BR102013008817A2 - Processo e dispositivo para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a trabalhar - Google Patents

Abstract

Resumo patente de invenção: "processo e dispositivo para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a trabalhar". A invenção refere-se a um processo para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a trabalhar (24) por meio de uma ferramenta de acabamento (26), sendo que a superfície da peça a trabalhar (24) é movida em relação a uma superfície ativa da ferramenta de acabamento (26) em uma direção de rotação em torno de um eixo de peça a trabalhar, sendo que ao movimento relativo de superfície de peça a trabalhar (24) e superfície ativa é sobreposto um movimento adicional oscilante em uma direção perpendicular à superfície da peça a trabalhar (24), sendo que uma frequência de oscilação do movimento adicional é mais baixa do que 20khz.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO E DISPOSITIVO PARA TRABALHO DE ACABAMENTO DE UMA SUPER- FÍCIE DE PEÇA A TRABALHAR".

DESCRIÇÃO A invenção refere-se a um processo para trabalho de acabamen- to de uma superfície de peça a trabalhar por meio de uma ferramenta de acabamento, sendo que a superfície da peça a trabalhar é movido em rela- ção a uma superfície ativa da ferramenta de acabamento, em uma direção de rotação em tono do eixo da peça a trabalhar, sendo que ao movimento relativo de superfície de peça a trabalhar e superfície ativa é sobreposto um movimento adicional oscilante em uma direção perpendicular à superfície da peça a trabalhar.

Do projeto "Superfinishing assistida por ultrassom de componen- tes de precisão cilíndricos" (SoFi - Sonic Finish)" é conhecida uma tecnolo- gia híbrida, na qual para o trabalho finíssimo de uma peça a trabalhar, um processo de acabamento convencional é combinado com um trabalho por ultrassom. O processo de acabamento convencional compreende um movi- mento rotativo da peça a trabalhar em relação à ferramenta de acabamento, bem como um movimento relativo oscilante, de baixa frequência, de peça a trabalhar e ferramenta de acabamento em uma direção paralela a um eixo de rotação da peça a trabalhar. O trabalho de ultrassom compreende um movimento radial da ferramenta de acabamento em relação à peça a traba- lhar, que oscila com a frequência de ultrassom.

Constatou-se que, na prática, a tecnologia híbrida descrita acima é problemática. Por exemplo, as cargas que atuam sobre as ferramentas de acabamento são de tal modo altas que as mesmas precisam ser trocadas depois de um tempo relativamente curto. Além disso, é formado um alto ní- vel de ruído, de modo que são necessárias medidas complexas de proteção acústica. Além disso, por nebulização de agentes refrigerantes ou lubrifican- tes podem formar aerossóis, que no caso mais desfavorável dão margem a um risco de explosão. Finalmente, para produção de um movimento da fer- ramenta de acabamento com frequência de ultrassom, é necessário um a- cionamento complexo com um sonotrodo, que, em cada caso, só pode ser projetado para uma determinada frequência de ultrassom e para uma deter- minada massa da ferramenta de acabamento.

Partindo disso, a presente invenção tem por base a tarefa de in- dicar um processo otimizado para trabalho de acabamento de uma superfí- cie de peça a trabalhar.

Essa tarefa é solucionada de acordo com a invenção em um processo da espécie citada inicialmente pelo fato de que uma frequência de oscilação do movimento adicional é mais baixa do que 20 kHz.

No processo de acordo com a invenção, a superfície ativa da fer- ramenta de acabamento é movida periodicamente em direção à superfície da peça a trabalhar e no sentido contrário à mesma. Desse modo, ocorre um trabalho "à maneira de martelo11 na superfície da peça a trabalhar e uma mu- dança correspondente à frequência de oscilação entre um contato da super- fície ativa e da superfície da peça a trabalhar com força de compressão mais alta e força de compressão mais baixa (sendo que também é possível um "levantamento" da superfície ativa da superfície da peça a trabalhar). O movimento da superfície ativa da ferramenta de acabamento dá-se ao longo de um eixo de movimento adicional, que está alinhado per- pendicularmente em relação à superfície da peça a trabalhar a ser trabalha- da. A frequência de oscilação do movimento adicionalmente fica no âmbito de som baixo. Ela é mais baixa do que 20 kHz, de preferência, mais baixa do que16 kHz e, especialmente, mais baixa doquel kHz. O trabalho "à maneira de martelo" da superfície da peça a traba- lhar tem a vantagem de que os componentes ativos da superfície ativa, por- tanto, os grãos cortantes, penetram mais profundamente no material da peça a trabalhar do que é possível em um trabalho de acabamento convencional.

Com isso, o volume de levantamento de aparas no tempo ou a eficiência da remoção estão aumentados em comparação com um trabalho de acabamen- to convencional. O trabalho "à maneira de martelo" da superfície da peça a traba- lhar tem a outra vantagem de que os componentes ativos da superfície ativa, portanto, os grãos cortantes, estão expostos brevemente a uma carga de pressão mais alta. Desse modo, pode ser assistida uma formação de lascas, com o que resulta um efeito de autoafiamento, que, por sua vez, contribui para um aumento da quantidade de remoção de material. O movimento adicional de acordo com a invenção está associa- do, além disso, a uma interrupção periódica do corte ou da formação de apa- ras e, desse modo, causa uma estrutura de esmerilhamento interrompida.

Em um trabalho de acabamento clássico, são formadas reentrâncias à ma- neira de estrias, contínuas, que descarregam um agente refrigerante ou lu- brificante usado durante o trabalho de superfície da peça a trabalhar. A interrupção da estrutura de esmerilhamento tem como conse- quência o fato de que uma proporção maior de agente refrigerante ou lubrifi- cante permanece na superfície da peça a trabalhar a ser trabalhada. Isso possibilita uma melhor penetração da superfície ativa da ferramenta de aca- bamento na superfície da peça a trabalhar a ser trabalhada. Pelo levanta- mento periódico da ferramenta de acabamento, isto é, pela separação perió- dica da superfície ativa da ferramenta de acabamento e da superfície da pe- ça a trabalhar, o lubrificante de refrigeração pode chegar melhor à zona de contato e material removido pode ser lavado ou removido mais eficientemen- te. Além disso, a energia cinética introduzida no âmbito do movimento adi- cional na ferramenta de acabamento, promove a limpeza da ferramenta de acabamento de material de abrasão depositado junto a ou dentro da superfí- cie ativa. No total, é obtido um aperfeiçoamento considerável do comporta- mento de corte dos componente ativos da ferramenta de acabamento.

