BR102012012609A2 - Retentor de ferramenta que tem um dispositivo de amortecimento integrado - Google Patents
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Abstract
RETENTOR DE FERRAMENTA QUE TEM UM DISPOSITIVO DE AMORTECIMENTO INTEGRADO. Trata-se um adaptador de ferramenta que tem um retentor (10), o qual pode ser fixado a uma máquina-ferramenta e que tem um receptor de ferramenta (22), no qual uma ferramenta pode ser recebida, em particular uma ferramenta de perfuração, sendo que o receptor de ferramenta (22) é montado sobre o rentetor (10) de modo a ser giratório até uma extensão limitada, em que o receptor de ferramenta 922) é montado sobre o retentor (10) de modo a ser elasticamente resiliente na direção axial.
Description
“RETENTOR DE FERRAMENTA QUE TEM UM DISPOSITIVO DE AMORTECIMENTO INTEGRADO” A invenção refere-se a um adaptador de ferramenta que tem um retentor, o qual pode ser fixado a uma máquina-ferramenta e que tem um receptor de ferramenta, no qual uma ferramenta pode ser recebida, em particular uma ferramenta de perfuração, sendo que o receptor de ferramenta é montado sobre o retentor de modo a ser giratório até uma extensão limitada.
Tal adaptador de ferramenta é conhecido do documento de patente U.S. 6.082.236. No presente contexto, o receptor de ferramenta é concretizado como um colar, o qual é montado de forma rotativa dentro do retentor por meio de dois anéis de mancai. Existe uma bucha de borracha vulcanizada entre a superfície externa do receptor de ferramenta e a superfície interna do retentor, a qual limita a rotação do receptor de ferramenta em relação ao retentor. Um torque pode ser transmitido do retentor para o receptor de ferramenta por meio da bucha de borracha, enquanto, ao mesmo tempo, as vibrações que ocorrem podem ser amortecidas. Deste modo, também é possível reduzir o ruído produzido durante a usinagem de uma peça de trabalho por meio de uma ferramenta travada no receptor de ferramenta. O objetivo da invenção consiste no desenvolvimento de um adaptador de ferramenta do tipo declarado no princípio de tal forma que o amortecimento de vibração aperfeiçoado é alcançado.
Para alcançar esse objetivo, é previsto, de acordo com a invenção, que o receptor de ferramenta é montado sobre o retentor de modo a ser elasticamente resiliente na direção axial. Isto também torna possível amortecer vibrações que ocorrem na direção axial.
Preferencialmente, um elemento elástico é fornecido entre o receptor de ferramenta e uma face de extremidade do retentor, tal que o receptor de ferramenta é recebido no retentor de modo a ser elasticamente resiliente na direção axial. Um elemento elástico, por exemplo, um disco ou placa composta de borracha ou um elastômero, habilita a resiliência axial desejada a ser obtida com baixo consumo de recursos, enquanto, ao mesmo tempo, habilita que uma forma estrutural compacta seja alcançada.
De acordo com uma modalidade preferida, é previsto que o receptor de ferramenta é disposto dentro de uma abertura do retentor, tal abertura é aberta em uma face de extremidade do retentor. Deste modo, o receptor de ferramenta pode ser montado dentro do retentor com baixo consumo de recurso.
Preferencialmente, é previsto que o receptor de ferramenta é concretizado como uma bucha, a qual é montada sem folga na abertura do retentor. No presente contexto, "sem folga" significa uma montagem que permite a capacidade de movimento desejado na direção circunferencial (isto é, giratória) e na direção axial (isto é, deslocável), mas, ao mesmo tempo, garante orientação precisa do receptor de ferramenta no retentor, em particular em relação ao eixo geométrico de centro do receptor de ferramenta. Em outras palavras, a orientação sem folga garante que o receptor de ferramenta não se torne inclinado ou torto dentro do retentor.
De acordo com uma modalidade preferida, existe um elemento de travamento fornecido sobre a face de extremidade do retentor, o qual pressiona o receptor de ferramenta no interior da abertura. O elemento de travamento, o qual pode ser concretizado, por exemplo, como um disco de contato de mancai, fecha a abertura na direção axial, tal que o receptor de ferramenta é retido, de modo confiável, dentro do retentor.
