ES2331709T3 - PROCEDURE FOR THE MECHANIZATION WITH LIFTING OF CHIPS OF PARTS THAT HAVE CURVED SURFACES, ESPECIALLY FOR THE RECTIFICATION OF TURBINE ALABES AND TOOL MACHINE. - Google Patents
PROCEDURE FOR THE MECHANIZATION WITH LIFTING OF CHIPS OF PARTS THAT HAVE CURVED SURFACES, ESPECIALLY FOR THE RECTIFICATION OF TURBINE ALABES AND TOOL MACHINE. Download PDFInfo
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Abstract
Description
Procedimiento para la mecanización con levantamiento de virutas de piezas que tienen superficies curvadas, especialmente para el rectificado de álabes de turbinas y máquina herramienta.Mechanization procedure with chip removal of parts that have curved surfaces, especially for grinding blades of turbines and machine tool.
La presente invención se refiere al procedimiento para la mecanización con levantamiento de virutas de piezas a mecanizar dotadas de superficies curvadas, en las que la pieza es desplazada a lo largo de un primer eje y simultáneamente, es girada alrededor de un segundo eje que forma, con el primero, un ángulo finito, y en el que una herramienta de mecanización puede ser avanzada, a lo largo de un tercer eje, que forma, de manera correspondiente con el primer eje y con el segundo eje, un ángulo asimismo finito.The present invention relates to procedure for mechanization with chip removal pieces to be machined with curved surfaces, in which the piece is displaced along a first axis and simultaneously, it is rotated around a second axis that forms, with the first, a finite angle, and in which a machining tool can be advanced, along a third axis, which forms, so corresponding with the first axis and with the second axis, an angle also finite.
La invención se refiere además a una máquina herramienta para la mecanización con levantamiento de virutas de piezas a mecanizar que tienen superficies curvadas, con un soporte de herramienta desplazable a lo largo de un primer eje y, simultáneamente, giratorio alrededor de un segundo eje, de manera que el segundo eje forma, con el primer eje, un ángulo finito, y con una herramienta de mecanización que es desplazable a lo largo de un tercer eje que forma, de manera correspondiente con el primer eje y con el segundo eje, un ángulo finito.The invention further relates to a machine tool for machining with chip removal parts to be machined that have curved surfaces, with a support of tool movable along a first axis and, simultaneously, rotating around a second axis, so that the second axis forms, with the first axis, a finite angle, and with a mechanization tool that is scrollable along a third axis that forms, correspondingly with the first axis and with the second axis, a finite angle.
La invención se refiere finalmente a un sistema de programación.The invention finally relates to a system of programming.
Un procedimiento y una máquina herramienta del tipo indicado son conocidos por el documento DE 36 25 565 C2.A procedure and a machine tool Type indicated are known from DE 36 25 565 C2.
La presente invención se refiere, de manera general, a procedimientos y máquinas para la mecanización con levantamiento de virutas de piezas a trabajar que tienen superficies curvadas. Solamente a título de ejemplo, y que en ningún modo debe ser considerado como limitativo, se explicará a continuación en base a un ejemplo de rectificado de álabes de turbina. Además, se deben comprender también utilizaciones con otros tipos de piezas y también con superficies curvadas espacialmente del modo deseado (superficie de forma libre), por ejemplo, articulaciones artísticas.The present invention relates, in a manner general, to procedures and machines for mechanization with shaving of work pieces that have surfaces curved By way of example only, and that in no way should be considered as limiting, will be explained below on the basis to an example of grinding of turbine blades. In addition, they must also understand uses with other types of parts and also with spatially curved surfaces in the desired way (free form surface), for example, joints artistic.
Los álabes del rotor de la turbina están constituidos por una pala del álabe y un pie que está fijado en un extremo de la pala del álabe y que sirve para la fijación del álabe en el rotor. En el extremo opuesto, los álabes de turbina pueden presentar una llamada plataforma, que está dotada de perfiles de estanqueidad para reducir las pérdidas de flujo.The turbine rotor blades are consisting of a blade of the blade and a foot that is fixed in a end of the blade of the blade and used for fixing the blade in the rotor At the opposite end, the turbine blades can submit a so-called platform, which is provided with profiles of tightness to reduce flow losses.
Al contrario, los álabes de guiado de la turbina presentan en los extremos interno y externo de la pala del álabe plataformas que sirven para la fijación y para la estanqueización.On the contrary, the turbine guide vanes present at the inner and outer ends of the blade of the blade platforms used for fixing and for sealing.
Los álabes de turbina se extienden habitualmente a un sector circular de 6º a 15º. Las plataformas presentan un radio grande, que se corresponde con el radio de la turbina.The turbine blades usually extend to a circular sector from 6th to 15th. The platforms present a large radius, which corresponds to the radius of the turbine.
Para el rectificado de sus superficies activas se ha procedido con anterioridad, según el estado de la técnica, al montaje de los álabes de turbina sobre una mesa de trabajo curvada y giratoria, cuyo radio correspondía aproximadamente al radio de curvatura de las superficies activas, de manera que las superficies activas estaban dispuestas a lo largo de la periferia de la mesa a trabajar. De esta manera, las superficies activas podrían ser rectificadas mediante una herramienta de rectificar estacionaria dispuesta de manera correspondiente en la periferia de la mesa de trabajo, con el radio deseado. Esta forma de proceder tenía, no obstante, el inconveniente de que las máquinas de rectificar eran muy grandes, por lo que eran de difícil manipulación y posibilitaban solamente una reducida producción.For the grinding of its active surfaces it has been previously proceeded, according to the state of the art, to assembly of the turbine blades on a curved work table and rotating, whose radius corresponded approximately to the radius of curvature of active surfaces, so that surfaces active were arranged along the periphery of the table to to work. In this way, the active surfaces could be grinding using a stationary grinding tool correspondingly arranged on the periphery of the table I work with the desired radius. This way of proceeding had, no However, the drawback that the grinding machines were very large, so they were difficult to handle and made possible Only a reduced production.
En el curso del desarrollo de máquinas herramientas de varios ejes controladas numéricamente, se han previsto posteriormente múltiples máquinas de este tipo para el rectificado de álabes de turbina.In the course of machine development multi-axis numerically controlled tools, have subsequently planned multiple machines of this type for the grinding of turbine blades.
En el documento DE 32 46 168 C2 se describe una máquina de rectificar de este tipo, en la que un soporte de la pieza a trabajar queda dispuesto sobre un carro desplazable sobre una bancada de forma vertical, mientras que el husillo de rectificado es desplazable por delante de la bancada a lo largo de dos direcciones horizontales perpendiculares entre sí, y adicionalmente puede bascular alrededor de un eje vertical. Con esta máquina de rectificar se pueden rectificar ciertamente superficies activas de álabes de turbina con forma curvada, pero solamente en condiciones muy limitativas, porque las posibilidades de puesta a punto de la máquina de rectificar son limitadas y solamente permiten una pequeña variación. La máquina no está prevista para estos sectores de utilización.Document DE 32 46 168 C2 describes a grinding machine of this type, in which a support of the Workpiece is arranged on a movable carriage on an upright bench while the spindle of grinding is movable in front of the bench along two horizontal directions perpendicular to each other, and additionally it can swing around a vertical axis. With this grinding machine can certainly rectify surfaces active turbine blades with curved shape, but only in very limiting conditions, because the possibilities of putting grinding machine point are limited and only They allow a small variation. The machine is not intended for These sectors of use.
Por el documento DE 36 11 103 A1 se conoce una máquina de rectificar de siete ejes que está especialmente prevista para el rectificado de álabes de turbinas. La máquina presenta un soporte de la pieza a mecanizar, que de manera correspondiente es desplazable en dirección vertical sobre una bancada, y adicionalmente también puede girar alrededor de un eje horizontal, y además, conjuntamente con la bancada, puede desplazarse a lo largo de un eje horizontal. El husillo de rectificar es, por su parte, desplazable en sentido contrario a la bancada y también perpendicularmente al mismo puede girar en dirección horizontal sobre un eje vertical. Mediante un adecuado control CNC, se pueden rectificar, de esta manera, las superficies activas deseadas.From document DE 36 11 103 A1 a seven-axis grinding machine that is specially planned for grinding turbine blades. The machine features a support of the piece to be machined, which correspondingly is movable vertically on a bench, and additionally it can also rotate around a horizontal axis, and also, together with the bench, you can move to along a horizontal axis. The spindle of grinding is, by its part, movable in the opposite direction to the bench and also perpendicular to it can rotate in a horizontal direction on a vertical axis. Through proper CNC control, you can rectify, in this way, the desired active surfaces.
