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Algo de torneado

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Algo de torneado

  1. 1. k k ES 2 081 729 11 N.◦ de publicaci´n: kN´mero de solicitud: 9101839 ˜ o 19 OFICINA ESPANOLA DE PATENTES Y MARCAS 21 kInt. Cl. : B23Q 15/14 u 51 6 ˜ ESPANA B23Q 15/22 k 12 SOLICITUD DE PATENTE A1 k 22 Fecha de presentaci´n: 06.08.91 o k 71 Solicitante/s: Fagor, S. Coop. Ltda. B◦ San Andr´s, s/n e 20550 Mondrag´n, Guip´zcoa, ES o u k 43 Fecha de publicaci´n de la solicitud: 01.03.96 o k 72 Inventor/es: Onandia Garro, Josu; Rodr´ ıguez de Yurre Vicente, Juan Carlos y Novo del Val, Marcelino k 43 Fecha de publicaci´n del folleto de la solicitud: o k 74 Agente: Herrero Antol´ Julio ın, 01.03.96 k 54 T´ ıtulo: Sistema para la representaci´n gr´fica de mecanizados de torno. o a kResumen: 57 Sistema para la representaci´n gr´fica de mecaniza- o a dos de torno. Emplea la t´cnica de interpolaci´n de perfil deter- e o minado a partir de dos puntos P1 , P2 obtenidos me- diante muestreo de la posici´n espacial X, Z y angular o S de la punta de la herramienta, los puntos Pa y Pb que conforman dos perfiles, uno superior (A) y otro inferior (B), y superponer en dichos puntos Pa y Pb el perfil de la pieza (MP) y de la herramienta (MC) para proporcionar informaci´n real del contorno ob- o tenido en el proceso de mecanizado. El sistema es independiente del tipo de represen- taci´n gr´fica utilizada, pudi´ndose incorporar a los o a e controles num´ricos que disponen de una pantalla de e visualizaci´n o, ventajosamente, a sistemas de dise˜o o n asistido por ordenador (CAD), como ayuda a la pro- gramaci´n en una etapa previa al propio mecanizado. oES 2 081 729 A1 Venta de fasc´ ıculos: Oficina Espa˜ola de Patentes y Marcas. C/Panam´, 1 – 28036 Madrid n a
  2. 2. 1 ES 2 081 729 A1 2 DESCRIPCION de la herramienta ha sido movido, borr´ndose el a a ´rea de interferencia del modelo de la pieza de Sistema para la representaci´n gr´fica de me- o a trabajo.canizados de torno. Ambos sistemas de representaci´n cumplen la oObjeto de la invenci´n o 5 funci´n b´sica de proporcionar gr´ficos que si- o a a El objeto de la patente es un sistema para la mulan la forma cambiante de una pieza de tra-representaci´n gr´fica de piezas mecanizadas por o a bajo que va a ser, o est´ siendo, mecanizada. Sin am´quinas herramientas con movimiento radial, a embargo, su utilizaci´n presenta inconvenientes otal como un torno. La novedad del sistema con- cuando la pieza de trabajo est´ siendo mecani- asiste en que proporciona una informaci´n real del o 10 zada para la formaci´n de, por ejemplo, una rosca ocontorno de la pieza mecanizada, pudi´ndose re-e ya que los perfiles del roscados son representadopresentar las formas asim´tricas como, por ejem- e con una l´ ınea recta o, en el mejor de los casos,plo, las de un roscado. De igual modo permite son sustituidos por tramos predefinidos con formaapreciar visualmente un roscado no deseado de- dentada que simbolizan el roscado, pero que nobido a una velocidad de avance de la herramienta 15 contienen informaci´n real sobre su realizaci´n. o odemasiado grande y, tambi´n, la peque˜ a rugosi- e n otro inconveniente de estos sistemas de represen-dad que indica la calidad del acabado superficial. taci´n, quiz´s m´s grave que el anterior, es que o a a El sistema es independiente de la repre- no es posible distinguir cuando una mala progra-sentaci´n gr´fica utilizada, pudi´ndose aplicar o a e maci´n de la velocidad de avance de la cuchilla otanto a gr´ficos de l´ a ınea como a gr´ficos s´lidos a o 20 de la herramienta provoca