Além disso, o contato de pressão periódico da superfície ativa com a superfície da peça a trabalhar causa um aumento das tensões pró- prias da pressão nas seções próximas à superfície da peça a trabalhar, de modo que pode ser aumentada a resistência permanente da peça a traba- lhar por exemplo, de uma peça de um mancai e rolamentos ou de um eixo de manivela). O aumento da tensão própria de pressão causado pelo trabalho adicional na superfície da peça a trabalhar, de camadas próximas à superfí- cie da peça a trabalhar, causa uma redução do efeito de entalhe e uma re- dução das tensões de tração, que ocorrem em uma pressão de Hertz. Tam- bém com isso aumenta a vida útil das peças a trabalhar trabalhadas de a- cordo com a invenção.

Finalmente, a interrupção da estrutura de esmerilhamento expli- cada acima tem a vantagem de que em uma peça a trabalhar acabada pode ser consideravelmente reduzido um efeito de drenagem. Isso é particular- mente vantajoso quando no caso da peça a trabalhar tratar-se de um anel de mancai. Um rolamento de um corpo de rolamento sobre uma superfície de mancai do anel de mancai não leva mais então ao fato de lubrificante ser deslocado. Vantagens correspondentes resultam para mancais corrediços hidrodinâmicos, nos quase está garantida uma melhor permanência do lubri- ficante (particularmente óleo). É preferível quando a frequência de oscilação do movimento a- dicional é mais alta do que aproximadamente 50 Hz, especialmente, mais alta do que aproximadamente 100 Hz. Especialmente, é preferido um âmbito de frequência de oscilação de entre aproximadamente 100 Hz e aproxima- damentel kHz, por exemplo, uma frequência de oscilação de 200 Hz. Nesse caso, trata-se, particularmente, da frequência de movimento da superfície ativa da ferramenta de acabamento ao longo do eixo de movimento adicio- nal. Os movimentos no âmbito de frequência citado podem ser bem contro- lados; ao mesmo tempo, podem ser obtidas as vantagens descritas acima sob referência ao trabalho "à maneira de martelo" da superfície da ferramen- ta a trabalhar.

Uma amplitude do movimento adicional pode perfazer, por e- xemplo, apenas 0,1 a 5 micrômetros. Mas, para obter um nítido aumento de uma quantidade de remoção de material, é proposto que uma amplitude do movimento adicional (corresponde à metade do curso da superfície ativa) perfaça pelo menos aproximadamente 5 micrômetros. Desse modo, para um tamanho de grão típico do material de acabamento (cerca de 10 micrôme- tros), um grão pode penetrar no material da peça a trabalhar com toda sua extensão.

Uma amplitude do movimento adicional pode perfazer, por e- xemplo, 0,2até vários milímetros. Para um controle o melhor possível do processo de acabamento, porém, é vantajoso quando uma amplitude do movimento adicional perfaz, no máximo, aproximadamente 200 micrômetros (um valor de amplitude vantajoso perfaz 50 micrômetros). Desse modo, tam- bém pode ser impedido que os efeitos em si vantajosos do processo de a- cordo com a invenção não fiquem associados a uma deterioração da macro- geometria da peça a trabalhar a ser trabalhada. Um valor vantajoso para a amplitude do movimento adicional perfaz 100 micrômetros.

Em uma modalidade particularmente preferida da invenção está previsto que a superfície da peça a trabalhar e a superfície ativa não são movidas uma à outra em uma direção paralela ao eixo da peça a trabalhar.

Nesse caso, portanto, é dispensado, expressamente, um movimento relativo em uma direção paralela ao eixo de peça a trabalhar, usado em um proces- so de acabamento convencional. O movimento relativo da superfície de peça a trabalhar e superfície ativa baseia-se, então, exclusivamente na rotação da superfície da peça a trabalharem torno do eixo da peça a trabalhar e no mo- vimento da superfície ativada da ferramenta de acabamento em uma direção perpendicular à superfície da peça a trabalhar. Isso tem a vantagem de que pode ser dispensado um acionamento comparativamente complexo para o movimento de oscilação da ferramenta de acabamento e/ou da peça a traba- lhar em uma direção paralela ao eixo da peça a trabalhar, mas, não obstan- te, para uma pluralidade de casos de aplicação pode ser obtida uma quanti- dade de remoção de material suficientemente alta.

Também é possível trabalhar uma superfície de peça a trabalhar primeiramente por meio do processo de acordo com a invenção (portanto, com movimento rotativo da peça a trabalhar e com movimento adicional, perpendicularmente à superfície da peça a trabalhar e, opcionalmente, adi- cionalmente, com movimento de oscilação paralelamente ao eixo da peça a trabalhar), para obter uma alta quantidade de remoção de material e dotar a ferramenta de uma estrutura básica e de tensões próprias de pressão mais altas. Subsequentemente a esse trabalho, a peça a trabalhar pode então ser trabalhada adicionalmente por meio de um processo de acabamento con- vencional (portanto, com movimento rotativo da peça a trabalhar e sem mo- vimento adicional perpendicularmente à superfície de ferramenta a trabalhar e com movimento de oscilação paralelamente ao eixo de peça a trabalhar), para produzir uma superfície de peça a trabalhar particularmente fina.

Para o caso de estar previsto um acionamento de oscilação cita- do acima, para geração de um movimento relativo em uma direção paralela ao eixo de peça a trabalhar, é preferido quando a frequência de oscilação do movimento de vaivém na direção paralela ao eixo de peça a trabalhar perfaz, no máximo, aproximadamente 1 Hz.

Para o caso de estar previsto um acionamento de oscilação cita- do acima, para geração de um movimento relativo em uma direção paralela ao eixo de peça a trabalhar, é preferido quando a frequência de oscilação do movimento de vaivém na direção paralela ao eixo de peça a trabalhar perfaz, no máximo, aproximadamente 50 Hz.