Otra máquina de rectificar para este sector de utilización se describe en el documento EP 0 254 526 B1. En esta máquina conocida de seis ejes, el soporte de la pieza a trabajar es desplazable también sobre una bancada en dirección vertical, y también puede girar sobre la bancada, alrededor de un eje horizontal. La bancada en su conjunto puede ser desplazado alrededor de un eje horizontal y puede girar alrededor de un eje vertical. El husillo de rectificar es desplazable sobre dos ejes horizontales perpendiculares entre sí. También en esta máquina herramienta se prevé un control CNC.Another grinding machine for this sector of use is described in EP 0 254 526 B1. In this Known six-axis machine, the workpiece support is also movable on a bench in the vertical direction, and you can also turn on the bench, around an axis horizontal. The whole bench can be moved around a horizontal axis and can rotate around an axis vertical. The grinding spindle is movable on two axes horizontal perpendicular to each other. Also on this machine tool is provided a CNC control.
Otra máquina similar para el mismo sector de utilización se conoce por el documento EP 0 666 140 B1. Esta máquina conocida presenta cinco ejes y permite la mecanización alternativa de dos álabes de turbina, para los que están previstos dos soportes de pieza. Estos soportes de pieza son desplazados a lo largo de un primer eje horizontal y pueden girar alrededor de un eje vertical. El husillo de rectificado se puede desplazar a lo largo de un segundo eje horizontal perpendicular al primer eje y también a lo largo de un eje vertical, y puede girar alrededor de este eje vertical.Another similar machine for the same sector of use is known from EP 0 666 140 B1. This Known machine features five axes and allows machining alternative of two turbine blades, for which they are planned Two piece brackets. These part supports are displaced along a first horizontal axis and can rotate around a vertical axis. The grinding spindle can move as far as along a second horizontal axis perpendicular to the first axis and also along a vertical axis, and can rotate around This vertical axis.
Un concepto ligeramente distinto se ha previsto para una máquina para el rectificado de álabes de turbina que se ha descrito en el documento indicado al principio DE 36 25 565 C2. En esta máquina de tipo conocido, la trayectoria circular del punto de trabajo de la muela de rectificado no se consigue sobre la pieza a trabajar mediante un control CNC, sino por la superposición de dos desplazamientos individuales, a saber, un desplazamiento horizontal y un desplazamiento de basculación del soporte de la pieza. El avance se consigue mediante el desplazamiento vertical del husillo de rectificado.A slightly different concept is planned for a machine for grinding turbine blades that has been described in the document indicated at the beginning DE 36 25 565 C2. In this machine of known type, the circular path of the point of grinding wheel work is not achieved on the piece to work through a CNC control, but by overlapping two individual displacements, namely a horizontal displacement and a tilting movement of the workpiece support. He feed is achieved by vertical displacement of the spindle of grinding.
Las máquinas conocidas, que se han descrito, tienen en común que el proceso de rectificado tiene lugar según el llamado proceso de rectificado profundo, es decir, que la totalidad del excedente de material es eliminado en una sola pasada de la muela de rectificar. Esto no excluye, naturalmente, que no tengan lugar, uno detrás de otro, un proceso de desbaste y un proceso de acabado con sus propios excedentes.Known machines, which have been described, they have in common that the grinding process takes place according to the called deep grinding process, that is, the whole of the excess material is eliminated in a single pass of the grinding wheel. This does not exclude, of course, that they do not have place, one after the other, a roughing process and a process of Finished with its own surpluses.
El rectificado profundo tiene, no obstante, el inconveniente de que la longitud de contacto de la muela de rectificar sobre la pieza a trabajar, a causa del importante espesor de ataque, es, de manera correspondiente, muy grande. Esto conduce a elevados esfuerzos de rectificado y a elevadas temperaturas, así como a un elevado desgaste de la muela de rectificar y también a una desviación de la forma no despreciable. En caso de que se limite el efecto de estos factores, mediante un avance que de modo correspondiente es más reducido, ello limita nuevamente la producción que se puede alcanzar en una unidad de tiempo.The deep grinding has, however, the drawback that the contact length of the wheel of rectify on the piece to work, because of the important thickness of attack, is correspondingly very large. This leads at high grinding efforts and at high temperatures, as well as to high grinding wheel wear and also to a deviation from the non-negligible form. In case it is limit the effect of these factors, through an advance that so corresponding is smaller, this again limits the production that can be achieved in a unit of time.
Del documento EP 0 981 419 B1 se conoce una llamada máquina de rectificar de vaivén. Esta máquina es una máquina de rectificar plana, en la que una pieza a trabajar plana es dispuesta sobre un carro portador de la pieza que se desplaza, en la dirección del eje horizontal periódicamente en avance y retroceso, de manera típica, con tiempos de carrera de algunos segundos. Un husillo de rectificar dispuesto por encima de la pieza a trabajar soporta una muela de rectificado en contacto sobre la pieza a trabajar, que se desplaza por delante de la misma. El objetivo de esta forma de trabajo consiste en que en el caso en que sean necesarios excedentes muy grandes para un proceso de rectificado, dicho excedente se divide en varias pasadas. Las máquinas de rectificar de vaivén son utilizadas, por ejemplo, en el rectificado de largueros de guías.From EP 0 981 419 B1 a known called reciprocating grinding machine. This machine is a machine. of flat grinding, in which a piece to work flat is arranged on a carriage carrying the piece that moves, in the direction of the horizontal axis periodically in advance and recoil, typically, with run times of some seconds. A grinding spindle arranged above the piece to work supports a grinding wheel in contact on the piece to work, which moves in front of it. He objective of this form of work is that in the case where very large surpluses are necessary for a process of rectified, said surplus is divided into several passes. The reciprocating grinding machines are used, for example, in the grinding of guide stringers.
Por el documento WO 93/15877 se conoce un utilaje para el rectificado de piezas. En el utilaje conocido, la pieza a trabajar oscila durante el proceso de rectificado con una frecuencia, designada como ultrasonido, de 50 Hz hasta 40 MHz. Una muela de rectificar se desplaza en vaivén sobre la pieza a mecanizar con una carrera predeterminada. La amplitud de las oscilaciones debe ser, por una parte, igual a la mitad de la carrera de oscilación y, por otra parte, para una frecuencia de oscilación de 1 MHz debe ascender a 0,023 mm.From WO 93/15877 a known tooling for grinding parts. In the known tooling, the workpiece oscillates during the grinding process with a frequency, designated as ultrasound, from 50 Hz to 40 MHz. One grinding wheel moves in reciprocating on the workpiece With a predetermined career. The amplitude of the oscillations it must be, on the one hand, equal to half of the career of oscillation and, on the other hand, for an oscillation frequency of 1 MHz should amount to 0.023 mm.
La presente invención se plantea, por el contrario, el objetivo de conseguir un procedimiento, así como una máquina de rectificar del tipo antes mencionado, mediante los cuales se pueden obviar los inconvenientes antes mencionados de los procedimientos y máquinas conocidos. En especial, debe ser posible rectificar, sobre una máquina compacta, piezas que tienen superficies curvadas, en especial álabes de turbina con una elevada fidelidad de forma con un volumen de producción elevado y con un desgaste reducido de la muela de rectificar, de manera que se reducen los esfuerzos de rectificado y las temperaturas.The present invention is proposed by the on the contrary, the objective of achieving a procedure, as well as a grinding machine of the aforementioned type, by means of which the above mentioned drawbacks of the known procedures and machines. In particular, it should be possible rectify, on a compact machine, parts that have curved surfaces, especially turbine blades with high fidelity of form with a high production volume and with a reduced grinding wheel wear, so that it reduce grinding efforts and temperatures.