que el perfil de la piezay permite ser incorporado no s´lo a los con- o mecanizada sea similar a un roscado, cuando notroles num´ricos que gobiernan las m´quinas- e a era esto lo previsto.herramientas del tipo ya mencionado, sino de Descripci´n de la invenci´n o omanera ventajosa a sistemas de dise˜o asistidon El objeto de la presente invenci´n es un sis- opor ordenador (CAD) para detectar, en una 25 tema de representaci´n gr´fica de mecanizados o aetapa previa al propio mecanizado, posibles erro- en un torno con control num´rico y el procedi- eres en los programas de control de la m´quina- a miento de medida y c´lculo para dicha represen- aherramienta que desembocar´ en imperfeccio- ıan taci´n. Para ello se establece un modelo de la ones en el mecanizado, tales como los ya citados pieza de trabajo a representar determinado me-roscados no deseados o la deficiente calidad del 30 diante una secci´n longitudinal seg´n un plano o uacabado superficial de la pieza mecanizada. Se que contiene el eje principal rotativo de dichaconsigue, as´ un importante ahorro del tiempo ı, pieza, lo que permite definir dos perfiles o con-invertido en las etapas preparatorias del mecani- tornos, uno superior y otro inferior. Mediante elzado real de la pieza y del material a emplear en procedimiento que proporciona el sistema de la in-las pruebas. 35 venci´n son tomadas muestras de la posici´n de la o oAntecedentes de la invenci´n o herramienta durante un determinado intervalo de Es pr´ctica habitual que para la represen- a tiempo para obtener puntos de muestreo que con-taci´n gr´fica de un mecanizado, ya sea en el con- o a tienen informaci´n, no s´lo de su posici´n espe- o o otrol num´rico de una m´quina-herramienta con e a cial, sino tambi´n de su posici´n angular respecto e omovimiento radial tal como un torno, o en una 40 del eje principal de rotaci´n de la m´quina. Una o aestaci´n de trabajo con programas de dise˜ o asis- o n vez conocidos los puntos de muestreo, el sistematido por ordenador (CAD), se tomen muestras a calcula las coordenadas de los puntos correspon-intervalos de tiempo fijos de la posici´n de la cu- o dientes a los dos perfiles a representar y relativoschilla determinando cada una de estas muestras al intervalo de la medida.un punto bidimensional con las coordenadas X, Z 45 Las modificaciones de los perfiles debidas alde la punta de la herramienta, puntos a represen- proceso de mecanizado, determinadas por las va-tar sobre una pantalla. riaciones de las coordenadas de los puntos que En el caso en que el sistema de representaci´n o constituyen dichos perfiles, son visualizadas me-empleado sea el de gr´ficos de l´ a ınea, los puntos bi- diante el borrado de la zona en que interfieren eldimensionales obtenidos por muestreo son unidos 50 modelo de la pieza de trabajo y el modelo de lamediante un segmento recto que simula el per- herramienta mecanizado, el cual contiene infor-fil obtenido. Cuando el sistema de representaci´n o maci´n real sobre la forma concreta de cada he- outilizado es el de gr´ficos s´lidos, se considera “co- a o rramienta empleada en el proceso de mecanizado.mida” la parte de la pieza comprendida entre cada Las areas de interferencia entre los dos modelos ´dos puntos consecutivos relativos a la posici´n de o 55 son determinadas para cada punto que constitu-la punta de la herramienta, siendo borrada toda yen los perfiles y no por barrido entre los dos pun-la zona de la pantalla. Una realizaci´n concreta o tos consecutivos, de modo que dichas areas tienen ´de este sistema de representaci´n se encuentra o la forma real del “bocado” de la herramienta.en