New strategy for the optimal design and manufacture of high performance milling heads

Abstract

Los cabezales de transmisión mecánica de altas prestaciones son una de las partes más complejas, costosas y problemáticas de una maquina fresadora. Esto es debido a la gran cantidad de canalizaciones para la transmisión de fluidos que deben de contener y a las altas prestaciones mecánicas que se les exigen. En este trabajo se presenta una estrategia para optimizar el diseño y la fabricación de los cuerpos de estos cabezales basada en la incorporación de aleaciones de aluminio y la inclusión de insertos tubulares de acero en la propia fundición que conforma el cabezal. Los insertos tubulares sustituyen a los canales de refrigeración realizados actualmente por taladros de mecanizado y quedan integrados en la masa de aluminio. La nueva metodología ha permitido realizar un diseño que mantiene las prestaciones mecánicas, aumenta la fiabilidad y reduce la masa de estos elementos móviles de fresadoras como ha demostrado la validación experimental de un primer prototipo.

High-performance mechanical-transmission heads are one of the most complex, costly and problematic parts of a milling machine, owing to the large amount of piping required for transporting fluids and to the high level of mechanical performance that is required from them. This study proposes a strategy for optimising the design and manufacture of head bodies by using aluminium alloys and by integrating tubular stainless steel inserts in the casting of the head. These tubular inserts that are integrated into the aluminium mass are an alternative to cooling conduits currently made by machine drilling. As demonstrated in the experimental validation of the first prototype, the new method has created a design that retains the same mechanical performance, increases its reliability and reduces the weight of the milling machine’s moving parts.