En un procedimiento del tipo antes indicado, se consigue dicho objetivo, de acuerdo con la invención, por el hecho de que la pieza a trabajar es desplazada, a lo largo del primer eje, en un movimiento oscilante rápido, de manera que el movimiento oscilante es llevado a cabo con una velocidad superior a 20 m/min, preferentemente de más de 50 m/min y una aceleración por la inversión superior a 3 m/s^{2} preferentemente superior a 10 m/s^{2}, con una longitud de carrera variable y ajustable, de manera que dicha longitud de carrera es sustancialmente igual a la trayectoria recorrida por la herramienta de mecanización en el correspondiente movimiento oscilante.In a procedure of the type indicated above, achieve said objective, according to the invention, by the fact that the workpiece is displaced, along the first axis, in a fast swinging movement, so that the movement oscillating is carried out with a speed exceeding 20 m / min, preferably more than 50 m / min and an acceleration by inversion greater than 3 m / s2 preferably greater than 10 m / s2, with a variable and adjustable stroke length, of so that said run length is substantially equal to the trajectory traveled by the mechanization tool in the corresponding oscillating movement.
En una máquina herramienta del tipo mencionado, este objetivo se consigue, de acuerdo con la presente invención, por el hecho de que el soporte de herramientas está unido a un primer carro, que la pieza a trabajar es desplazada, a lo largo del primer eje, en un movimiento oscilante rápido, de manera que el movimiento de oscilación es realizado con una velocidad superior a 20 m/min, preferentemente superior a 50 m/min, y una aceleración por la inversión del movimiento superior a 3 m/s^{2}, preferentemente superior a 10 m/s^{2}, con una longitud de carrera variable y ajustable, de manera que la longitud de carrera es esencialmente igual al desplazamiento de la herramienta de mecanización realizado en el correspondiente movimiento hacia delante en la pieza a trabajar.In a machine tool of the type mentioned, This objective is achieved, in accordance with the present invention, by the fact that the tool holder is attached to a first car, that the workpiece is displaced, along the first axis, in a fast oscillating movement, so that the swing movement is performed with a speed greater than 20 m / min, preferably greater than 50 m / min, and acceleration by the inversion of movement greater than 3 m / s2, preferably greater than 10 m / s2, with a variable stroke length and adjustable, so that the stroke length is essentially equal to the displacement of the machining tool performed in the corresponding forward movement in the piece a to work.
El objetivo que constituye la base de la presente invención es conseguido por completo del modo indicado.The objective that forms the basis of the The present invention is fully achieved in the manner indicated.
De acuerdo con la invención, se consigue mediante el movimiento oscilante rápido de la herramienta, es decir, por su desplazamiento rápido en una dirección sustancialmente tangencial con respecto a la herramienta de mecanización, que el material sea sometido a una longitud de contacto sustancialmente más corta y en menores esfuerzos de mecanización, por lo que la temperatura de mecanización y la deformación de la pieza se reducen. En comparación con el rectificado plano de vaivén conocido hasta el momento, se consigue la ventaja de un tiempo más reducido de los excesos de recorrido y, por lo tanto, un mayor volumen por unidad de tiempo y un tiempo de rectificado que globalmente es más corto.According to the invention, it is achieved by rapid oscillating movement of the tool, that is, by its rapid movement in a direction substantially tangential with respect to the mechanization tool, that the material is subjected to a substantially longer contact length short and in smaller mechanization efforts, so the Machining temperature and workpiece deformation are reduced. In comparison with the flat grinding of known reciprocating until the moment, you get the advantage of a shorter time than travel excesses and, therefore, a larger volume per unit of time and a grinding time that is overall shorter.
Los valores para el movimiento oscilante son valores sustancialmente más elevados que los valores comparables en rectificado plano de vaivén conocido hasta el momento, habiéndose demostrado óptimos para solucionar el objetivo antes indicado en investigaciones para herramientas de mecanización actualmente disponibles.The values for the oscillating movement are substantially higher values than comparable values in rectified reciprocating plane known so far, having proven optimal for solving the objective indicated above in research for mechanization tools currently available.
La invención tiene además la ventaja adicional, por la determinación específica de la longitud de la carrera, que el tiempo total de rectificado se minimiza porque la longitud de la carrera se limita a una magnitud que es la necesaria para la retirada de la totalidad del material.The invention also has the additional advantage, by the specific determination of the length of the race, which the total grinding time is minimized because the length of the career is limited to a magnitude that is necessary for the withdrawal of all material.
Para piezas a mecanizar del tipo al que se hace referencia, especial para álabes de turbina, el movimiento oscilante se realiza teniendo en cuenta sus dimensiones (\DeltaX) con una frecuencia entre 200 y 500 min^{-1}.For machining parts of the type to which it is made Reference, especially for turbine blades, movement oscillating is done taking into account its dimensions (ΔX) with a frequency between 200 and 500 min -1.
Además, es ventajoso que el primer eje, el segundo y el tercer eje sean perpendiculares entre sí.In addition, it is advantageous that the first axis, the Second and third axes are perpendicular to each other.
Esta característica tiene la ventaja de que se pueden utilizar controles del tipo conocido hasta el momento para máquinas herramientas de tres ejes en los que los tres ejes forman un sistema de coordenadas cartesiano.This feature has the advantage that it they can use controls of the type known so far to three-axis machine tools in which the three axes form a Cartesian coordinate system.
Un control especialmente simple se consigue cuando el segundo eje forma un ángulo recto con el radio de curvatura de la superficie en el punto de ataque de la herramienta de mecanización sobre la superficie.An especially simple control is achieved when the second axis forms a right angle with the radius of surface curvature at the point of attack of the tool of mechanization on the surface.
En formas de realización del procedimiento de la invención, se tendrá en cuenta que en la mecanización de una superficie curvada de forma cóncava, se retira un excedente residual, a velocidad reducida, mediante el control de la trayectoria de la pieza a mecanizar y de la herramienta de mecanización a menor velocidad.In embodiments of the procedure of the invention, it will be taken into account that in the mechanization of a concavely curved surface, a surplus is removed residual, at reduced speed, by controlling the trajectory of the workpiece and the tool mechanization at lower speed.
Esta medida técnica tiene la ventaja que para la parte más importante del excedente total será mecanizado con las ventajas ya indicadas del procedimiento de la presente invención, mientras que solamente en un excedente residual inevitable en superficies cóncavas se realizará su extracción de la forma conocida hasta el momento.This technical measure has the advantage that for the most important part of the total surplus will be mechanized with the already indicated advantages of the process of the present invention, while only in an inevitable residual surplus in concave surfaces will be extracted in the known way Until now.
En ejemplos de realización adicionales de la presente invención, la pieza a trabajar basculará durante la mecanización adicionalmente alrededor del segundo eje.In additional embodiments of the present invention, the workpiece will swing during the mechanization additionally around the second axis.
Esta medida técnica tiene la ventaja de que durante la carrera de la pieza a trabajar el material es retirado a lo largo de un arco en forma de media luna, lo que comporta una mejora en el caso de superficies convexas en cuanto a la fidelidad de la forma y acortamiento del tiempo de mecanización.This technical measure has the advantage that during the work of the piece to work the material is removed to along a crescent-shaped arc, which involves a improvement in the case of convex surfaces in terms of fidelity of the form and shortening of the mechanization time.
Cuando en este aspecto, al movimiento oscilante de la pieza a trabajar se superpone un control de trayectoria entre la pieza a trabajar y la herramienta de mecanización, se tiene la ventaja de que también se pueden mecanizar superficies cóncavas con las ventajas que se han citado.When in this aspect, to the oscillating movement a trajectory control is superimposed between the workpiece the workpiece and the mechanization tool, you have the advantage that concave surfaces can also be machined with the advantages that have been cited.
Para conseguir una flexibilidad todavía mayor en cuanto a la mecanización y para poder mecanizar superficies con curvaturas de orden más elevado, se prevé en otros ejemplos de realización de la invención, el desplazar la herramienta de mecanización adicionalmente a lo largo de un cuarto eje, que preferentemente discurre paralelamente al segundo eje y/o hacer girar la herramienta de mecanización adicionalmente alrededor de un quinto eje que preferentemente es paralelo al primer eje.To achieve even greater flexibility in in terms of mechanization and to be able to mechanize surfaces with higher order curvatures, are provided in other examples of embodiment of the invention, moving the tool of mechanization additionally along a fourth axis, which preferably runs parallel to the second axis and / or make rotate the machining tool additionally around a fifth axis that is preferably parallel to the first axis.