Preferenciaímente, neste caso, existe um anel de mancai disposto entre o elemento de travamento e o elemento elástico, por meio do qual a inclinação do elemento elástico pode ser configurada. Isto torna possível aplicar uma inclinação configurável ao elemento elástico, o qual é responsável pelo amortecimento na direção axial, tal que o adaptador de ferramenta possa ser configurado para frequências de vibração diferentes. Isto pode ser executado de uma forma tecnicamente simples, em que anéis de mancai de espessuras diferentes são disponíveis, e o anel de mancai que é adequado para a aplicação respectiva é selecionado.
De acordo com uma modalidade preferida, um elemento de transmissão de torque é fornecido, o qual age positivamente entre o receptor de ferramenta e o retentor. Isso garante uma transmissão confiável de torque do retentor para o receptor de ferramenta.
Preferencialmente, neste caso, um elemento de amortecimento é fornecido, o qual age na direção circunferencial entre o receptor de ferramenta e o retentor. O elemento de amortecimento garante que vibrações que agem na direção circunferencial sejam amortecidas.
De acordo com um projeto da invenção, é previsto que o elemento de amortecimento circunda o elemento de transmissão de torque na forma de um anel. Tal projeto habilita vibrações a serem amortecidas em ambas as direções circunferenciais com baixo consumo de recurso, enquanto, ao mesmo tempo, permite o deslocamento axial do receptor de ferramenta em relação ao retentor que é necessário para amortecer vibrações que agem na direção axial.
De acordo com um projeto da invenção, é previsto que o elemento de transmissão de torque é conectado de modo fixo ao receptor de ferramenta na direção circunferencial e se projeta no interior de um recorte no retentor cujas dimensões, pelo menos na direção circunferencial, são maiores que as dimensões do elemento de transmissão de torque. Preferencialmente, neste caso, o elemento de amortecimento preenche o espaço que permanece entre o elemento de transmissão de torque e a borda do recorte, de modo a garantir que o elemento de transmissão de torque seja induzido positivamente no retentor, sendo que o elemento de amortecimento é interposto. O elemento de transmissão de torque pode ser concretizado na forma de uma cha-veta, tal que paredes laterais alongadas estejam disponíveis para a transmissão de torque.
Preferencialmente, o elemento de transmissão de torque é disposto de modo a ser configurável, tal que a inclinação exercida sobre o elemento de amortecimento possa ser alterada. Isso torna possível para a característica de amortecimento na direção circunferen-cial também a ser configurada, de acordo com aplicações respectivas.
De acordo com um projeto da invenção, é previsto neste caso que o elemento de transmissão de torque expande para fora, tal que isto possa exercer uma inclinação sobre o elemento de amortecimento na direção radial. Desta forma, a inclinação exercida sobre o elemento de amortecimento pode ser configurada com baixo consumo de recurso, a saber, em que o elemento de transmissão de torque pode assumir posições diferentes sobre o receptor de ferramenta na direção radial.
De acordo com um projeto da invenção, é previsto que o elemento de transmissão de torque engata em uma receptor no receptor de ferramenta. O receptor define um tipo de assento corrediço, tal que o elemento de transmissão de torque seja fixado mecanicamente na direção circunferencial, mas possa ser configurado na direção radial. O elemento de transmissão de torque neste caso é preferencialmente aparafusado ao receptor de ferramenta. Deste modo, o elemento de transmissão de torque pode ser atado de forma confiável ao receptor de ferramenta, enquanto, ao mesmo tempo, pode ser configurado na direção radial.
Preferencialmente uma pluralidade de elementos de transmissão de torque é fornecida, disposta de uma forma distribuída ao redor do eixo geométrico de centro do adaptador de ferramenta. Por exemplo, três ou quatro elementos de transmissão de torque podem ser dispostos em um ângulo de 120° ou 90°, o qual reduz a carga em cada elemento de transmissão de torque individual e aumenta a vida útil total do adaptador de ferramenta.