la patente europea con n´mero de publicaci´n u o La visualizaci´n en la pantalla de las areas de o ´0129091 en la que el modelo que simula la pieza 60 interferencia de forma discreta, y no por barrido,a mecanizar y el modelo simplificado de la herra- permite detectar f´cilmente cu´ndo se ha progra- a amienta son superpuestos para especificar el ´rea a mado una excesiva velocidad de avance de la he-en la que ambos modelos interfieren mediante la rramienta, ya que si dicha herramienta avanzadeterminaci´n de cuatro puntos relativos a una o muy deprisa, entre dos puntos de perfil apare-primera posici´n de la herramienta, un primer o 65 cer´n zonas de material no arrancado, claramente apunto de corte, una segunda posici´n de la he- o visibles en la pantalla como un perfil irregular co-rramienta y un segundo punto de corte, estos dos rrespondiente a la forma de una rosca no deseada.ultimos puntos tomados despu´s de que el modelo´ e De igual manera puede obtenerse informaci´ n so- o2
  3. 3. 3 ES 2 081 729 A1 4bre la rugosidad del acabado superficial de cada La figura 6.- Son ejemplos ilustrativos de lospaso del proceso de mecanizado que depender´ a perfiles finales obtenidos mediante el empleo de:tanto del tama˜o y forma de la herramienta como n a). El procedimiento de representaci´n gr´fica o ade la velocidad de los diferentes ejes. por barrido seg´n se describe en el estado de la u Otra utilidad ventajosa de la invenci´n es la o 5 t´cnica. eaplicaci´n en sistemas de dise˜ o asistidos por or- o n b). El procedimiento de representaci´n gr´fica o adenador (CAD), permitiendo detectar, en una del sistema de la invenci´n, para un primer tipo oetapa de simulaci´n previa al mecanizado, posi- o de cuchilla de mecanizado.bles errores en los datos de los programas de con- c). El mismo procedimiento de la figura an-trol de la m´quina-herramienta relativos a la velo- a 10 terior, empleando un segundo tipo de cuchilla decidad de avance de los diferentes ejes, errores que mecanizado y con un velocidad de avance m´s adar´ lugar a imperfecciones en el acabado del ıan lenta.mecanizado o la rotura de la cuchilla empleada. Realizaci´n preferente de la invenci´n o oDescripci´n de los dibujos o Con referencia a las figuras y a 6, la realizaci´n o Para complementar la descripci´n de la rea- o 15 preferente del sistema de representaci´n gr´fica o alizaci´n preferente de la invenci´n y con objeto o o proporcionado por la invenci´n, comprende una ode ayudar a una mejor comprensi´n de las carac- o pieza cil´ındrica (MP) que rota alrededor de su ejeter´ ısticas del invento, se acompa˜ a a la presente n Z coincidente con el eje principal del la m´quina amemoria descriptiva, como parte integrante de la -herramienta, por ejemplo un torno, donde est´ amisma, un juego de dibujos en donde con car´ctera 20 siendo mecanizada. La pieza (MP) rota en el sen-ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo tido de las flechas, mientras la cuchilla de cortesiguiente: tiene un perfil (MC) y avanza en la direcci´n del o La figura 1.- Muestra una representaci´n es- o eje Z describiendo una trayectoria P de puntosquem´tica: a Pmm, mostrada en la figura 2. a). De la intersecci´n de la pieza a mecanizar o 25 El procedimiento de representaci´n est´ incor- o acon el plano de visualizaci´n. o porado al control num´rico de la propia m´quina. e a b). Del perfil superior e inferior obtenido en El resultado real obtenido por el sistema dela intersecci´n de la figura 1a . o ¯ representaci´n proporcionado por la invenci´n es o o c). Del sistema de referencia para los puntos mostrado en las figuras 6b y 6c, mientras que eldel muestreo. 