En el caso que se ha mencionado en último lugar, se pueden llevar, de manera ventajosa, a establecer contacto con la pieza a trabajar dos herramientas distintas por el giro de la herramienta de mecanización alrededor del quinto eje.In the case mentioned last, they can lead, advantageously, to establish contact with the piece to work two different tools by the turn of the mechanization tool around the fifth axis.
Con el procedimiento de la invención se pueden mecanizar no solamente superficies con una curvatura simple, es decir, superficies cilíndricas, sino también superficies curvadas de manera totalmente libre en el espacio, es decir, las llamadas superficies de forma libre.With the process of the invention you can machining not only surfaces with a simple curvature, it is that is, cylindrical surfaces, but also curved surfaces of totally free way in space, that is, calls free form surfaces.
Si bien, la presente invención es utilizable en múltiples procesos de mecanización con levantamiento de viruta, será aplicada preferentemente al rectificado de piezas.Although, the present invention is usable in multiple machining processes with chip removal, It will be preferably applied to the grinding of parts.
Preferentemente, las piezas a trabajar son álabes de turbina, de manera que las superficies son especialmente superficies cilíndricas sobre una plataforma del álabe de la turbina.Preferably, the pieces to work are turbine blades, so that the surfaces are especially cylindrical surfaces on a platform of the blade of the turbine.
Además, se pueden utilizar el procedimiento de la invención y la máquina de rectificar, objeto de la misma, también en el caso, ya explicado, de superficies curvadas espacialmente del modo deseado, es decir, las llamadas superficies de forma libre. Como ejemplo de ello se pueden citar articulaciones artificiales, por ejemplo, articulaciones de rodilla, cuya forma se debe rectificar a lo largo de secciones envolventes. Un accionamiento oscilante rápido reduce también en este caso, los efectos térmicos de la muela de rectificar sobre la pieza a mecanizar. Unas elevadas dinámicas reducen el tiempo de rectificado por cada sección envolvente y, por lo tanto, reduce el tiempo de mecanización.In addition, the procedure of the invention and the grinding machine, object thereof, also in the case, already explained, of curved surfaces spatially in the desired way, that is, the so-called surfaces freely. As an example of this, joints can be cited artificial, for example, knee joints, whose shape is must rectify along enveloping sections. A fast oscillating drive also reduces in this case, the thermal effects of the grinding wheel on the piece a mechanize. High dynamics reduce grinding time for each envelope section and, therefore, reduces the time of mechanization.
En ejemplos de realización de la máquina herramienta, según la invención, se pueden utilizar para la realización de la carrera oscilante diferentes dispositivos de accionamiento. Es ventajoso que el primer carro esté acoplado con un motor lineal, un accionamiento de tornillo o usillo roscado o bien un accionamiento de biela.In machine realization examples tool, according to the invention, can be used for performing the oscillating run different devices of drive It is advantageous that the first car is coupled with a linear motor, a screw drive or threaded screw or Well a connecting rod drive.
En formas de realización de la máquina herramienta, según la invención, el primer carro discurre sobre una bancada de la máquina, a lo largo del primer eje, y la herramienta de mecanización discurre sobre un segundo carro sobre un travesaño de un pórtico dispuesto por encima de la mencionada bancada de la máquina, a lo largo del tercer eje.In embodiments of the machine tool, according to the invention, the first carriage runs on a machine bed, along the first axis, and the tool of mechanization runs on a second car on a crossbar of a portico arranged above the mentioned bench of the machine, along the third axis.
Esta medida técnica tiene la ventaja que para los ejes de desplazamiento rápido los componentes más ligeros, es decir, el soporte de la herramienta con su accionamiento de giro discurren de manera directa sobre la bancada de la máquina mientras que para los ejes con desplazamiento más lento se dispone una construcción de pórtico más pesada y más estable.This technical measure has the advantage that for the quick-moving axes the lightest components, is that is, the tool holder with its rotation drive run directly on the machine bed while that for axes with slower displacement there is a Gantry construction heavier and more stable.
Otras ventajas se deducen de la descripción y de los dibujos adjuntos.Other advantages derive from the description and from The attached drawings.
Se comprenderá que las características que se han citado y las que se explicarán, a continuación, son utilizables no solamente en la combinación que se ha indicado, sino también en otras combinaciones, o de modo individual, sin salir del campo de la presente invención.It will be understood that the characteristics that are they have cited and those that will be explained, then are usable not only in the combination indicated, but also in other combinations, or individually, without leaving the field of The present invention.
Se han mostrado ejemplos de realización de la invención en los dibujos y se explicarán, a continuación, de manera más detallada. Los dibujos:Examples of realization of the invention in the drawings and will be explained below in a manner More detailed. The drawings:
La figura 1 muestra una vista en perspectiva de un ejemplo de realización de una máquina de rectificar, según la presente invención;Figure 1 shows a perspective view of an exemplary embodiment of a grinding machine, according to the present invention;
La figura 2 muestra una vista frontal esquemática de la máquina de rectificar de la figura 1;Figure 2 shows a front view schematic of the grinding machine of figure 1;
La figura 3 muestra una vista frontal esquemática de un carro portador de piezas de la máquina de rectificar de las figuras 1 y 2;Figure 3 shows a front view schematic of a carriage carrying machine parts rectify of figures 1 and 2;
La figura 4 muestra una vista en planta de un carro portador de piezas, según la figura 3;Figure 4 shows a plan view of a carriage carrying parts, according to figure 3;
La figura 5 muestra un diagrama explicativo de un ejemplo de realización de un procedimiento, según la invención;Figure 5 shows an explanatory diagram of an example of carrying out a procedure, according to the invention;
Las figuras 6 a 8 muestran, a mayor escala, tres diagramas para la explicación adicional del procedimiento mostrado en la figura 5 para la mecanización de una superficie curvada convexa;Figures 6 to 8 show, on a larger scale, three diagrams for further explanation of the procedure shown in figure 5 for the mechanization of a curved surface convex;
Las figuras 9 a 12 muestran, a mayor escala, tres diagramas para la explicación adicional del procedimiento mostrado en la figura 5 para la mecanización de una superficie curvada cóncava; yFigures 9 to 12 show, on a larger scale, three diagrams for further explanation of the procedure shown in figure 5 for the mechanization of a surface concave curved; Y
La figura 13 muestra una representación similar a la figura 5 para la explicación de otra fase del procedimiento en la mecanización de otra superficie curvada cóncava.Figure 13 shows a similar representation to figure 5 for the explanation of another phase of the procedure in the mechanization of another concave curved surface.
En la figura 1 se ha mostrado en su conjunto con el numeral (10), un ejemplo de realización de una máquina herramienta, según la invención, mostrada en el caso de una máquina rectificadora, que es apropiada para el rectificado de piezas con superficies curvadas. Si bien la invención será descrita a continuación en base a un ejemplo de utilización de un proceso de rectificado de álabes de turbina, se comprenderá que la invención no queda limitada a este tipo de trabajo con levantamiento de viruta y a este caso de utilización o tipo de pieza a trabajar.In figure 1 it has been shown as a whole with numeral (10), an example of realization of a machine tool, according to the invention, shown in the case of a machine grinding machine, which is suitable for grinding parts with curved surfaces While the invention will be described at based on an example of using a process of grinding of turbine blades, it will be understood that the invention is not limited to this type of work with chip removal and in this case of use or type of work piece.
La máquina rectificadora (10) presenta un pie (12) de la máquina, que soporta una bancada de la máquina (14). Sobre la parte frontal de la máquina rectificadora (10) se ha previsto una cubeta para la viruta (16). En la parte posterior, la bancada (14) de la máquina soporta un pórtico (18) con un travesaño (20).The grinding machine (10) has a foot (12) of the machine, which supports a machine bed (14). On the front of the grinding machine (10) it has been provided a bucket for the chip (16). On the back, the machine bed (14) supports a gantry (18) with a crossbar (twenty).