Para uma ferramenta de acabamento, na forma de uma correia de acabamento, frequências de oscilação preferidas (na direção paralela ao eixo da peça a trabalhar) perfazem entre 1 e 21,67 Hz, de preferência 5 Hz.

Para uma ferramenta de acabamento na forma de uma fita de acabamento, frequências de oscilação preferidas (na direção paralela ao eixo de peça a trabalhar) perfazem entre 5 e 50 H, de preferência, 33, 33 Hz.

De modo vantajoso, a frequência de oscilação do movimento a- dicional é mais alta por um fator de 1 a 1000, particularmente por um fator de 6 a 40, do que a frequência de oscilação do movimento de vaivém na dire- ção paralela ao eixo de peça a trabalhar. Essas relações de frequência cau- sam uma combinação ótima de uma alta quantidade de remoção de materi- al, um aumento da tensão própria de pressão de camadas da peça a traba- lhar próximas à superfície e um efeito de drenagem reduzido em compara- ção com uma estrutura de esmerilhamento cruzada convencional. É preferível, ainda, quando uma amplitude de um movimento de vaivém na direção paralela ao eixo da peça a trabalhar (corresponde à me- tade do curso total) perfaz entre aproximadamente 0,1 mm e aproximada- mente 3 mm. Esse âmbito de amplitude contribui para uma quantidade de remoção de material mais alta, a, simultaneamente, uma alta precisão de medidas da peça a trabalhar a ser trabalhada. Uma amplitude preferida para uma ferramenta de acabamento na forma de uma fita de acabamento perfaz 0,5 mm, para uma ferramenta de acabamento na forma de uma pedra de acabamento, pelo menos 0,5 mm, de preferência, 1 mm.

De modo vantajoso, a amplitude do movimento adicional é me- nor pro um fator de 5 a 600, particularmente, por um fato de 10â 20, do que a amplitude do movimento de vaivém na direção paralela ao eixo das peça a trabalhar. Essas relações de amplitude causam uma combinação ótima de alta quantidade de remoção de material, um aumento da tensão própria da pressão de camadas da peça a trabalhar próximas à superfície e um efeito de drenagem reduzido em comparação com uma estrutura de esmerilha- mento cruzado convencional.

Também pode ser vantajoso quando a amplitude do movimento adicional é menor por um fator de 1 a 5 do que a amplitude do movimento de vaivém na direção paralela ao eixo da peça a trabalhar. Esses fatores são particularmente bem apropriados, por exemplo, quando deve ser trabalhada uma superfície de peça a trabalhar limitada lateralmente (por exemplo, o mancai de biela de um eixo de manivela), que só é minimamente mais larga do que a ferramenta de acabamento. Em casos extremos, podem até mes- mo ser apropriados fatores de 0,5 a 1 (relação da amplitude do movimento adicional para a amplitude do movimento de vaivém na direção paralela ao eixo da peça a trabalhar) ou fatores ainda menores. A invenção refere-se, ainda, a um dispositivo para trabalho de acabamento de uma superfície de peça trabalhar por meio de uma ferramen- ta de acabamento, com um dispositivo de acionamento rotativo para geração de um movimento rotativo da superfície da peça a trabalhar em relação a uma superfície ativa da ferramenta de acabamento em uma direção de rota- ção em torno de um eixo da peça a trabalhar, sendo que para sobreposição do movimento relativo da superfície de peça a trabalhar e superfície ativa, está previsto um acionamento adicional para produção e um movimento adi- cional oscilante em uma direção perpendicular à superfície da peça a traba- lhar, A invenção tem por base a outra tarefa de indicar um dispositivo otimizado para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a traba- lhar.

Essa tarefa é solucionada de acordo com a invenção em um dispositivo citado acima pelo fato de que o acionamento adicional está for- mado para produção e uma frequência de oscilação, que é mais baixa do que 20 kHz.

Vantagens e configurações do dispositivo de acordo com a in- venção já foram explicadas, em parte, acima, em conexão com as vantagens e configurações do processo de acordo com a invenção. A esse respeito faz- se referência à descrição acima.

De modo vantajoso, o acionamento adicional compreende um piezativador. Esse ativador é particularmente bem apropriado para produção e um movimento oscilante de uma superfície ativa de uma ferramenta de acabamento.

Entende-se que em vez de um piezativador, também podem ser usados outros ativadores, por exemplo, acionamentos hidráulicos, pneumáti- cos ou elétricos ou também acionamentos baseados em estrição magnética.

No uso de um piezativador, para uma estrutura construtivamente simples, é preferido quando o piezativador está alinhado ao longo de um eixo de movimento adicional, particularmente, compreende elementos piezo empilhados ao longo do eixo de movimento adicional.

De modo vantajoso, o ativador piezo e a ferramenta de acaba- mento estão diretamente acoplados em movimento um com o outro, de mo- do que um movimento do ativador piezo ao longo do eixo de movimento adi- cional é idêntico a um movimento da superfície ativa ao longo do eixo de movimento adicional. Isso significa que uma expansão dos piezelementos na direção paralela ao eixo de movimento adicional é multiplicada diretamente para um movimento correspondente da superfície ativa da ferramenta de acabamento, portanto, ocorre uma "multiplicação de 1:1" e nenhuma multi- plicação ou desmultiplicação por meio de uma engrenagem.

Alternativamente a isso, também podem ser usados dispositivos de engrenagens, por exemplo, alavancas, que multiplicam um movimento do piezativador para um movimento (de preferência, maior) da superfície ativa da ferramenta de acabamento.

Para uma transmissão particularmente simples do movimento do iezativador sobre a ferramenta de acabamento, é proposto que uma superfí- cie de acionamento do piezativador e a ferramenta de acabamento estejam conectadas rigidamente uma com a outra.

