Electrohusillos más potentes

Los electrohusillos en las máquinas-herramienta son hoy en día elementos indispensables. Debido a las altas velocidades de funcionamiento de los mismos, se genera una alta energía térmica que hay que disipar

La energía térmica generada se suele evacuar mediante un sistema de refrigeración, lo que se traduce en una repartición no homogénea de la temperatura a lo largo del husillo. Con ello, se calienta el grupo de rodamientos tándem anexo con un gradiante de temperatura, lo que incide directamente en la precarga y la solicitación de los rodamientos. Un grupo tándem especialmente adaptado permite optimizar las condiciones de funcionamiento. Gracias a ello, el husillo presenta un comportamiento general más resistente, fiable y estable sin tener que modificar la construcción anexa.

Consideraciones técnicas

En los husillos principales con una elevada capacidad de carga radial se suelen combinar varios rodamientos formando grupos de dos o tres rodamientos en disposición tándem en la posición del rodamiento fijo. Puesto que todos los rodamientos del mismo grupo tienen la misma precarga después del montaje, también cuentan con la misma carga a soportar. Si durante el funcionamiento no se presentan diferencias de temperatura en los rodamientos, casi no se genera ninguna diferencia en la precarga. Pero sobre todo en los electrohusillos de alto rendimiento, diseñados para altas velocidades y elevadas prestaciones de mecanización con arranque de viruta, se presentan claros gradientes de temperatura debidos al motor de accionamiento.

En el interior del husillo, el calor del motor pasa por conducción térmica a los componentes anexos, y con ello a los anillos interiores de los rodamientos (Imagen 1). Entonces, el rodamiento dispuesto cerca del motor soporta una mayor carga térmica que el rodamiento exterior. El electrohusillo está equipado con un sistema de refrigeración, de modo que el calor generado se evacúa al exterior. Es el motivo por el que los anillos interiores y exteriores presentan temperaturas distintas. Se producen entonces en ambos rodamientos diferentes cambios en el juego radial y la precarga, lo que conduce a una mayor precarga en el rodamiento dispuesto cerca del motor teniendo ambos una rigidez idéntica.

Imagen 1 Grupo tándem universal: la distribución de la precarga durante el funcionamiento

El objetivo del desarrollo consiste en garantizar una solicitación homogénea de los diferentes rodamientos durante el funcionamiento y conseguir de esta manera una mayor duración de servicio así como propiedades mejoradas del husillo. El Grupo Schaeffler Industrial (INA/FAG) ofrece ahora una solución especialmente adaptada a esta situación inicial: un tándem térmicamente resistente.

La solución

Para que ambos rodamientos del tándem soporten la misma carga durante el funcionamiento, el rodamiento dispuesto cerca del motor deberá desplazarse con mayor facilidad que el rodamiento exterior con menor carga. Es el motivo por el que se desarrolló un tándem térmicamente resistente, adicionalmente a los tándem disponibles para aplicaciones específicas. Los rodamientos de este tándem suelen soportar la carga con mayor uniformidad teniendo temperaturas diferentes a las de un tándem universal con dos rodamientos idénticos (Imagen 2). Ello se consigue mediante una selección acertada de la rigidez de los rodamientos.

Imagen 2 Grupo tándem térmicamente resistente: la distribución de la precarga durante el funcionamiento

Las diferencias respecto al rendimiento se muestran a continuación. Se adaptan las rigideces de los rodamientos del tándem ya durante la fabricación, de modo que cada uno de los rodamientos tolere mejor las diferencias de temperatura durante el funcionamiento. La Imagen 3 muestra la evolución de la precarga de los diferentes rodamientos en función de la temperatura. La comparación directa permite ver que la aplicación del tándem térmicamente resistente conduce a una precarga más uniforme en el rodamiento a partir de una diferencia de temperatura de 5 K. En estado frío, sin embargo, el rodamiento exterior de un grupo tándem térmicamente resistente soporta una mayor carga que el rodamiento dispuesto cerca del motor, lo que se puede considerar no crítico. Pero generalmente, en las diferencias de temperatura típicas para los electrohusillos entre el anillo exterior y el anillo interior, el tándem térmicamente resistente es superior al tándem universal.

Imagen 3 La distribución de la precarga en el grupo tándem bajo la influencia térmica

Ventajas para el cliente

La carga repartida de forma más homogénea entre ambos rodamientos reduce el nivel de esfuerzo en la zona de contacto del rodamiento interior. La mayor precarga que actúa en el rodamiento exterior en comparación con el juego universal, aumenta la rigidez estática y dinámica del husillo. Con lo que el tándem de rodamientos térmicamente resistente permite conseguir, sin cambiar la construcción anexa, un mayor rendimiento de mecanización con arranque de viruta gracias a unos parámetros de proceso optimizados garantizando una calidad constante de la pieza a mecanizar. La duración de servicio y la seguridad funcional mejoran gracias a una repartición más homogénea de la carga. Los grupos tándem se identifican con el sufijo N18. Para facilitar el montaje seguro se puede identificar la posición de montaje correcta mediante un símbolo de flecha en el anillo exterior del rodamiento (Imagen 4).

Imagen 4 Grupo tándem térmicamente resistente

Resumen

Sobre todo en los electrohusillos de alto rendimiento, el diseño constructivo del husillo genera unas importantes pérdidas de calor en el accionamiento que influyen de forma variada en los componentes dispuestos al lado de éste. Esto también afecta a los rodamientos. El esfuerzo irregular merma su rendimiento.

La optimización de producto aquí presentada en los grupos tándem aumenta claramente la duración de servicio de los rodamientos y mejora el rendimiento del husillo gracias a la adaptación específica de los rodamientos para husillos universales a husillos de alto rendimiento. Estos grupos tándem se caracterizan por su resistencia térmica. Ya durante el proceso de fabricación estos rodamientos se preparan para su aplicación específica en los electrohusillos gracias a una selección correcta de la rigidez. El cliente se beneficia entonces de una mayor seguridad funcional del husillo y un mejor aprovechamiento de su rendimiento. Asimismo, el comportamiento dinámico mejorado del husillo permite al cliente, dado el caso, conseguir una mejor calidad de la pieza a mecanizar.

SCHAEFFLER IBERIA
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