Sobre el travesaño (20) están dispuestas, paralelamente entre sí, guías (22) y (24) que muestran un primer eje (26), el llamado eje de las (Z). A lo largo de las guías (22, 24), se puede desplazar el primer carro (30) en dirección (Z).On the crossbar (20) are arranged, in parallel with each other, guides (22) and (24) that show a first axis (26), the so-called axis of (Z). Along the guides (22, 24), the first carriage (30) can be moved in the direction (Z).
Sobre el primer carro (30) se han dispuesto, paralelas entre sí, unas guías (32) y (34) que muestran un segundo eje (36), el llamado eje de las (Y). A lo largo de las guías (32, 34), se puede desplazar el segundo carro (40).On the first car (30) have been arranged, parallel to each other, guides (32) and (34) that show a second axis (36), the so-called axis of (Y). Along the guides (32, 34), the second carriage (40) can be moved.
El segundo carro (40) soporta un husillo de rectificado (42). El husillo de rectificado (42) está dispuesto en el lado izquierdo de la figura 1 con una primera muela de rectificado (44). En el lado derecho del husillo de rectificado (42) se puede observar, en la figura 1, un vástago de eje (46) que puede soportar una segunda muela de rectificado (48) (ver figura 2). La muela de rectificado está dispuesta con capacidad de giro opcionalmente sobre el segundo carro (40) alrededor de un tercer eje horizontal (50), el llamado eje (A).The second carriage (40) supports a spindle of rectified (42). The grinding spindle (42) is arranged in the left side of figure 1 with a first wheel of rectified (44). On the right side of the grinding spindle (42) a shaft stem (46) can be seen in Figure 1 which can support a second grinding wheel (48) (see figure 2). The grinding wheel is arranged with turning capacity optionally on the second carriage (40) around a third horizontal axis (50), the so-called axis (A).
En la parte delantera de la bancada (14) de la máquina se ha dispuesto sobre aquella, una guía (52) que se extiende hacia atrás hasta la zona situada por debajo del pórtico (18). La guía (52) presenta largueros horizontales de guiado paralelos entre sí, (54) y (56) que constituyen un cuarto eje (58), el llamado eje de las (X).At the front of the bench (14) of the machine has been arranged on that one, a guide (52) that extends back to the area below the porch (18). Guide (52) features horizontal guide stringers parallel to each other, (54) and (56) that constitute a fourth axis (58), the so-called axis of the (X).
El cuarto eje (58; X) constituye, en el ejemplo de realización que se ha mostrado, juntamente con el primer eje (26; Z) y el segundo eje (36; Y), un sistema de coordenadas cartesianas.The fourth axis (58; X) constitutes, in the example of embodiment shown, together with the first axis (26; Z) and the second axis (36; Y), a coordinate system Cartesian
A lo largo de los largueros de guiado (54, 56) se puede desplazar un tercer carro (60). El tercer carro (60) soporta una mesa giratoria, o plato giratorio (62), que puede girar alrededor de un quinto eje (64), el llamado eje (B). Sobre el plato giratorio (62), se encuentra un soporte (66) para las piezas a trabajar sobre el que se pueden fijar las piezas a mecanizar. El tercer carro (60), con los componentes que se encuentran encima del mismo, está realizado en una construcción ligera. La pieza a trabajar es, por lo tanto, desplazable solamente en la dirección (X) y giratoria alrededor del eje (B). Esta limitación a dos ejes facilita elevadas características dinámicas de la máquina rectificadora (10), tal como se explicará más adelante.Along the guide stringers (54, 56) a third carriage (60) can be moved. The third car (60) supports a turntable, or turntable (62), which can rotate around a fifth axis (64), the so-called axis (B). On the plate rotating (62), there is a support (66) for the pieces to work on which the pieces to be machined can be fixed. He third car (60), with the components above the It is made in a light construction. Piece a work is therefore scrollable only in the direction (X) and rotating around the axis (B). This two axis limitation facilitates high dynamic characteristics of the machine grinding machine (10), as will be explained later.
El accionamiento lineal del primer carro (30) y del segundo carro (40) está constituido igual que el accionamiento en giro del husillo de rectificado (42) y del plato giratorio (62), preferentemente, del tipo conocido hasta el momento, tal como se utiliza para soportes en máquinas herramientas. No se precisa una explicación detallada de los mismos para los técnicos en la materia.The linear drive of the first carriage (30) and of the second carriage (40) is constituted just like the drive rotating the grinding spindle (42) and the turntable (62), preferably, of the type known so far, as used for supports in machine tools. A Detailed explanation thereof for the technicians in the matter.
El accionamiento lineal del tercer carro (60) está constituido, por el contrario, de forma específica. A parte de un control de tipo habitual, este dispositivo de accionamiento está en posición de producir el movimiento del tercer carro (60) junto con el soporte de herramienta (66) y la pieza a trabajar fijada en el mismo, según oscilaciones o desplazamientos de carrera rápidos a lo largo del cuarto eje (58; X) con un desplazamiento alternativo.The linear drive of the third car (60) it is constituted, on the contrary, specifically. Apart from a usual type control, this drive device is in position to produce the movement of the third carriage (60) together with the tool holder (66) and the workpiece fixed in the same, depending on oscillations or rapid travel displacements to along the fourth axis (58; X) with a displacement alternative.
Con el término de movimiento "rápido" se deben comprender, en este caso, velocidades superiores a 20 m/min, preferentemente superiores a 50 m/min, así como aceleraciones por inversión del movimiento en un rango de más de 3 m/s^{2}, preferentemente superior a 10 m/s^{2}. En las piezas mostradas y descritas en el ejemplo de realización (álabe de turbina), ello conduce a causa de las medidas a frecuencias de carrera entre 200 y 500 min^{-1}. Se comprende, por lo tanto, que los valores que se han citado solamente se comprenden como orientativos. De este modo, puede ocurrir que por la aparición de nuevos materiales, tanto en el área de los componentes que se desplazan, como también en el área de las herramientas (medio de rectificado), o nuevas técnicas de accionamiento se puedan conseguir en el futuro también otros valores de velocidad y/o de aceleración, especialmente valores más elevados. Por otra parte, en caso de piezas a mecanizar muy grandes son posibles valores más reducidos sin salir del ámbito de la presente invención.With the term "fast" movement, must include, in this case, speeds greater than 20 m / min, preferably greater than 50 m / min, as well as accelerations by inversion of the movement in a range of more than 3 m / s2, preferably greater than 10 m / s2. In the pieces shown and described in the embodiment example (turbine blade), it leads because of the measurements at run frequencies between 200 and 500 min -1. It is understood, therefore, that the values that are They have cited only understood as indicative. In this way, it may happen that by the appearance of new materials, both in the area of the components that move, as well as in the area of tools (grinding media), or new techniques of drive other values can be achieved in the future of speed and / or acceleration, especially more values high. On the other hand, in case of very large pieces to be machined smaller values are possible without leaving the scope of the present invention
La vista frontal de la figura 2 muestra que, en ambos extremos del usillo rectificado (42), se pueden disponer diferentes muelas de rectificado (44) y (48), a efectos de rectificar la pieza a mecanizar que se ha mostrado, a saber, un álabe de turbina (68), especialmente las llamadas plataformas (69a) y (69b). En la representación de trazos se puede observar que el husillo de rectificado (42), manteniendo su posición de giro (eje (A) (50)), puede ser llevado a establecer contacto con la muela de rectificar (44') con la plataforma de la izquierda (69a) del álabe de turbina (68). Cuando, por el contrario, el husillo de rectificado (42) es obligado a girar 180º alrededor del eje (A) (50) y a desplazarse de manera correspondiente en la dirección (Z), así como en caso deseado también en la dirección (Y), se puede mecanizar con la segunda muela de rectificado (48') la plataforma de la derecha (69b).The front view of Figure 2 shows that, in both ends of the rectified usillo (42), can be arranged different grinding wheels (44) and (48), for the purpose of rectify the workpiece that has been shown, namely a turbine blade (68), especially the so-called platforms (69a) and (69b). In the representation of strokes it can be seen that the grinding spindle (42), maintaining its turning position (axis (A) (50)), can be brought into contact with the tooth of rectify (44 ') with the platform on the left (69a) of the blade turbine (68). When, on the contrary, the grinding spindle (42) is forced to rotate 180º around the axis (A) (50) and to move correspondingly in the direction (Z), as well as if desired also in the (Y) direction, it can be machined with the second grinding wheel (48 ') the right platform (69b).