Alternativamente a isso, o piezativador apresenta uma superfície de transmissão de força para transmissão de uma força de pressão gerada pelo piezativador sobre uma superfície de recepção de força da ferramenta de acabamento. Isso possibilita uma transmissão "à maneira de haste de impulso" de forças dirigidas em direção à peça a trabalhar. Um movimento em sentido contrário da ferramenta de acabamento pode ser gerado, por exemplo, por uma restauração elástica de um porta-ferramenta de acaba- mento ou também por molas adicionais.

No âmbito da invenção é possível que a ferramenta de acaba- mento esteja formada na forma de uma pedra de acabamento.

No âmbito da invenção é possível que a ferramenta de acaba- mento esteja formada na forma de uma fita de acabamento. Para esse caso, é preferível quando para compressão da fita de acabamento contra a super- fície da peça a trabalhar esteja prevista uma concha de compressão, que apresenta uma superfície de compressão ativa transversalmente à direção de extensão da fita de acabamento, sendo que pelo menos uma parte da superfície de compressão está formada por uma seção de compressão, que é móvel ao longo de um eixo de movimento adicional em relação a uma se- ção de concha estacionária. Essa concha de compressão possibilita uma guia e posicionamento definidos da fita de acabamento e, ao mesmo tempo, a possibilidade de trabalhar "à maneira de martelo" uma superfície da peça a trabalhar na região da seção de compressão.

Em uma modalidade particularmente preferida da invenção está previsto que a seção de compressão e a seção de concha estacionária este- jam formadas em uma peça e conectadas uma à outra através de umas se- ção de conexão, sendo que a seção de conexão está formada de tal modo que forças de acionamento do acionamento adicional causam um movimen- to da seção de compressão ao longo do eixo de movimento adicional. Desse modo, as superfícies voltadas para a peça a trabalhar da seção de compres- são e da seção de concha estacionária pode ser produzidas em um curso de trabalho e, assim ser produzidas de modo exatamente ajustado geometrica- mente uma à outra. Ao mesmo tempo, é possível poder posicionar a seção de compressão e a seção de concha estacionária com alta precisão uma em relação à outra, uma vez que um movimento relativo entre essas seções o- corre apenas por uma deformação (elástica) da seção de conexão, partindo de uma posição inicial não deformada.

Em uma modalidade da invenção, está previsto um acionamento de oscilação para geração de um movimento de vaivém de superfície de pe- ça a trabalhar e superfície ativa, em uma direção paralela ao eixo da peça a trabalhar.

Em uma modalidade alternativa da invenção, expressamente não está previsto um acionamento de oscilação, para produção e um movi- mento de vaivém relativo de superfície de peça a trabalhar e superfície ativa em uma direção paralela ao eixo de peça a trabalhar.

Outras características e vantagens da invenção são objeto da descrição abaixo e da representação em desenhos de exemplos de modali- dade preferidos.

Nos desenhos mostram: Figura 1 uma vista lateral de uma modalidade de um dispositivo para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a trabalhar;

Figura 2 um detalhe designado com II na Figura 1em represen- tação ampliada;

Figura 3 uma vista dianteira do detalhe de acordo com a Figura 2;

Figura 4 um detalhe correspondente à Figura 2 de uma outra modalidade de um dispositivo para trabalho de acabamento de uma superfí- cie de peça a trabalhar;

Figura 5 uma vista correspondente à Figura 3 do detalhe de a- cordo com a Figura 4;

Figura 6 uma vista esquemática de uma superfície de peça a trabalhar produzida com um processo de acabamento convencional;

Figura 7 uma vista esquemática de uma superfície de peça a trabalhar produzida por meio de um processo de acordo com a invenção;

Figura 8 uma vista em perspectiva de uma outra modalidade de um dispositivo para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a trabalhar;

Figura 9 uma vista em perspectiva de uma outra modalidade de um dispositivo para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a trabalhar;

Figura 10 uma vista lateral de uma parte do dispositivo designa- da com VI, VII nas Figuras 8 e 9, Figura 11 um detalhe designado com XI na Figura 10 em repre- sentação ampliada;

Figuras 12 a 16 vistas laterais de modalidades de conchas de compressão para uso em dispositivos de acordo com as figuras 8 a 11;

Figura 17 uma vista lateral de uma modalidade de um dispositivo para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a trabalhar;

Figura 18 uma vista de cima de uma outra modalidade de um dispositivo para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a traba- lhar;

Fig. 19 uma vista lateral do dispositivo de acordo com a Figura 18;

Figura 20 uma vista esquemática de uma superfície de peça a trabalhar produzida por meio dos dispositivos de acordo com as Figuras 17 a 19.

Na Figura 1 um dispositivo para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a trabalhar está designado, no total, com o sinal de refe- rência 10. O dispositivo 10 compreende uma armação de máquina 12 para instalação do dispositivo 10 sobre uma superfície de instalação 14. Na ar- mação está previsto um receptáculo de peça a trabalhar 16, para recepção de uma peça a trabalhar 18 a ser trabalhada para acabamento. A peça a trabalhar 18 apresenta um eixo de peça a trabalhar 20 central. No caso da peça a trabalhar 18, trata-se, por exemplo, de um anel de mancai. O dispositivo 10 compreende um dispositivo de acionamento ro- tativo 22, para o acionamento rotativo da peça a trabalhar 18 retida no re- ceptáculo de peça a trabalhar 16 em torno do eixo de peça a trabalhar 20. O eixo de peça a trabalhar 20 estende-se coaxialmente ao eixo de rotação do dispositivo de acionamento rotativo 22. A peça a trabalhar 18 apresenta uma superfície de peça a traba- lhar 24, que se estende, particularmente, concentricamente ao eixo de peça a trabalhar 20, que é trabalhada para acabamento com uma ferramenta de acabamento 26 descrita a seguir, No caso da ferramenta de acabamento 26 trata-se, por exemplo, de uma pedra de acabamento 28. A ferramenta de acabamento 26 está montada em um porta-ferramenta de acabamento 30 e pode ser acionada de modo oscilante ao longo de um eixo de movimento adicional 32 (compare a Figura 2) em relação ao porta-ferramenta de acabamento 30. . Desse modo, uma superfície ativa 34 da ferramenta de acabamento 26 voltada para a su- perfície da peça a trabalhar 24 é movida em direção à superfície da peça a trabalhar 24 e em sentido contrário à mesma.