30 perfil obtenido por el sistema descrito en el apar- La figura 2.- Muestra: tado del estado de la t´cnica es mostrado en la e a). Una vista en perspectiva del proceso de figura 6a.muestreo para determinar la posici´n de la punta o Los perfiles reales mostrados en las figuras 6,de la herramienta. y 6c son representados en la pantalla del control b). La proyecci´n transversal de los puntos de o 35 num´rico y corresponden a dos cuchillas (MC) emuestreo de la figura 2a .¯ y (MC’), respectivamente, cuyas puntas de corte c). Un ejemplo de los puntos de muestreo em- son de distinto tipo. Las crestas del perfil de piezapleados en la t´cnica de interpolaci´n del perfil e o durante la mecanizaci´n son el material no arran- opara calcular un punto del perfil inferior. cado, debido a una velocidad alta de avance de la La figura 3. - Es un diagrama de flujo simpli- 40 cuchilla.ficado de: En el procedimiento seguido por el sistema de a). La inicializaci´n del procedimiento para o representaci´n gr´fica de la invenci´n son dibuja- o a orepresentar sobre la pantalla de visualizaci´n los o dos en la pantalla del control num´rico dos per- epuntos que configuran los perfiles reales de la files, uno superior (A) y otro inferior (B), figurapieza de mecanizado. 45 1b, obtenidos mediante una secci´n longitudinal o b). La parte del procedimiento para represen- seg´ n un plano que contiene el eje principal rota- utar sobre la pantalla de visualizaci´n los puntos o tivo de la pieza a mecanizar (MP), figura 1. Seque configuran el perfil inferior de la pieza de me- determina as´ un origen para la medida de la coor- ıcanizado. denada angular respecto del punto de corte en la c). La parte del procedimiento para represen- 50 pieza, estableci´ndose un sistema de ejes de refe- etar sobre la pantalla de visualizaci´n los puntos o rencia (X, Z, S), donde Z es el eje longitudinal deque configuran el perfil superior de la pieza de rotaci´n de la pieza, X es un eje radial que pasa omecanizado. por el punto de mecanizado y S es la direcci´n de o La figura 4.- Son ejemplos ilustrativos del pro- rotaci´n de dicho punto de mecanizado mostrado oceso de modificaci´n del perfil cuando el sistema o 55 en la figura 1c.de representaci´n gr´fica es de l´ o a ınea, en los que Determinada una posici´n del punto de corte opuede observarse: inicial (Pa) en la pieza, el sistema de represen- a). La superposici´n de los modelos de la o taci´n realiza un muestreo de puntos Pm1 , Pm2 , opieza de mecanizado y la herramienta. ... Pmn , cuando pasan por la posici´n de la punta o b). La nueva forma adquirida por el perfil. 60 de la herramienta de mecanizado, seg´n se repre- u La figura 5.- Son ejemplos ilustrativos del pro- senta de forma ilustrativa en la figura 2a y b, aceso de modificaci´n del perfil cuando el sistema o partir de la secuencia conocida de dichos puntosde representaci´n es de gr´ficos s´lidos, en los que o a o se calculan los puntos Pa y Pb correspondientes alpuede observarse: perfil superior (A) y al perfil inferior (B), respec- a). La superposici´n de los modelos de la o 65 tivamente. Este c´lculo se lleva a cabo mediante apieza de mecanizado y la herramienta. un proceso conocido de interpolaci´n de perfil. o b). La nueva forma adquirida por el perfil. Como un ejemplo y con referencia a la figura 2c, el punto intermedio Pb se obtiene a partir de los 3