En la figura 1, se ha mostrado finalmente en la parte de la derecha de la máquina de rectificar (10) un almacén o cargador (70) en el que se pueden contener diferentes muelas de rectificado y/o piezas a mecanizar y/o herramientas de rectificar la muela para poder efectuar su montaje y desmontaje según necesidades. Los dispositivos cambiador y transportador necesarios para ello son conocidos por los técnicos y no se han mostrado.In figure 1, it has finally been shown in the right part of the grinding machine (10) a warehouse or loader (70) in which different molars can be contained grinding and / or machining parts and / or grinding tools the wheel to be able to carry out its assembly and disassembly according needs The necessary changer and conveyor devices for this they are known by the technicians and have not been shown.
Tampoco se han mostrado los dispositivos necesarios para el rectificado de las muelas (44) y (48). Estos dispositivos son preferentemente husillos rotativos dotados de rodillos de diamante. Pueden ser instalados de forma fija sobre la bancada (14) de la máquina, a efectos de que en el concepto de máquina escogido no aumenten las masas móviles.The devices have not been shown either necessary for grinding the wheels (44) and (48). These devices are preferably rotating spindles provided with diamond rollers They can be fixedly installed on the bench (14) of the machine, so that in the concept of Machine chosen do not increase the moving masses.
Las figuras 3 y 4 muestran en dos vistas otras peculiaridades del tercer carro (60).Figures 3 and 4 show in two other views peculiarities of the third car (60).
Se observa que el tercer carro (60) es accionable, con intermedio de un primer dispositivo de accionamiento (72), a lo largo de la guía (52) en la dirección (X). El primer dispositivo de accionamiento (72) está constituido preferentemente por un motor lineal, pero puede estar constituido también por un dispositivo de biela o similar. Es importante que el primer dispositivo de accionamiento (72) esté en condiciones de desplazar el conjunto del tercer carro (60) con accesorios y la pieza a trabajar fijada en el mismo con una elevada frecuencia y exactitud de posición con una oscilación rápida a lo largo del cuarto eje (58) (eje (X)).It is observed that the third car (60) is operable, through a first drive device (72), along the guide (52) in the direction (X). The first drive device (72) is preferably constituted by a linear motor, but it can also be constituted by a connecting rod device or similar. It is important that the first drive device (72) is able to move the third carriage assembly (60) with accessories and the part a work fixed on it with high frequency and accuracy position with rapid oscillation along the fourth axis (58) (X axis)).
Sobre el tercer carro (60) se encuentra un segundo dispositivo de accionamiento (74), a saber, un dispositivo de accionamiento de giro o bien de basculación para el quinto eje (eje (B)). El segundo dispositivo de accionamiento (74) hace girar al plato giratorio (62), según el ángulo o incrementos de ángulo previstos. El giro de la pieza a mecanizar (68) sobre el plato giratorio (62) puede ser realizado mediante una mesa giratoria de tipo conocido, tal como se ha mostrado en el figura 2, o bien tal como se ha mostrado de forma alternativa en las figuras 3 y 4, mediante un dispositivo de basculación.On the third car (60) is a second drive device (74), namely a device of rotation or tilt drive for the fifth axis (axis (B)). The second drive device (74) rotates to the turntable (62), depending on the angle or angle increments provided. The rotation of the workpiece (68) on the plate swivel (62) can be made using a swivel table known type, as shown in figure 2, or such as shown alternatively in figures 3 and 4, by a tilting device.
El plato giratorio (62) de la figura 3 está guiado y apoyado en una guía de giro (78) de forma arqueada mostrada en aquella. El segundo dispositivo de accionamiento (74) puede generar un movimiento lento de giro o de basculación, pero también en otros ejemplos de realización de la invención, un movimiento oscilante rápido, preferentemente superpuesto al movimiento de giro lento. En ambos casos entran en consideración, de manera ventajosa, los llamados accionamientos directos que comprenden rotores y estarteres de motores eléctricos, no requiriendo otras piezas mecánicas adicionales y que posibilitan elevadas aceleraciones angulares.The turntable (62) of Figure 3 is guided and supported by an arc-shaped guide (78) shown in that. The second drive device (74) can generate a slow turn or tilt movement, but also in other embodiments of the invention, a movement fast oscillating, preferably superimposed on the turning movement slow. In both cases they come into consideration, advantageously, so-called direct drives comprising rotors and electric motor racks, not requiring other parts additional mechanics that allow high accelerations angular.
El concepto de máquina, según la presente invención, se caracteriza, por lo tanto, en su conjunto por la siguiente distribución de los ejes de máquina (X, Y, Z y B) necesarios para el rectificado, así como el eje de basculación (A) necesario para el posicionado del husillo de rectificado (42).The machine concept, according to the present invention, therefore, is characterized as a whole by the following distribution of machine axes (X, Y, Z and B) necessary for grinding, as well as the tilt axis (A) necessary for the positioning of the grinding spindle (42).
La pieza a trabajar (68) será fijada en el soporte de pieza (66) sobre el plato giratorio (62) (eje (B)) que, por su parte, está dispuesto sobre el carro de las (X) (60). El husillo de rectificado (42) está dispuesto de forma opcional sobre un dispositivo basculante (eje (A)) y es desplazable sobre un carro de movimiento en cruz (22, 24, 26, 30, 32, 34, 36, 40) según la dirección (Y) y (Z).The workpiece (68) will be fixed in the workpiece support (66) on the turntable (62) (shaft (B)) which, on the other hand, it is arranged on the car of the (X) (60). He grinding spindle (42) is optionally arranged on a tilting device (axis (A)) and is movable on a car of cross movement (22, 24, 26, 30, 32, 34, 36, 40) according to the address (Y) and (Z).
El avance de recorrido tangencial con respecto a la superficie de la pieza a mecanizar, que tiene que tener lugar de manera especialmente rápida, será realizado mediante el carro relativamente ligero del eje (X) (60), que está dotado de potentes elementos de accionamiento y apoyado de manera rígida contra la bancada maciza (14) de la máquina. El carro de las (X) (60) soporta exclusivamente el plato giratorio (62) (eje (B)) con el soporte (66) de las piezas.The advance of tangential travel with respect to the surface of the piece to be machined, which has to take place from especially fast way, it will be done by car relatively light shaft (X) (60), which is equipped with powerful drive elements and rigidly supported against the solid bed (14) of the machine. The car of (X) (60) supports exclusively the turntable (62) (axis (B)) with the support (66) of the pieces.
Los vectores de velocidad y de aceleración de los otros carros pueden ser más reducidos con un orden de magnitud de 3 a 10. Estos carros están asociados a elementos constructivos pesados. El husillo de rectificado (42) es desplazable sobre el carro de desplazamiento cruzado (22, 24, 26, 30, 32, 34, 36, 40) en las direcciones (Y) y (Z). Los elementos del carro de desplazamiento cruzado (22, 24, 26, 30, 32, 34, 36, 40), el husillo de rectificado (42), así como un dispositivo de basculación instalado de forma adicional, (eje (A)) son habitualmente mucho más pesados que el soporte (66) para las piezas y el plato giratorio (62) asociado al mismo. Además, sus características dinámicas estarán limitadas por el voladizo, que habitualmente es importante. Los numerosos conductos de alimentación y control que conducen al husillo de rectificado, y que se tienen que arrastrar en sus desplazamientos, limitan las posibilidades de aceleración adicionalmente.The velocity and acceleration vectors of the other cars can be smaller with an order of magnitude from 3 to 10. These cars are associated with construction elements heavy The grinding spindle (42) is movable on the cross displacement carriage (22, 24, 26, 30, 32, 34, 36, 40) in the directions (Y) and (Z). The car elements of cross displacement (22, 24, 26, 30, 32, 34, 36, 40), the spindle grinding (42), as well as a tilting device additionally installed, (axis (A)) are usually much more heavy than the support (66) for the parts and the turntable (62) associated with it. In addition, its dynamic characteristics They will be limited by the overhang, which is usually important. The numerous feeding and control conduits that lead to grinding spindle, and they have to be dragged into their displacements, limit the possibilities of acceleration further.