Para produção do movimento da ferramenta de acabamento 26, o dispositivo 10 compreende um acionamento adicional 36, particularmente na forma de um piezativador 38. O acionamento adicional 36 gera um movi- mento oscilante da superfície ativa 34 ao longo do eixo de movimento adi- cional 32.

Para o acoplamento de movimento do acionamento adicional 36 e da ferramenta de acabamento 26, está previsto, por exemplo, um elemento de transmissão 40,que está conectado com um mecanismo de fixação 42. O mecanismo de fixação 42 compreende, por exemplo, uma luva 44, que está solicitada com movimento por meio do elemento de transmis- são 40 pelo acionamento adicional 3. A luva 44 está recebida de modo des- locável ao longo do eixo de movimento adicional 32 em uma carcaça 46 do porta-ferramenta de acabamento 30. O dispositivo de fixação 42 compreende, ainda, um elemento de fixação 48, que está conectado com a luva 44 por meio de uma conexão por parafuso, de modo que a pedra de acabamento 28 pode ser fixada por meio do elemento de fixação 48 e da luva 44. O porta-ferramenta de acabamento 30 pode ser posicionado por meio de um dispositivo de posicionamento 50 ao longo de um eixo de posi- cionamento 52 em relação à armação 12 (compare a Figura 1). O eixo de posicionamento 52 estende-se paralelamente ao eixo da peça a trabalhar 20. O dispositivo de posicionamento 50 compreende um suporte 54 móvel na armação 12 ao longo de um eixo de avanço 53, no qual está montada uma corrediça 56 acionada de modo móvel ao longo do eixo de posiciona- mento 52. A corrediça 56 e o porta-ferramenta de acabamento 30 estão conectados de tal modo um com o outro, que o porta-ferramenta de acaba- mento 30 pode ser posicionado em direção perpendicular ao eixo de peça a trabalhar 20 em relação à corrediça 56. Para esse fim, está prevista uma guia de ferramenta de acabamento 57 por meio da qual o porta-ferramenta de acabamento 30 pode ser posicionado paralelamente a um eixo de avanço 59. Isso possibilita uma compensação de desgaste da feramente de acaba- mento 26 e um manuseio simples da ferramenta de acabamento 26 no âmbi- to de processos de instalação ou troca de ferramentas. A corrediça 56 e o porta-ferramenta de acabamento 30 podem estar conectados de tal modo um com o outro que o porta-ferramenta de acabamento 30 não é móvel em relação à corrediça 56 na direção paralela ao eixo de peça a trabalhar 20. O acionamento de oscilação 58 apresenta, por exemplo, um ex- cêntrico 60 em si conhecido e, portanto, não explicado mais detalhadamen- te, que é acionamento de modo rotativo em torno de um eixo de excêntrico 62 e produz um movimento de oscilação de um elemento movido 66 desig- nado com seta dupla 64. O elemento movido 66 está conectado fixamente com o porta-ferramenta de acabamento 30, de modo que um movimento de oscilação do elemento movido 66 é transmitido ao porta-ferramenta de aca- bamento 30, e, portanto, também à ferramenta de acabamento 26.

Alternativamente a um mancai deslizante (hidrodinâmico ou hi- drostático) representado nas Figuras 2 e 3, da luva 44 na carcaça 46, tam- bém o dispositivo de fixação 42 pode estar montado na carcaça 46 por meio de pelo menos uma guia de rolamento linear.

Uma outra possiblidade consiste em montar de modo móvel o dispositivo de fixação 42 por meio de pelo menos um elemento de membra- na 68 em relação à carcaça 46 do porta-ferramenta de acabamento 30 (comparar as Figuras 4 e 5). O elemento de membrana 68 estende-se, de preferência, em uma direção perpendicular ao eixo de movimento adicional 32. De preferência, o elemento de membrana 68 está formado na forma de um disco anular, que radialmente por fora está conectado com a carcaça 46 e radialmente por dentro, com a luva 44.

De preferência, estão previstos dois elementos de membrana 68, que estão dispostos com relação ao eixo de movimento adicional 32 em lados afastados um do outro da luva 44.

Quando a peça a trabalhar 18 é trabalhada por meio de um pro- cesso de acabamento convencional, não ocorre nenhum movimento da su- perfície ativa 34 ao longo do eixo de movimento adicional 32. Nesse proces- so convencional, um movimento relativo entre superfície de peça a trabalhar 24 e superfície ativa 34 está composto por um movimento rotativo da super- fície de peça a trabalhar 24 em torno do eixo de peça a trabalhar 20 e um movimento de oscilação 64 da superfície ativa 34 paralelo ao eixo de peça a trabalhar 20. Desse modo, resulta uma estrutura de esmerilhamento cruzado 70 característica para o processo de acabamento convencional, que está representada esquematicamente na Figura 6. A estrutura de esmerilhamento cruzada 70 compreende uma pluralidade de ranhuras 72, substancialmente paralelas umas às outras pelo menos em regiões parciais, em cada caso contínuas, e, cruzando-se com as mesmas, também ranhuras 74 contínuas. A continuidade das ranhuras 72 e 74 faz com que as ranhuras 72 e 74 este- jam conectadas umas às outras de modo eficiente para fluidos em pontos de cruzamento 76. Desse modo, em um processo de acabamento convencional resulta um efeito de drenagem aumentado, no qual agentes refrigerantes ou lubrificantes são descarregados precocemente e, portanto, precisam ser postos à disposição de novo, continuamente, em quantidades comparativa- mente grandes.

Quando o movimento relativo entre peça a trabalhar 18 e ferra- menta de acabamento 26 descrito acima sob referência à Figura 6 é sobre- posto por um outro movimento, a saber, o movimento adicional da ferramen- ta de acabamento 26 ao longo do eixo de movimento adicional32, é formada uma estrutura de superfície 78 representada na Figura 7.

Também a estrutura de superfície 78 compreende ranhuras 80 e 82 estendidas angularmente umas ás outras. As ranhuras 80 e 82, porém, não são contínuas, mas apresentam interrupções 84, de modo que são for- madas seções de ranhuras 86 separadas umas da outras. As seções de ra- nhura 86 servem como espaço de armazenamento para agentes refrigeran- tes e lubrificantes, que, diferentemente da estrutura de esmerilhamento cru- zada 70 de acordo com a Figura 6, não são descarregados precocemente.