  4. 4. 5 ES 2 081 729 A1 6puntos P1 de coordenadas (x1 , z1 , s1 ) y P2 de empleado como punto inicial de P1 determinadocoordenadas (x2 , z2 , s2 ) mediante en el paso (10) y P2 como punto final, determi- nando mediante las ecuaciones (1) las coordena- x = x1 + x2 - x1 (s - s1 ), s2 - s 1 das espaciales xb , zb , correspondientes al primer 5 punto del nuevo perfil inferior (B). En este paso ... (1) (13) se establece, tambi´n, que el nuevo punto e inicial, a partir del cual se ha de seguir aplicando z = z1 + z2 - z1 (s - s1 ), s2 - s 1 la interpolaci´n de perfil, sea el ultimo punto de o ´ muestreo P2 . El sistema de ecuaciones (1) es igualmente 10 Determinada la posici´n de Pb se procede en ov´lido tanto para el punto Pa del perfil superior a el paso (14) a pintar el “bocado” en la pantalla.como para el punto Pb correspondiente al perfil Si es sistema de representaci´n gr´fica es de l´ o a ınea,inferior. Dado que estos puntos Pa y Pb est´n a se superponen los perfiles de la pieza y de la he-sobre el plano de visualizaci´n, sus coordenadas o rramienta, figura 4a, sustituy´ndose el tramo de eangulares ser´n siempre sa = 0◦ y Sb = 180◦, res- a 15 perfil de la pieza comprendido entre los puntos depectivamente. intersecci´n de ambos perfiles por el tramo corres- o El procedimiento para la representaci´n o pondiente del perfil de la herramienta, tal y comogr´fica del mecanizado puede ser seguido con m´s a a se representa en la figura 4b. Si el sistema dedetalle en las figuras 3. En la figura 3a, corres- representaci´n gr´fica es s´lido, se considera “co- o a opondiente a la inicializaci´n del procedimiento, o 20 mida” el area com´ n a los dos s´lidos que simulan ´ u oen el paso (9) el sistema realiza el muestreo de la pieza y la herramienta, borr´ndose los puntos aun punto inicial P1 de coordenadas (x1 , z1 , s1 ). de la pantalla contenidos en ese ´rea, para obte- aLa coordenada angular s1 de este punto P1 es en- ner como resultado el cambio de perfil que puedetonces comparada (paso 10) para determinar su observarse en las figuras 5a y b.valor es menor o mayor que 180◦ y continuar el 25 El procedimiento contin´ a en la etapa (D) de uprocedimiento en la etapa (C) de la figura 3b o la figura 3c, con un nuevo paso de muestreo (15),en la etapa (D) de la figura 3c, seg´n el caso. u en todo semejante al paso (11) descrito con ante-Para el resto de la descripci´n, vamos a suponer o rioridad, para obtener un nuevo punto P2 y de-que la coordenada angular s1 del punto P1 inicial terminar s´ su coordenada de posici´n angular ha ı oes menor que 180◦, por lo que el procedimiento 30 sobrepasado en este caso el valor de 360◦ pasocontin´ a en la etapa (C) de la figura 3b, bien en- u (16), determinando en el paso (17) las coorde-tendido que de forma similar, podr´ continuarse ıa nadas espaciales xa , za de un punto Pa , esta vezen la etapa (D) de la figura 3c, sin que ello su- correspondiente al nuevo perfil superior (A), y to-ponga un cambio sustancial en la descripci´n de o mando el punto P2 como nuevo punto inicial. Lala invenci´n. o 35 coordenada de posici´n angular, s1 , de este nuevo o En el siguiente paso referenciado con (11) en punto inicial es reinicializada restando 360◦ a lala figura 3b, se realiza el muestreo de la posici´n o coordenada obtenida en el muestreo (s1 , = s2 -P2 (x2 , z2 , s2 ), en la que se encuentra la punta de 360◦).la herramienta empleada en el mecanizado para En el paso (18) de manera semejante al pasoa continuaci´n, en el paso 812), determinar si su o 40 (14) se actualiza el perfil, en este caso el perfilcoordenada de posici´n angular s2 , ha sobrepa- o superior (A), volvi´ndose a repetir todo el pro- esado el valor de 180◦. Si no es as´ el proceso ı cedimiento desde el paso (11), etapa (C) de lavuelve al paso (11) realizando el muestreo de un figura 3b, cuantas veces sea preciso, obteni´ndose enuevo punto. nuevos puntos que en conjunto configuran el per- Cuando la coordenada angular, s2 , del punto 45 fil real, no necesariamente sim´trico, de la pieza ede muestreo P2 sobrepasa el valor de 180◦ , el pro- mecanizada.ceso aplica la t´cnica de interpolaci´n de perfil e o 50 55 60 654
