El sistema de posicionamiento excéntrico determina la posición y el ángulo de la herramienta

Oct 12, 2023

Coventry Associates en Shrewsbury, Mass., ha desarrollado un sistema de tres ejes para una variedad de operaciones de maquinado. Llamado Sistema de Posicionamiento Excéntrico (EPS), el sistema completamente eléctrico, elimina la neumática y la hidráulica, reduce el tiempo de configuración y ciclo, usa menos energía y tiene una huella pequeña, dijo Craig Gardner, presidente de Coventry Associates.

EPS es un sistema mecatrónico que consta de una pila de tres mesas giratorias excéntricas. Al controlar la rotación de cada mesa giratoria, se logra la posición y el ángulo precisos de una herramienta. La precisión de posicionamiento y el rendimiento adaptativo del sistema EPS están habilitados por el CNC Siemens Sinumerik, como se ve en este video.

El EPS se ha incorporado a una rectificadora de diámetro interno donde ha demostrado tres ventajas distintas. Puede revestir o moler cualquier forma sin el uso de rodillos de diamante o accesorios especiales para repasar. En segundo lugar, puede rectificar mediante el control adaptativo de la fuerza de rectificado normal, en lugar de la velocidad de avance, lo que mejora drásticamente las tasas de eliminación de material. Tercero, compensa en tiempo real las desviaciones que resultan en el diámetro de la pieza de trabajo y/o la variación del cono, mejorando tanto la calidad como el rendimiento.

Gardner dijo que el EPS "tiene aplicaciones potenciales en todas las operaciones de rectificado y torneado para la industria de máquinas herramienta". Agregó que el EPS se adaptará a cualquier operación de mecanizado que requiera una combinación de alta precisión de posicionamiento y fuerza controlada.

El producto de lanzamiento de Coventry, EPS SingleTool, está diseñado para operaciones de rectificado de diámetro interior de rodamientos, utilizando un solo cabezal portamuelas. Se puede utilizar un cabezal de trabajo de zapata o mandril, con un solo punto o un tocador giratorio para dar forma a cualquier contorno. El consumo de energía es de 10kW máx. y el peso es de 630 kg, con unas dimensiones exteriores de 305 mm x 660 mm x 560 mm.

Coventry validó el rendimiento de posicionamiento de EPS SingleTool utilizando un interferómetro láser para medir su resolución, precisión, repetibilidad y capacidad de rectitud.

Debido a la cinemática única del EPS, todos los movimientos son movimientos interpolados de tres ejes. Los resultados de estas mediciones se muestran en la Tabla 1. Estas mediciones muestran una capacidad de posicionamiento de última generación con una repetibilidad de 52 nanómetros.

El sistema también tiene una alta rigidez estática y dinámica, así como la capacidad de rectificar con grandes fuerzas y realizar movimientos rápidos para minimizar el tiempo necesario para realizar movimientos que no son de rectificado.

La siguiente figura (figura 4) muestra la desviación X o "rectitud" lograda durante 3 movimientos del eje Z de ida y vuelta (6 pasadas en total). Estos datos muestran que la diferencia entre los valores máximo y mínimo para las 6 pasadas fue inferior a una micra en 200 mm de recorrido.

Coventry trabajó en estrecha colaboración con las oficinas de Fraunhofer USA en Boston, Massachusetts, además de dos socios clave, Saint Gobain Abrasives y Siemens Industry, Inc., para desarrollar la aplicación inicial de rectificado SingleTool ID.

Como explicó Gardner, "Nuestra estrategia comercial es llevar el EPS al mercado como una solución de hardware y software, ya sea como una máquina completa para los usuarios finales o como una plataforma para los fabricantes de máquinas. Nuestra solución presenta una operación completamente eléctrica, sin utilizar sistemas neumáticos o hidráulica. Por lo general, vemos una resolución de menos de 0,12 micras con una repetibilidad de 0,05 micras, además de una precisión lineal de 0,12 micras con una rigidez estática y dinámica constante hasta una fuerza de rectificado máxima de 3,34 kN. El movimiento rápido, incluida la aceleración y la desaceleración, sigue un movimiento de 203 mm en 1,16 segundos".

Dispositivo de sujeción que se fija a un husillo de fresadora, torno o taladradora. Sostiene una herramienta o pieza de trabajo por un extremo, lo que le permite girar. También se puede instalar en la mesa de la máquina para sujetar una pieza de trabajo. Dos o más mordazas ajustables sujetan la herramienta o la pieza. Puede ser accionado manualmente, neumáticamente, hidráulicamente o eléctricamente. Ver collar.