El concepto desarrollado dentro del ámbito de la presente invención, presenta, por lo tanto, una disposición especialmente ventajosa de los ejes de la máquina. Ninguna otra sucesión de ejes facilita unas características igualmente favorables para elevadas velocidades y aceleraciones, así como para rápidas carreras de oscilación.The concept developed within the scope of the The present invention therefore presents an arrangement Especially advantageous of the machine shafts. No other succession of axes facilitates some characteristics equally favorable for high speeds and accelerations, as well as for fast swing races.
La construcción en forma de pórtico de la máquina de rectificado (10), según la figura 1, constituye una forma de realización ventajosa según el punto de vista de dinámica de la máquina. Sin embargo, no es la única disposición constructiva posible, porque dentro del ámbito de la presente invención son posibles también otras alternativas.The portico-shaped construction of the grinding machine (10), according to figure 1, constitutes a form advantageous according to the dynamic viewpoint of the machine. However, it is not the only constructive provision possible, because within the scope of the present invention they are Other alternatives are also possible.
Un ejemplo de realización del procedimiento, según la presente invención, tal como se realiza en la máquina de rectificado, según las figuras 1 a 4, se explicará a continuación en base a las figuras 5 a 8.An example of carrying out the procedure, according to the present invention, as performed in the machine grinding, according to figures 1 to 4, will be explained below in base to figures 5 to 8.
En la figura 5 se ha mostrado una pieza a mecanizar (79) (de forma arbitraria) en una primera posición. La pieza a mecanizar (80) tiene por zonas, una superficie conformada de forma convexa (80). Se ha representado con el numeral (81), el punto de ataque de la muela de rectificado (44) sobre la superficie convexa (80) donde se ha representado también el radio de curvatura (R_{K}). Cuando la superficie curvada de forma convexa es una superficie cilíndrica, el radio de curvatura (R_{K}) tiene una magnitud constante y forma, con el quinto eje (64) (eje (B)), un ángulo recto. Para una superficie conformada de forma cónica este ángulo es finito y para una superficie con una curvatura de orden superior el ángulo es finito y depende del punto de ataque.Figure 5 shows a piece a machining (79) (arbitrarily) in a first position. The workpiece (80) has, by areas, a surface formed of convex shape (80). It has been represented by numeral (81), the grinding wheel attack point (44) on the surface convex (80) where the radius of curvature has also been represented (R_ {K}). When the convex curved surface is a cylindrical surface, the radius of curvature (R_K) has a constant magnitude and shape, with the fifth axis (64) (axis (B)), a right angle. For a conically shaped surface this angle is finite and for a surface with a curvature of order upper angle is finite and depends on the point of attack.
Para el rectificado de la superficie convexa (80), la pieza a trabajar (79) es desplazada, de forma oscilante rápida, con una carrera predeterminada, a lo largo del cuarto eje (58) (eje (X)). Este desplazamiento en forma de carrera se ha mostrado en la figura 5 con una doble fecha y el símbolo (\DeltaX). Las posiciones finales de la pieza a trabajar dentro de la carrera de desplazamiento se han mostrado mediante las cifras de referencia (79) (línea continua) y (79') (línea de trazos).For grinding the convex surface (80), the workpiece (79) is displaced, oscillatingly fast, with a predetermined stroke, along the fourth axis (58) (axis (X)). This displacement in the form of a career has shown in figure 5 with a double date and the symbol (ΔX). The final positions of the piece to work inside of the displacement run have been shown by the figures reference (79) (solid line) and (79 ') (dashed line).
Se observa claramente en la figura 5 que el movimiento oscilante de la pieza a trabajar (79, 79') es producido de forma tal que, dicha pieza a trabajar (79, 79') y la muela de rectificado (44), se desplazan entre sí de forma sustancialmente tangencial. El material de la pieza a trabajar (79, 79') será retirado, por lo tanto, en zonas en forma de bandas. Como alternativa, la pieza a trabajar (79, 79') puede ser obligada a bascular adicionalmente, de forma oscilante, alrededor del quinto eje (eje (B)), tal como se ha mostrado con la doble flecha (82). Entonces, tiene lugar una retirada de material en forma de media luna que se aproxima a la forma convexa de la superficie (80, 80') y que posibilita mayores carreras de desplazamiento (\DeltaX).It is clearly seen in Figure 5 that the oscillating movement of the workpiece (79, 79 ') is produced in such a way that said piece to work (79, 79 ') and the wheel of rectified (44), they move each other substantially tangential. The workpiece material (79, 79 ') will be removed, therefore, in areas in the form of bands. How Alternatively, the workpiece (79, 79 ') can be forced to tilt additionally, oscillatingly, around the fifth axis (axis (B)), as shown with the double arrow (82). Then, a material withdrawal takes place on average moon approaching the convex shape of the surface (80, 80 ') and that allows greater travel of displacement (ΔX).
Simultáneamente, la muela de rectificado (44) será desplazada a lo largo del primer eje (26) (eje (Z)), tal como se ha indicado con el símbolo (\DeltaZ). De esta manera, se ajustará el excedente parcial deseado para cada carrera, pero también se determinará la forma de la superficie mecanizada (80, 80'), porque simultáneamente la pieza a trabajar (79, 79') será obligada a girar alrededor del quinto eje (64, 64'), tal como se ha mostrado por la flecha (B). La forma de la superficie (80, 80'), que es generada en la representación de la figura 5 de izquierda a derecha, resulta, por lo tanto, de la superposición del desplazamiento (Z) y del movimiento de giro lento (B).Simultaneously, the grinding wheel (44) will be displaced along the first axis (26) (axis (Z)), such as indicated with the symbol (\ DeltaZ). In this way, it will adjust the desired partial surplus for each run, but the shape of the machined surface will also be determined (80, 80 '), because simultaneously the workpiece (79, 79') will be forced to rotate around the fifth axis (64, 64 '), as it has been shown by arrow (B). The shape of the surface (80, 80 '), which is generated in the representation of figure 5 from left to right, therefore, results from the superposition of the displacement (Z) and slow turning movement (B).
Las figuras 6 a 8 muestran, en base a la mecanización de un álabe de turbina (68), la posibilidad de optimizar la longitud (\DeltaX) de la carrera. Se observa, a mayor escala, la superficie curvada de forma convexa (80) en la zona de la plataforma (69a), así como el excedente total deseado (83) que debe ser retirado en un número predeterminado de carreras.Figures 6 to 8 show, based on the mechanization of a turbine blade (68), the possibility of optimize the length (ΔX) of the run. It is observed, to larger scale, the convex curved surface (80) in the platform area (69a), as well as the total desired surplus (83) that must be withdrawn at a predetermined number of careers.
En la representación de la figura 6, el álabe de turbina (68) se encuentra en una primera posición de giro en la que la línea media (84) del álabe de turbina (68) está girada alrededor de un ángulo (B_{1}), en el sentido de las agujas del reloj en sentido contrario a la vertical. En esta primera posición de giro, la muela de rectificado (44) puede retirar solamente material de una zona desde el primer punto de ataque (85a) hasta un segundo punto de ataque (85b). De esta forma, se ajusta una longitud de carrera (\Delta_{1}X), que corresponde al recorrido entre ambos puntos de ataque (85a) y (85b), para evitar, además, una carrera de vacío que tendría un coste de tiempo.In the representation of figure 6, the blade of turbine (68) is in a first turning position in which the middle line (84) of the turbine blade (68) is rotated around of an angle (B_ {1}), clockwise in opposite direction to the vertical. In this first turning position, The grinding wheel (44) can only remove material from an area from the first point of attack (85a) to a second point of attack (85b). In this way, a length of stroke (\ Delta_ {1} X), which corresponds to the path between the two attack points (85a) and (85b), to avoid, in addition, a race of void that would have a cost of time.