Preferencialmente, é previsto que uma manga é fornecida, a qual circunda o retentor no lado de fora. A manga serve, por um lado, como proteção contra desasseio e outras influências. Por outro lado, a manga serve como um suporte, em particular na região dos elementos de transmissão de torque, de modo a evitar que o elemento de amortecimento seja deslocado para fora de lá. A invenção é descrita abaixo com referência a uma modalidade preferida, a qual é representada nos desenhos anexos. Nos desenhos: A Figura 1 mostra uma vista em corte secional de um adaptador de ferramenta de acordo com a invenção; A Figura 2 mostra uma vista em corte secional do retentor do adaptador de ferramenta da Figura 1; A Figura 3 mostra uma vista em perspectiva do retentor; A Figura 4 mostra uma vista em corte secional do receptor de ferramenta do adaptador de ferramenta da Figura 1; A Figura 5 mostra o receptor de ferramenta com, atado a isto, um elemento de transmissão de torque, um elemento de amortecimento e um elemento elástico; A Figura 6 mostra uma seção ao longo do plano VI-VI da Figura 5; e A Figura 7 mostra um projeto alternativo, em uma seção ao longo do plano VII-VII da Figura 1. A Figura 1 mostra um adaptador de ferramenta 5, o qual serve para receber uma ferramenta 7, indicada esquematicamente, em particular uma ferramenta de perfuração. A ferramenta de perfuração pode ser travada no adaptador de ferramenta 5 por meio de meios de travamento 8 (os quais são meramente indicados). O adaptador de ferramenta 5 é fornecido para ser travado em uma máquina-ferramenta por meio de um lado de conexão 9, tal que a ferramenta 7 possa ser induzida, por exemplo, feita para girar. O adaptador de ferramenta 5 contém um retentor 10 (veja também Figuras 2 e 3), o qual geralmente tem uma forma similar a colar, que tem um eixo geométrico de centro ?. O retentor 10 é feito de metal e, em seu interior, tem uma abertura cilíndrica, tal que uma superfície interna cilíndrica 12 é constituída no retentor 10. A abertura no retentor 10 é delimitada, na extremidade que é voltada para longe da face de extremidade, por uma superfície base 14, a qual é alinhada perpendicularmente em relação ao eixo geométrico de centro M.
Uma pluralidade de recortes similares à janela 16 é disposta na parede do retentor 10 e distribuída ao redor da circunferência, a qual tem duas superfícies laterais 18 opostas entre si na direção circunferencial e alinhadas paralelas entre si e, perpendicular a isto, faces de extremidade curta 20.
Um receptor de ferramenta 22 é disposto dentro do retentor 10 (veja, em particular, Figuras 3 e 4), o qual é concretizado na forma de um colar e dentro do qual a ferramenta 7 pode ser disposta. O receptor de ferramenta 22 é igualmente composto de metal, e tem uma superfície externa cilíndrica 24 cujas dimensões são compatíveis às dimensões da superfície interna 12 do retentor 10 tal que o receptor de ferramenta 22 é recebido sem folga dentro do retentor. "Sem folga" neste caso significa que o retentor 10 define o alinhamento do receptor de ferramenta 22 de uma forma precisa, enquanto, ao mesmo tempo, o receptor de ferramenta pode ser girado dentro do retentor 10.
Em sua superfície externa, o receptor de ferramenta 22 é fornecido com uma pluralidade de receptores 26, os quais correspondem aos recortes 16 no retentor 10 e em cada um dos quais um elemento de transmissão de torque 28 pode ser disposto, o qual é concretizado de modo a ser semelhante a uma chaveta (veja, em particular, Figura 5). Cada elemento de transmissão de torque 28, portanto, tem uma forma alongada, cujo eixo geométrico longitudinal se estende em paralelo ao eixo geométrico de centro M, a porção em repou- so para dentro de forma radial que engata substancialmente sem folga no receptor 26 no receptor de ferramenta. Para a finalidade de fixação dos elementos de transmissão de torque 28, respectivamente dois parafusos de ajuste 30 são fornecidos, os quais podem ser aparafusados no interior de furos rosqueados 32 no receptor de ferramenta 22. Quando no estado montado, os elementos de transmissão de torque 28 são localizados centralmente nos recortes 16 do retentor 10, sendo que as dimensões dos recortes 16 são maiores que as dimensões dos elementos de transmissão de torque 28.
Para a finalidade de amortecer vibrações na direção circunferencial, uma pluralidade de elementos de amortecimento 34 é fornecida, a qual é disposta ao redor de um dos elementos de transmissão de torque 28, e a qual é composta de borracha ou um elastôme-ro. Os elementos de amortecimento 34 são concretizados geralmente na forma de um anel, e preenchem completamente o espaço entre os elementos de transmissão de torque 28 e as paredes 18, 20 dos recortes 16. Mesmo em seu estado inicial, esses elementos de amortecimento têm uma certa inclinação. Adicionalmente, esse inclinação pode ser configurada por meio dos elementos de transmissão de torque 28.