  5. 5. 7 ES 2 081 729 A1 8 REIVINDICACIONES forman dichos perfiles (A,B) superior e inferior reales, son determinados mediante interpolaci´n o 1. Sistema para la representaci´n gr´fica de o a a partir de dos puntos (P1,P2), medidos en pri-mecanizados de torno, incluyendo un procedi- mero y segundo lugar, uno de ellos de coordenadamiento (C,D) incorporado al control num´rico de e 5 angular entre 0◦ y 180◦ y el otro de coordenadala m´quina y aplicable tambi´n a estaciones de a e angular entre 180◦ y 360◦ , para convertirse el se-dise˜ o asistido por ordenador como etapa previa n gundo punto (P2) de dichos dos puntos seleccio-a la programaci´n del mecanizado, donde sobre el o nados en el punto primero (P1) de la siguienteplano de la pantalla son representados dos perfi- interpolaci´n. oles de la pieza (MP) a mecanizar, longitudinales 10 2. Sistema para la representaci´n gr´fica de o ay diametralmente opuestos (A,B), superior e in- mecanizados de torno, seg´n reivindicaci´n 1a , u o ¯ferior, los cuales se configuran mediante una su- caracterizado porque dichos perfiles superiorcesi´n de puntos (Pa,Pb) de mecanizado respec- o (A) e inferior (B) son representados en la pantallativamente, y se establece un sistema de coorde- de control num´rico, independientemente uno del enadas para la medida de una secuencia de puntos 15 otro y mediante c´lculo de punto a punto (Pa,Pb) a(Pmn) de la pieza al pasar por la punta de corte superponiendo el modelo de la punta de corte(MC) de la herramienta, de las cuales dos coorde- (MC) de la herramienta sobre el modelo de lanadas (x,z) son espaciales en las direcciones radial pieza (MP) mecanizada, configurando el conjuntoy longitudinal de la pieza (MP), y una tercera de estos puntos (Pa,Pb) el perfil real resultantecoordenada (s) es angular, caracterizado por- 20 del proceso de mecanizado.que cada uno de los puntos Pa y Pb que con- 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
  6. 6. ES 2 081 729 A16
  7. 7. ES 2 081 729 A1 7
  8. 8. ES 2 081 729 A18
  9. 9. ˜ OFICINA ESPANOLA 11kES 2 081 729 DE PATENTES Y MARCAS kN. solicitud: 9101839 ◦ kFecha de presentaci´n de la solicitud: 06.08.91 21 ˜ ESPANA kFecha de prioridad: 22 o 32INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA k 51 Int. Cl.6 : B23Q 15/14, 15/22 DOCUMENTOS RELEVANTESCategor´ ıa Documentos citados Reivindicaciones afectadas Y EP-0406784-A (ADVANCED DATA PROCESSING ADP S.R.L.) 09.01.91 1,2 * Columna 2, l´ ıneas 9-23; reivindicaciones 1-16 * Y EP-0129091-A (MITSUBISHI DENKI KK) 27.12.84 1,2 * P´g. 3, l´ a ıneas 4-27; reivindicaciones 1-6; figuras 4-6 * A EP-0246422-A (DR. JOHANNES HEIDENHAIN GMBH) 25.11.87 1 * Todo el documento * A ES-2000136-A (DAVID HERNANDO) 16.12.87 1 * Todo el documento * Categor´ de los documentos citados ıa X: de particular relevancia O: referido a divulgaci´n no escrita o Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentaci´n o misma categor´ ıa de la solicitud A: refleja el estado de la t´cnica e E: documento anterior, pero publicado despu´s de la fecha e de presentaci´n de la solicitud o El presente informe ha sido realizado × para todas las reivindicaciones para las reivindicaciones n◦ : Fecha de realizaci´n del informe o Examinador P´gina a 15.01.96 E. Mart´ P´rez ın e 1/1

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