Desse modo, pode ser obtido não só um aperfeiçoamento da refrigeração e lubrificação da ferramenta de acabamento 26, mas, particularmente também uma redução do efeito de drenagem da superfície de peça a trabalhar 24 no uso da peça a trabalhar 18.

Nas Figuras 8 a 11 estão representadas outras modalidades de dispositivos 10 ara o trabalho de acabamento de uma superfície de peça a trabalhar 24. Esses dispositivos 10 compreendem uma ferramenta de aca- bamento 26 na forma de uma fita de acabamento 88 (compare a Figura 10). O dispositivo 10 de acordo com a Figura 8 compreende uma ar- mação 12, que pode ser instalada sobre uma superfície de instalação 14. A armação 12 serve para disposição de um acionamento de oscilação desig- nado, no total, com o sinal de referência 58, por meio do qual pode ser pro- duzido um movimento de oscilação designado com a seta dupla 64 de um receptáculo de peça a trabalhar 16 e de uma peça a trabalhar 18. Esse mo- vimento de oscilação está alinhado paralelamente a um eixo de peça a tra- balhar 20 da peça a trabalhar 18. O receptáculo de peça a trabalhar 16 é parte do dispositivo de acionamento rotativo 22, por meio do qual a peça a trabalhar 18 pode ser acionada de modo rotativo em torno do eixo da peça a trabalhar 20. O dis- positivo de acionamento rotativo 22 compreende um cabeçote fixo 90 e um cabeçote corrediço 92. Na modalidade representada na Figura 8 o cabeçote fixo 90 e o cabeçote corrediço 92estão montados em um elemento movido 66 do acionamento de oscilação 58.

No dispositivo 10 representado na Figura 9 não está previsto um acionamento de oscilação 58. O cabeçote fixo 90 e o cabeçote corrediço 92 estão montados diretamente na armação 12 do dispositivo 10.

Com exceção da diferença descrita acima (acionamento de osci- lação 58 existente ou não existente), os dispositivos 10 das Figuras 8 e 9 apresentam uma estrutura idêntica. Portanto, a descrição abaixo refere-se tanto ao dispositivo 10 da Figura 8 como também ao dispositivo 10 de acor- do com a Figura 9.

Na superfície da peça a trabalhar 24 a ser trabalhada da peça a trabalhar 18, trata-se, por exemplo, de uma superfície de mancai de biela disposta de modo radialmente deslocado ao eixo de peça a trabalhar 20 de um eixo de manivela. Devido a isso, essa superfície de peça a trabalhar 24 move-se circularmente em torno do eixo de peça a trabalhar 20. Portanto, é necessário que também a ferramenta de acabamento 26 possa acompanhar esse movimento da superfície da peça a trabalhar 24.

Portanto, para apoio da ferramenta de acabamento 26 está pre- visto um dispositivo de mancai 94 para apoio na armação 12,que apresenta dois graus de libertação e que possibilita um movimento da ferramenta de acabamento 26 dentro de um plano perpendicular ao eixo de peça a traba- lhar 20. O dispositivo de mancai 94 compreende uma ptegiratória96, que está retida de modo giratório por meio de um mancai giratório 98 em torno de um eixo giratório 100 em uma parte de armação 102 da armação12. O eixo giratóriolOO estende-se paralelamente ao eixo d peça a trabalhar 20. A parte giratória 96 serve para disposição de pelo menos uma guia linear 104 (compare a Figura 10), por meio da qual uma parte de man- cai 106 está montada de modo deslocável ao longo de um eixo de guia 108 da guia linear 104 em relação à parte giratória 96. A parte de mancai 106 estende-se substancialmente dentro de um plano estendido perpendicularmente ao eixo da peça a trabalhar 20. A parte de mancai 106 apresenta uma abertura 108, que está traspassada pelo mancai giratório 98. A parte de mancai 106 apresenta uma extremidade de parte de mancai 110 voltada para a peça a trabalhar 18, para disposição de um dis- positivo de compressão 112. O dispositivo de compressão 112 compreende pelo menos dois braços de tenazes 114. Os braços de tenazes 114 são deslocáveis em rela- ção da parte de mancai 106 em torno de eixos giratórios de braços de tena- zes 116 (compare a Figura 10). Os eixos giratórios dos braços de tenazes 116 estendem-se paralelamente ao eixo giratório 100 da parte giratória 96.

Os braços de tenazes 114 apresentam em sua extremidade vol- tada para a peça a trabalhar 18 uma unidade 118, que subsequentemente ainda é explicada mais detalhadamente sob referência à Figura 11.

Para produção de uma força de compressão, está previsto um acionamento de compressão 119 em si conhecido e, portanto, não explicado mais detalhadamente, que solicita as unidades 118 dos braços de tenazes 114 com forças 120 que atuam em direção à peça a trabalhar 18.

As unidades118 apresentam um suportei 22 fixamente conecta- do com os braços de tenazes 114, que serve para disposição de um disposi- tivo de aperto para a fita de acabamento 88. O dispositivo 10 compreende um acionamento adicional 36 na forma de um piezativador 38. O piezativador 38 apresenta uma pluralidade de piezelementos empilhados um sobre o outro ("stack") ao longo do eixo de movi O acionamento adicional 36 está conectado fixamente com uma carcaça de acionamento 126 com o braço de tenaz 114. Em um lado anterior 128, o piezativador 38 está conectado com um elemento de transmissão de exerce uma força de pressão sobre uma superfície de recepção de força 134 de um elemento de acionamento 136. A superfície de transmissão de força 132 e a superfície de recepção de força 134 também podem estar conecta- das fixamente uma com a outra, de modo que também forças de tração po- dem ser transmitidas do piezativador 38 ao elemento movido 136.

Para compressão da fita de acabamento 88 na superfície da pe- ça a trabalhar 24, as unidades 118 compreendem, em cada caso, uma con- cha de compressão 138, que apresentam, em cada caso, uma superfície de compressão 140 curvada.