Para essa finalidade, é previsto que cada elemento de transmissão de torque 28 se expande para fora na direção radial, em que superfícies de pressão de contato de projeção 36 são fornecidas. Essas superfícies de pressão de contato se estendem ao redor da circunferência inteira do elemento de transmissão de torque 28 e desloca o elemento de amortecimento 34 para dentro de forma radial e ambos na direção circunferencial e na direção axial quando o elemento de amortecimento for travado para dentro na direção radial, contra o receptor de ferramenta 22, por meio dos parafusos de ajuste 30. O ângulo das superfícies de pressão de contato 36 em relação ao eixo geométrico de centro que se estende radialmente dos elementos de transmissão de torque 28 está na faixa de 15° a 75°, sendo que 45° é preferido.
Para habilitar uma configuração a ser executada, no estado inicial um vão 38 é fornecido entre o lado de baixo do elemento de transmissão de torque 28 e a base do receptor 26. Quando os parafusos de ajuste 30 são aparafusados ainda mais, o vão 38 é reduzido, como um resultado do qual o elemento de amortecimento 34 é pressionado mais firmemente contra as superfícies laterais 18 e face de extremidades 20 do recorte correspondente 16. Conforme pode ser visto na Figura 7, calços 50 também podem ser dispostos entre a base do receptor 26 e os elementos de transmissão de torque 28. Isto habilita a configuração dos elementos de amortecimento 34.
Para a finalidade de amortecimento na direção axial, um elemento elástico 40 (veja Figuras 1 e 5), concretizado na forma de um disco ou placa, é disposto entre a superfície base 14 da abertura do retentor 10 e o receptor de ferramenta 22. O elemento elástico 40 é engrossado ao longo de sua circunferência, tal que, em combinação com um bisel 42 do receptor de ferramenta 22, um efeito de cunha é alcançado. O elemento elástico, igualmente, é compostos de borracha ou elastômero.
Existe um elemento de travamento 44 disposto na face de extremidade do retentor 10, o qual é concretizado como um anel ou disco de contato de mancai. Esse elemento de travamento é atado à face de extremidade do retentor 10, de modo a ser configurável, por meio de parafusos de ajuste 46, sendo que o elemento de travamento 44 é suportado sobre o receptor de ferramenta 22 por meio de um anel de mancai 48. Os parafusos de ajuste 46 podem ser usados para configurar a força de inclinação do elemento elástico 40 sobre a superfície base 14 do retentor 10. A inclinação axial é configurada através de espessuras diferentes do anel de mancai 48.
Como pode ser visto na Figura 1, em particular, existe uma manga 47 disposta no lado de fora do retentor 10 , a qual circunda de forma fixa o retentor. Por um lado, a manga 47 evita desasseio de acumular na região dos recortes 16 e nos elementos de transmissão de torque 28. Por outro lado, a manga evita que os elementos de amortecimento 34 sejam deslocados para fora de forma radial conforme carregamento ocorre. Em outra palavras, a manga 47 serve como um suporte para os elementos de amortecimento 34.
Quando a ferramenta 7 for induzida, um torque é transmitido do retentor 10 para o receptor de ferramenta 22 e de lá para a ferramenta 7. Visto que o receptor de ferramenta 22 é montado de forma elástica dentro do retentor 10, vibrações que ocorrem durante usi-nagem executada por meio da ferramenta 7 são submetidas a amortecimento intensivo. Por um lado, isto é efetuado na direção axial, devido ao elemento elástico 40. Por outro lado, as vibrações são amortecidas na direção circunferencial, visto que o receptor de ferramenta 22 é acoplado ao retentor 10 de uma forma elasticamente resiliente por meio dos elementos de transmissão de torque 28, os quais são guiados nos receptores 26, e por meios dos elementos de amortecimento 34. Uma capacidade de carregamento alta e, ao mesmo tempo, uma vida útil longa são garantidas porque os elementos de amortecimento são suportados sobre uma área grande, ambos sobre as superfícies laterais 18 no retentor 10 e nas paredes laterais dos elementos de transmissão de torque 28. Uma vantagem partícula do adaptador de ferramenta 5 descrito consiste em que inclinação do elemento elástico 40 e do elementos de amortecimento 34 pode ser configurada. É, através disso, possível configurar as frequências nas quais um amortecimento particuiarmente alto é efetuado. Um amortecimento de vibração máximo pode, portanto, ser alcançado para qualquer usinagem desejada, tal que existe uma redução máxima do ruído produzido durante usinagem.