Controlador basado en microprocesador dedicado a una máquina herramienta que permite la creación o modificación de piezas. El control numérico programado activa los servos de la máquina y los accionamientos del husillo y controla las diversas operaciones de mecanizado. Ver DNC, control numérico directo; NC, control numérico.

Eliminación de materiales indeseables de muelas abrasivas "cargadas" utilizando un diamante de una o varias puntas u otra herramienta. El proceso también expone puntas abrasivas afiladas sin usar. Ver cargando; acertar

Medida de la capacidad de un sistema de mecanizado para amortiguar la vibración de una entrada forzada. Si la rigidez dinámica de un sistema no es suficiente para amortiguar la vibración, se produce una vibración. Ver rigidez estática; rigidez.

Tasa de cambio de posición de la herramienta como un todo, en relación con la pieza de trabajo durante el corte.

Operación de maquinado en la cual el material es removido de la pieza de trabajo por medio de una rueda abrasiva motorizada, piedra, banda, pasta, hoja, compuesto, lodo, etc. Toma varias formas: pulido superficial (crea superficies planas y/o cuadradas); rectificado cilíndrico (para formas cilíndricas y cónicas externas, filetes, muescas, etc.); rectificado sin centro; biselado; rectificado de roscas y formas; rectificado de herramientas y cortadores; molienda improvisada; lapeado y pulido (pulido con granos extremadamente finos para crear superficies ultrasuaves); bruñido; y rectificado de discos.

Acciona una muela abrasiva u otra herramienta abrasiva con el propósito de remover metal y terminar piezas de trabajo con tolerancias estrechas. Proporciona superficies de piezas de trabajo lisas, cuadradas, paralelas y precisas. Cuando se requieren superficies ultrasuaves y acabados del orden de micras, se utilizan máquinas de lapeado y bruñido (amoladoras de precisión que procesan abrasivos con granos extremadamente finos y uniformes). En su función de "acabado", la amoladora es quizás la máquina herramienta más utilizada. Hay varios estilos disponibles: amoladoras de banco y de pedestal para afilar brocas y taladros de torno; rectificadoras de superficies para producir piezas cuadradas, paralelas, lisas y precisas; rectificadoras cilíndricas y sin centros; rectificadoras de agujeros centrales; molinillos de forma; amoladoras frontales y de extremo; rectificadoras de engranajes; amoladoras de plantilla; amoladoras de banda abrasiva (soporte trasero, bastidor oscilante, rodillo de banda); rectificadoras de herramientas y cuchillas para afilar y volver a afilar herramientas de corte; amoladoras de carburo; amoladoras manuales; y sierras de corte abrasivo.

Dimensión que define el diámetro interior de una cavidad o agujero. Ver OD, diámetro exterior.

Medida de longitud que equivale a la millonésima parte de un metro.

Usar un moldeador principalmente para producir superficies planas en planos horizontales, verticales o angulares. También puede incluir el mecanizado de superficies curvas, hélices, dientes y trabajos especiales que impliquen formas extrañas e irregulares. A menudo se utiliza para la fabricación de prototipos o tiradas cortas para eliminar la necesidad de costosos procesos o herramientas especiales.

1. Capacidad de un material o pieza para resistir la deflexión elástica. 2. La tasa de tensión con respecto a la deformación; cuanto mayor sea el esfuerzo requerido para producir una deformación dada, más rígido se dice que es el material. Ver rigidez dinámica; rigidez estática.

La pieza de trabajo se sujeta en un mandril, se monta en una placa frontal o se asegura entre centros y se gira mientras se alimenta una herramienta de corte, normalmente una herramienta de un solo punto, a lo largo de su periferia o a través de su extremo o cara. Toma la forma de torneado recto (corte a lo largo de la periferia de la pieza de trabajo); torneado cónico (creando un cono); torneado escalonado (torneado de diámetros de diferentes tamaños en el mismo trabajo); biselado (biselado de un borde o hombro); revestimiento (corte en un extremo); roscas de torneado (generalmente externas pero pueden ser internas); desbaste (eliminación de alto volumen de metal); y acabados (cortes de luz finales). Realizado en tornos, centros de torneado, mandriles, atornilladoras automáticas y máquinas similares.