As conchas de compressão 138 compreendem uma seção de concha 142 estacionária, que está conectada, por exemplo, por meio de uma união por parafuso 144 fixamente com o braço de tenaz 114. A seção de concha 142 estacionária serve para disposição de uma seção de com- pressão 146, que é móvel em relação à seção de concha 142 estacionária, mais precisamente, ao longo do eixo de movimento adicional 32. A seção de compressão 146 apresenta uma superfície curvada 148, que forma uma parte da superfície de compressão 140 (a outra parte da superfície de compressão 140 está formada pela seção de concha 142 esta- cionária). A seção de compressão 146 está formada em uma peça com a seção de concha 142 estacionária e está conectada com a mesma através de pelo menos uma seção de conexão150.

Por exemplo, a seção de conexão 150 está formada na forma de uma nervura fina 152, que se estende transversalmente, particularmente perpendicularmente, ao eixo de movimento adicional 32. A seção de com- pressão 146 está conectada rigidamente com o elemento movido 136, de modo que uma expansão do piezativador 38 atua através da superfície de transmissão de força 132 sobre a superfície de recepção de força 134 e por meio do elemento movido 136 é transmitida diretamente em um movimento da seção de comrpessão146 e, portanto, da superfície curvada 148.

Sob referência às Figuras 12 a 16, são descritas a seguir diver- sas modalidades de conchas de compressão 138. Na concha de compres- são 138 de acordo com a Figura 11, a superfície curvada 148, formada por meio da seção de compressão 146, é comparativamente curta vista na dire- ção de extensão da fita de acabamento, de modo que a superfície curvada 148 é menor do que a metade de toda a superfície de compressão140.

Na modalidade de uma concha de compressão 138 representa- da na Figura 12, a seção de compressão 146 está ampliada, de modo que a superfície curvada 148 formada pela seção de compressão 146 é maior do que a metade de toda a superfície de compressão 140. A particularidade da concha de compressão 138 representada na Figura 13 conste no fato de que a seção de conexão 150, na forma de uma nervura de parede fina, também forma com uma superfície 154 uma parte da superfície de compressão 140. Portanto, a superfície de compres- são 140 está composta por uma superfície curvada 148, que é formada pela seção de conexão 146, pelo menos uma superfície parcial 154, que é forma- da por uma ou mais das seções de conexão 152 e, opcionalmente, por uma superfície parcial adicional 156, que é formada pela seção de concha 142 estacionária.

No caso extremo, toda a superfície de compressão 140 pode es- tar formada pela seção de compressão 146; isso está representado na Figu- ra 14.

Nas modalidades de conchas de compressão 138 representadas nas Figuras 15 e 16, a superfície de compressão 140 também está formada totalmente pela superfície curvada 148da seção de compressão 146. Adicio- nalmente, a seção de concha 142 estacionária apresenta braços 158, que em suas extremidades livres estão dotados de elementos de compressão 160, por exemplo na forma de rolos de compressão. Os elementos de com- pressão 160 servem para apoio sobre a peça a trabalhar, de modo que a superfície da peça a trabalhar 24 a ser trabalhada pode ser posicionada exa- tamente em relação à superfície de compressão 140.

Quando as forças 120são introduzidas na peça a trabalhar 18 a- través dos elementos de compressão 160, uma região a ser trabalhada "à maneira de martelo" da superfície da peça a trabalhar 24 permanece não influenciada pelas forças 120. As forças 120 geradas por meio do aciona- mento de compressão 119 e as forças de trabalho de superfície geradas por meio do piezativador 38 podem, portanto, ser ajustadas independentemente uma da outra. É possível que os elementos de compressão 160 atuem, subs- tancialmente, na direção paralela das forças 120 (compare a Figura 10), tal como é o caso na modalidade representada na Figura 15.

Mas, também é possível que os elementos de compressão 160atuem, substancialmente, transversalmente à direção das forças 120 (compare a Figura 10), tal como é o caso na modalidade de acordo com a figura 16.

Nas Figuras 17 a 19, estão representadas modalidades de dis- positivos 10 para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a tra- balhar 24, nas quais um eixo de movimento adicional 32 não se estende perpendicularmente a uma superfície de peça a trabalhar 24 a ser trabalha- da, mas paralelamente à mesma (compare a Figura 17) ou tangencialmente à mesma (compare a Figura 18).

No dispositivo 10dac a Figura 17, a um movimento rotativo de uma peça a trabalhar 18 em torno do eixo de peça a trabalhar 20 é sobre- posto um movimento adicional da superfície ativa 34 da ferramenta de aca- bamento 26 na direção paralela ao eixo de peça a trabalhar 20, tal como es- tá indicado na Figura 17 com uma seta dupla 162 pequena. O movimento adicional 162 é gerado, por exemplo, por um piezativador 38, que põe um porta-pedra de acabamento 30 e, portanto, uma pedra de acabamento 28, no movimento adicional 162 oscilante.

Ao movimento adicional 162 também pode ser sobreposto um movimento de oscilação convencional, que é gerado por meio de um acio- namento de oscilação convencional (na Figura 17 indicado com uma seta dupla 64 maior).

No dispositivolO representado nas Figuras 18 e 19, ao movi- mento rotativo da superfície de peça a trabalhar 24 em relação à superfície ativa 34 da ferramenta de acabamento 26, é sobreposto um movimento adi- cional 162 da superfície ativa 34, tangencial à superfície de peça a trabalhar 24. Para esse fim, pode estar previsto um acionamentoadiiconal36, na forma de um piezativador, que aciona um porta-pedra de acabamento 30, com um movimento dirigido longitudinalmente ao eixo de movimento adicional32.

Também aqui, pode estar previsto, opcionalmente, um movimento oscilante de modo convencional, paralelamente ao eixo de peça a trabalhar 20 (com- pare a seta dupla 64 na Figura 19).