Conforme pode ser visto na Figura 7, o lado de fora dos elementos de amortecimento 34 também pode ser oblíquo, tal que eles sejam suportados no retentor por meio de uma superfície de contato de mancai alinhada de forma oblíqua. Ângulos adequados estão na faixa de 15° a 75°, sendo que 45° é preferido. O efeito da superfície de contato de mancai oblíqua é que o lado de fora dos elementos de amortecimento é submetido não somente a compressão, mas também a cisalhamento, sendo que isto é vantajoso para amortecimento de vibração.
Claims (17)
1. Adaptador de ferramenta que tem um retentor (10), o qual pode ser fixado a uma máquina-ferramenta e que tem um receptor de ferramenta (22), em que uma ferramenta pode ser recebida, em particular uma ferramenta de perfuração, sendo que o receptor de ferramenta (22) é montado sobre o retentor (10) de modo a ser giratório até uma extensão limitada, CARACTERIZADO pelo fato de que o receptor de ferramenta (22) é montado sobre o retentor (10) de modo a ser elasticamente resiliente na direção axial.
2. Adaptador de ferramenta, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos um elemento elástico (40) é fornecido entre o receptor de ferramenta (22) e pelo menos uma face de extremidade do retentor (10), tal que o receptor de ferramenta (22) é recebido no retentor (10) de modo que seja elasticamente resiliente na direção axial.
3. Adaptador de ferramenta, de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o receptor de ferramenta (22) é disposto dentro de uma abertura do retentor (10), cuja abertura é aberta em uma face de extremidade do retentor (10).
4. Adaptador de ferramenta, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o receptor de ferramenta (22) é concretizado como uma bucha, a qual é montada sem folga na abertura do retentor (10).
5. Adaptador de ferramenta, de acordo com a reivindicação 3 ou reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que existe um elemento de travamento (44) fornecido na face de extremidade do retentor (10), o qual pressiona o receptor de ferramenta (22) no interior da abertura.
6. Adaptador de ferramenta, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que existe um anel de mancai (48) disposto entre o elemento de travamento (44) e o elemento elástico (40), por meio do qual a inclinação do elemento elástico (40) pode ser configurada.
7. Adaptador de ferramenta, de acordo com qualquer umas das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que um elemento de transmissão de torque (28) é fornecido, o qual age positivamente entre o receptor de ferramenta (22) e o retentor (10).
8. Adaptador de ferramenta, de acordo com qualquer umas das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que um elemento de amortecimento (34) é fornecido, o qual age na direção circunferencial entre o receptor de ferramenta (22) e o retentor (10).
9. Adaptador de ferramenta, de acordo com a reivindicação 7 e reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de amortecimento (34) circunda o elemento de transmissão de torque (28) na forma de um anel.
10. Adaptador de ferramenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de transmissão de torque (28) é conectado, de modo fixo, ao receptor de ferramenta (22) na direção circunferencial e se projeta no interior de um recorte (16) no retentor (10) cujas dimensões, pelo menos na direção circunferencial, são maiores que as dimensões do elemento de transmissão de torque (28).
11. Adaptador de ferramenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de transmissão de torque (28) é concretizado na forma de uma chaveta.
12. Adaptador de ferramenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de transmissão de torque (28) é posicionado de modo que seja configurável, tal que a inclinação exercida sobre o elemento de amortecimento (34) possa ser alterada.
13. Adaptador de ferramenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de transmissão de torque (28) expande-se para fora de tal forma que possa exercer uma inclinação sobre o elemento de amortecimento (34) na direção radial.
14. Adaptador de ferramenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de transmissão de torque (28) é engatado em um receptor (26) no receptor de ferramenta (22).
15. Adaptador de ferramenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de transmissão de torque (28) é apara-fusado ao receptor de ferramenta (22).
16. Adaptador de ferramenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 15, CARACTERIZADO pelo fato de que uma pluralidade de elementos de transmissão de torque (28) é fornecida, disposta de uma forma distribuída ao redor do eixo geométrico de centro (M) do adaptador de ferramenta (5).
17. Adaptador de ferramenta, de acordo com qualquer umas das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que uma manga (47) é fornecida, a qual circunda o retentor (10) no lado de fora.
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