La figura 7 muestra una segunda posición de giro en la que el álabe de turbina (68') ha sido girado, según un ángulo (B_{1}), en sentido contrario a las agujas del reloj, de manera que en este caso la línea media (84') se une con la vertical. La muela de rectificado puede ser guiada ahora en toda la anchura de la plataforma (69a), es decir, desde un tercer punto de ataque (85c) hasta un cuarto punto de ataque (85d). La separación de estos dos puntos de ataque (85c, 85d) corresponde ahora asimismo a la longitud de carrera (\Delta_{2}X).Figure 7 shows a second turning position in which the turbine blade (68 ') has been rotated, according to an angle (B_ {1}), counterclockwise, so that in this case the midline (84 ') joins with the vertical. The grinding wheel can now be guided in the entire width of the platform (69a), that is, from a third point of attack (85c) up to a fourth point of attack (85d). The separation of these two attack points (85c, 85d) now also correspond to the length of stroke (\ Delta_ {2} X).
En la figura 8 se ha mostrado una tercera posición de giro en la que el álabe de turbina ha sido girado con respecto a la segunda posición de giro según un ángulo (B_{2}), adicionalmente en sentido contrario a las agujas del reloj. El recorrido posible de retirada de material entre un quinto punto de ataque (85e) y sexto punto de ataque (85f) está limitado ahora a alcanzar el límite de la totalidad del excedente (83) y, por lo tanto, también de manera correspondiente, a la longitud de la carrera que se debe disponer (\Delta_{3}X).In figure 8 a third is shown turning position in which the turbine blade has been rotated with with respect to the second rotation position according to an angle (B2), additionally counterclockwise. He possible route of material withdrawal between a fifth point of attack (85e) and sixth point of attack (85f) is now limited to reach the limit of the total surplus (83) and, therefore both, also correspondingly, to the length of the stroke to be arranged (\ Delta_ {3} X).
Una representación correspondiente a la de las figuras 6 a 8, con un ligero aumento de escala, se puede observar en las figuras 9 a 12 para el caso de una superficie (86) curvada de forma cóncava sobre la plataforma opuesta (69a) del álabe de turbina (68), en el que se debe eliminar un exceso total (88).A representation corresponding to that of the Figures 6 to 8, with a slight increase in scale, can be observed in figures 9 to 12 for the case of a curved surface (86) of concave shape on the opposite platform (69a) of the blade of turbine (68), in which a total excess (88) must be removed.
En la figura 9 se ha mostrado, de manera análoga a la figura 6, una posición de giro del álabe de turbina (68). También en este caso se tiene en principio solamente un tramo relativamente corto entre un primer y un segundo puntos de ataque (89a, 89b) que determinan la carrera (\Delta_{1}X) en esta posición de giro.In figure 9 it has been shown, analogously to figure 6, a turning position of the turbine blade (68). Also in this case, in principle, there is only one section relatively short between a first and second attack points (89a, 89b) that determine the stroke (\ Delta_ {1}) in this turning position
En la figura 10, de manera análoga a la figura 7, se ha mostrado una segunda posición de giro en la que un tercer y cuarto puntos de ataque (89a, 89b) se encuentran sobre los bordes de la plataforma (69b) y de esta manera definen un recorrido o tramo máximo o carrera máxima (\Delta_{2}X).In figure 10, analogously to figure 7, a second turning position has been shown in which a third and fourth attack points (89a, 89b) are on the edges of the platform (69b) and thus define a route or maximum stretch or maximum stroke (Δ2 X).
La eliminación del material puede tener lugar ahora de modo correspondiente con la máxima carrera, que dada la forma creciente en dirección (Z) de la plataforma (69b) aumenta ligeramente hasta un valor (\Delta_{3}X) hasta que se alcanza el límite del excedente total (88), tal como muestra la figura 11.Material disposal can take place now correspondingly with the maximum run, which given the increasing form in direction (Z) of the platform (69b) increases slightly up to a value (\ Delta_ {3} X) until it is reached the limit of the total surplus (88), as shown in the figure eleven.
La figura 12 muestra que la forma de proceder descrita con elementos de forma cóncavos de la pieza a mecanizar (68'') llega a un límite cuando no es suficiente la dinámica de los ejes lineales para seguir curvaturas estrechas con la elevada velocidad deseada. Dichas secciones (90), en forma de media luna, pueden ser mecanizadas de forma completa con una velocidad de desplazamiento reducida y, de manera correspondiente, con una menor capacidad de retirada de material. Este movimiento ha sido indicado en la figura 12 con la flecha.Figure 12 shows that the way to proceed described with concave shaped elements of the workpiece (68 '') reaches a limit when the dynamics of the linear axes to follow narrow curvatures with high desired speed Said sections (90), in the form of a crescent, can be fully machined with a speed of reduced displacement and, correspondingly, with a smaller material removal capacity. This movement has been indicated. in figure 12 with the arrow.
De manera alternativa, se puede alcanzar una velocidad de desplazamiento elevada en secciones cóncavas cuando la pieza a trabajar realiza un movimiento de basculación adicional, tal como se ha representado esquemáticamente en la figura 13, de forma análoga a la figura 5, para el conjunto de la pieza (79). Desde una posición de giro de partida, la pieza a mecanizar (79) (que se ha mostrado en líneas continuas) será girada en el sentido de las agujas del reloj alrededor del quinto eje (64) (eje (B)), según un ángulo (\DeltaB), y simultáneamente será desplazada a lo largo del cuarto eje (58) (eje (X)), según un recorrido (\DeltaX), hacia la izquierda hasta alcanzar una posición de giro (79'') (mostrada en trazos). La muela de rectificado (44) se desplazará simultáneamente a lo largo del primer eje (26) (eje (Z)) en un recorrido (\DeltaZ) hacia abajo hasta llegar a la posición (44''). Mediante este movimiento superpuesto, el punto de ataque (89) se desplaza a lo largo de las superficies cóncavas (86, 86'') hacia (89''). Se puede apreciar en la figura 13 que el punto de contacto, entre la muela de rectificado (44) y la pieza a trabajar (79), se desplaza para el giro de la pieza a trabajar (79) en un ángulo (\DeltaB) de (89) a (89''), mientras que simultáneamente, el cuarto eje rápido (58) (eje (X)) debe recorrer el tramo (\DeltaX) y el primer eje (26) (eje (Z)), el tramo sustancialmente más reducido (\DeltaZ).Alternatively, a high travel speed in concave sections when the Workpiece performs an additional tilting movement, such as schematically represented in figure 13, so analogous to figure 5, for the assembly of the piece (79). From a starting rotation position, the workpiece (79) (which has been shown in solid lines) will be rotated in the direction of the clockwise around the fifth axis (64) (axis (B)), according to a angle (ΔB), and simultaneously it will be displaced along of the fourth axis (58) (axis (X)), along a path (ΔX), towards left to reach a turning position (79 '') (shown in strokes). Grinding wheel (44) will move simultaneously along the first axis (26) (axis (Z)) in a travel (\ DeltaZ) down until you reach the position (44``). Through this superimposed movement, the point of attack (89) travels along concave surfaces (86, 86``) towards (89``). It can be seen in figure 13 that the point of contact, between the grinding wheel (44) and the workpiece (79), moves for the rotation of the workpiece (79) in a angle (ΔB) of (89) to (89``), while simultaneously, the fourth fast axis (58) (axis (X)) must travel the section (ΔX) and the first axis (26) (axis (Z)), the section substantially smaller (ΔZ).
Para la optimización de la velocidad de desplazamiento, la componente "giro" se debe ajustar a la curvatura de la pieza a trabajar, el diámetro de la muela de rectificado y las características de aceleración de los ejes lineales. En este caso, es favorable en el proceso de rectificado, teniendo en cuenta la precisión que los puntos de ataque (89, 89'') que se desplacen con respecto a las coordenadas de la muela de rectificado solamente en muy pequeña medida, tal como se puede observar en la figura 13 con (\DeltaU).For speed optimization of displacement, the "turn" component must be adjusted to the curvature of the workpiece, the wheel diameter of grinding and axle acceleration characteristics linear In this case, it is favorable in the grinding process, taking into account the accuracy of the attack points (89, 89``) that move with respect to the coordinates of the wheel of rectified only to a very small extent, as you can observe in figure 13 with (ΔU).
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