Em um processo de acabamento convencional, conhecido do estado da técnica, um componente eficaz da superfície ativa 34 de uma fer- ramenta de acabamento 26, portanto, por exemplo, um grão, gera uma linha efetiva 164 sinusoidal, circundante em torno do eixo da peça a trabalhar 20, sobre a superfície da peça a trabalhar 24, compare a Figura 20. Por meio do dispositivo 10 representado nas Figuras 18 e 19, pode ser produzida uma linha efetiva 166, no total, sinusoidal mas, em escala menor, ondulada, dife- rente da linha efetiva 164. A linha efetiva 166 consiste, substancialmente, em seções onduladas orientadas ao longo da extensão da linha efetiva 164.

No uso de um dispositivo 10 de acordo com a Figura 17, diferen- temente da linha efetiva 164, pode ser gerada uma linha efetiva 168, que em sua extensão bruta também se orienta pela linha efetiva 164, mas apresenta seções onduladas, que se estendem de modo substancialmente perpendicu- lar à linha efetiva 164.

Claims (18)

1. Processo para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a trabalhar (24) por meio de uma ferramenta de acabamento (26), sen- do que a superfície da peça a trabalhar (24) é movida em relação a uma su- perfície ativa (34) da ferramenta de acabamento (26) em uma direção de rotação em torno de um eixo de peça a trabalhar (20), sendo que ao movi- mento relativo de superfície de peça a trabalhar 24) e superfície ativa (34) é sobreposto um movimento adicional oscilante em uma direção perpendicular à superfície da peça a trabalhar (24), caracterizado pelo fato de que uma frequência de oscilação do movimento adicional é mais baixa do que 20 kHz.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1 .caracterizado pelo fato de que a frequência de oscilação do movimento adicional é mais baixa do que 16 kHz, particularmente, mais baixa do que1 kHz.

3. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, caracterizado pelo fato de que a frequência de oscilação do movimento adicional é mais alto do que 50 Hz, particularmente, mais alto do que 100 Hz

4. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, caracterizado pelo fato de que uma amplitude do movimento adicional perfaz, pelo menos aproximadamente, 5 micrômetros.

5. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, caracterizado pelo fato de que uma amplitude do movimento adicional perfaz, no máximo, aproximadamente 200 micrômetros.

6. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, caracterizado pelo fato de que a superfície da peça a trabalhar (24) e a superfície ativa (34) não são movidas uma em relação à outra em uma dire- ção paralela ao eixo de peça a trabalhar (20).

7. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, carac- terizado pelo fato de que a superfície da peça a trabalhar (24) e a superfície ativa (34) são movidas em vaivém uma em relação à outra em uma direção paralela ao eixo de peça a trabalhar (20).

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a frequência de oscilação do movimento em vaivém na direção paralela ao eixo de peça a trabalhar (20) perfaz pelo menos aproximada- mente 1 Hz.

9. Processo de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que a frequência de oscilação do movimento em vaivém na di- reção paralela ao eixo de peça a trabalhar (20) perfaz, no máximo, aproxi- madamente 50 Hz.

10. Processo de acordo com uma das reivindicações 7 a 9, ca- racterizado pelo fato de que a frequência de oscilação do movimento adicio- nal é mais alta por um fator de 1 a 1000, particularmente, um fator de 6 a 40, do que a frequência de oscilação do movimento em vaivém na direção para- lela ao eixo de peça a trabalhar (20).

11. Processo de acordo com uma das reivindicações 7 a 10, ca- racterizado pelo fato de que uma amplitude do movimento em vaivém na direção paralela ao eixo de peça a trabalhar (20) perfaz entre aproximada- mente 0,1 mm e aproximadamente 3 mm.

12. Processo de acordo com uma das reivindicações 7 a 11, ca- racterizado pelo fato de que a amplitude do movimento adicional é menor por um fator de 5 a 600, particularmente, um fator de 10 a 20, do que a am- plitude do movimento de vaivém na direção paralela ao eixo da peça a traba- lhar (20).

13. Dispositivo para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a trabalhar (24) por meio de uma ferramenta de acabamento (26), com um dispositivo de acionamento rotativo (22) para geração de um movi- mento rotativo da superfície de peça a trabalhar (24) em relação a uma su- perfície ativa (34) da ferramenta de acabamento (26) em uma direção de rotação em torno de um eixo de peça a trabalhar (20), sendo que para so- breposição do movimento relativo de superfície de peça a trabalhar (24) e superfície ativa (34), está previsto um acionamento adicional(36) para gera- ção de um movimento adicional oscilante em uma direção perpendicular à superfície de peça a trabalhar (24), caracterizado pelo fato de que o aciona- mento adicional (36) está formado para produção de uma frequência de osci- lação, que é mais baixa do que 20 kHz.

14. Dispositivo (10) de acordo com a reivindicação 13, caracteri- zado pelo fato de que o acionamento adicional (36) compreende um piezati- vador (38).

15. Dispositivo (10) de acordo com a reivindicação 14, caracteri- zado pelo fato de que o piezativador (38) está alinhado ao longo de um eixo de movimento adicional(32), particularmente, compreende piezativadores empi- lhados ao longo do eixo de movimento adicional (32).

16. Dispositivo (10) de acordo com uma das reivindicações 11 a 15, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de acabamento (26) está formada na forma de uma pedra de acabamento (28).

17. Dispositivo (10) de acordo com uma das reivindicações 11 a15, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de acabamento (26) está formada na forma de uma fita de acabamento (88) e que para compressão da fita de acabamento (88) contra a superfície da peça a trabalhar (24) está prevista uma concha de compressão(138),que compreende uma superfície de compressão (140) ativa transversalmente à direção de extensão da fita de acabamento(88), sendo que pelo menos uma parte da superfície de com- pressão (140) está formada por uma seção de compressão (146), que é mó- vel ao longo de um eixo de movimento adicional (32) em relação a uma se- ção de concha (142) estacionária.

18. Dispositivo (10) de acordo com a reivindicação 17, caracteri- zado pelo fato de que a seção de compressão (146)e a seção de concha (142) estacionária estão formadas em uma peça uma com a outra e conec- tadas uma à outra através de uma seção de conexão (150), sendo que a seção de conexão (150) está formada de tal modo que forças de acionamen- to do acionamento adicional (36) causam um movimento da seção de com- pressão (146) ao longo do eixo de movimento adicional (32).