porción roscada 21a mediante un dispositivo de bloqueo 44 para evitar el desajuste. En la realización ilustrada, el dispositivo de bloqueo 44 consta de un agujero radial 45 perpendicular al eje geométrico axial A formado en la tuerca poligonal 40, un agujero radial 47 perpendicular al eje geométrico axial A formado en la porción roscada 21a del bloque deslizante 20 y alineado con el agujero radial 45 de la tuerca poligonal 40, y un pasador de bloqueo 46 insertado en el agujero radial 45 de la tuerca poligonal 40 y en el agujero radial 47 de la porción roscada 21a. A su vez, la pared antigiro 50 tiene una ranura 14 alargada en una dirección axial y enfrentada al agujero radial 45 de la tuerca poligonal 40 para permitir el acceso al mismo.

Alternativamente, el agujero 45 de la tuerca poligonal 40 y el agujero 47 de la porción roscada 21a podrían estar inclinados respecto al eje geométrico axial A de manera que el agujero 45 de la tuerca poligonal 40 fuera accesible a través de un espacio existente entre las paredes antigiro 50, lo que evitaría la necesidad de la ranura 14 alargada en la pared antigiro 50. También alternativamente, el dispositivo de bloqueo 44 podría comprender un elemento autoblocante de tipo convencional incluido en la tuerca poligonal 40.

La tuerca poligonal 40 tiene un perímetro exterior poligonal 41 con unos radios variables respecto al centro de la tuerca poligonal 40, que definen unas zonas de radio mínimo y unas zonas de radio máximo, en donde las zonas de radio máximo coinciden con unas aristas de perímetro exterior 43 de la tuerca poligonal 40.

La herramienta de bruñido comprende además un dispositivo antigiro configurado para impedir un giro del bloque deslizante 20 con respecto a la carcasa base 10 alrededor del eje geométrico axial A. Este dispositivo antigiro está constituido por una cooperación entre el perímetro exterior poligonal 41 de la tuerca poligonal 40 y unas superficies de bloqueo 51 de la pared antigiro 50.

La Fig. 3A muestra una realización del dispositivo de bloqueo en la que la pared antigiro 50 tiene formada una ranura pasante de lado a lado que genera dos superficies de bloqueo 51 paralelas separadas entre sí por una distancia ligeramente superior a dos caras paralelas del perímetro exterior poligonal 41 de la tuerca poligonal 40.

La Fig. 3B muestra otra realización del dispositivo de bloqueo en la que las superficies de bloqueo 51 comprenden un taladro central concéntrico con eje geométrico axial A en la pared antigiro 50 con un radio de distancia comprendido entre el radio mínimo y el radio máximo del perímetro exterior poligonal 41 de la tuerca poligonal 40, y unas ranuras 52 verticales paralelas al eje geométrico axial A y preferiblemente de forma semicircular que definen unos alojamientos para las aristas del perímetro exterior 43 de la tuerca poligonal 40, y que permitan su introducción dentro de la pared antigiro 50, impidiendo su giro.

La Fig. 3C muestra todavía otra realización del dispositivo de bloqueo similar a la mostrada en la Fig. 3b, con la diferencia que en vez de un taladro central las superficies de bloqueo 51 comprenden un cajeado poligonal complementario del perímetro exterior poligonal 41 de la tuerca poligonal 40. En esta realización también hay unas ranuras 52 verticales paralelas al eje geométrico axial A y preferiblemente de forma semicircular situadas en los vértices del cajeado poligonal que tienen por objeto facilitar el mecanizado del cajeado poligonal.

De esta manera, al producirse el contacto entre el perímetro exterior 43 de la tuerca poligonal 40 y las superficies de bloqueo 51 de la carcasa base 10 se impide el giro de la tuerca poligonal 40 respecto a la carcasa base 10 permitiendo sólo el desplazamiento en la dirección del eje geométrico axial A de todo el conjunto del bloque deslizante 20 con la punta de bruñido 23a.

La punta de bruñido 23a tiene dos superficies planas 62 opuestas y paralelas al eje geométrico axial que constituyen unas superficies de apriete que mediante una herramienta manual o automática permiten desenroscar y enroscar la punta de bruñido 23a para su reemplazo en caso necesario. Este enroscado y desenroscado de la punta de bruñido 23a está asegurado por el dispositivo de bloqueo 44 juntamente con el dispositivo antigiro conformado por las superficies de bloqueo 51 que impiden el giro de todo el conjunto del bloque deslizante 20 y la punta de bruñido 23a respecto a la carcasa base 10.

Además, cuando el cabezal de la máquina herramienta que maneja la herramienta de bruñido es capaz de impartir un giro a la pinza portafresas que agarra la carcasa base 10, el dispositivo antigiro en cooperación con el dispositivo de bloqueo aseguran la transmisión del giro de la carcasa base 10 al bloque deslizante 20 y a la punta de bruñido 23a. Este giro, que en general es de muy baja velocidad, como por ejemplo de 1 a 20 rpm, es ventajoso para asegurar un desgaste uniforme de la punta de bruñido 23a.

Se entenderá que las diferentes partes que constituyen la invención descritas en una realización pueden ser libremente combinadas con las partes descritas en otras realizaciones distintas aunque no se haya descrito dicha combinación de forma explícita, siempre que no exista un perjuicio en la combinación.