BR102013008817B1

BR102013008817B1 - Processo e dispositivo para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a trabalhar

Info

Publication number: BR102013008817B1
Application number: BR102013008817-0A
Authority: BR
Inventors: Oliver Hildebrandt
Original assignee: Supfina Grieshaber Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2022-01-11
Also published as: IN2013DE00640A; CN103372791B; KR20130116191A; BR102013008817A2; US20140134925A1; EP2650081B1; EP2650081A1; CN103372791A

Abstract

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

DESCRIÇÃO

[0001] A invenção refere-se a um processo para trabalho de acabamento 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 relação 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.

[0002] Do projeto "Superfinishing assistida por ultrassom de componentes de precisão cilíndricos" (SoFi - Sonic Finish)" é conhecida uma tecnologia 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 movimento 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 trabalhar, que oscila com a frequência de ultrassom.

[0003] 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 nível de ruído, de modo que são necessárias medidas complexas de proteção acústica. Além disso, por nebulização de agentes refrigerantes ou lubrificantes podem formar aerossóis, que no caso mais desfavorável dão margem a um risco de explosão. Finalmente, para produção de um movimento da ferramenta de acabamento com frequência de ultrassom, é necessário um acionamento complexo com um sonotrodo, que, em cada caso, só pode ser projetado para uma determinada frequência de ultrassom e para uma determinada massa da ferramenta de acabamento.

[0004] Partindo disso, a presente invenção tem por base a tarefa de indicar um processo otimizado para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a trabalhar.

[0005] 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.

[0006] No processo de acordo com a invenção, a superfície ativa da ferramenta 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 martelo" na superfície da peça a trabalhar e uma mudança correspondente à frequência de oscilação entre um contato da superfície 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).

[0007] O movimento da superfície ativa da ferramenta de acabamento dá-se ao longo de um eixo de movimento adicional, que está alinhado perpendicularmente em relação à superfície da peça a trabalhar a ser trabalhada. 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 doque1 kHz.

[0008] O trabalho "à maneira de martelo" da superfície da peça a trabalhar tem a vantagem de que os componentes ativos da superfície ativa, portanto, 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 acabamento convencional.

[0009] O trabalho "à maneira de martelo" da superfície da peça a trabalhar 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.

[0010] O movimento adicional de acordo com a invenção está associado, além disso, a uma interrupção periódica do corte ou da formação de aparas e, desse modo, causa uma estrutura de esmerilhamento interrompida. Em um trabalho de acabamento clássico, são formadas reentrâncias à maneira de estrias, contínuas, que descarregam um agente refrigerante ou lubrificante usado durante o trabalho de superfície da peça a trabalhar.

[0011] A interrupção da estrutura de esmerilhamento tem como consequência o fato de que uma proporção maior de agente refrigerante ou lubrificante permanece na superfície da peça a trabalhar a ser trabalhada. Isso possibilita uma melhor penetração da superfície ativa da ferramenta de acabamento na superfície da peça a trabalhar a ser trabalhada. Pelo levantamento periódico da ferramenta de acabamento, isto é, pela separação periódica da superfície ativa da ferramenta de acabamento e da superfície da peça a trabalhar, o lubrificante de refrigeração pode chegar melhor à zona de contato e material removido pode ser lavado ou removido mais eficientemente. Além disso, a energia cinética introduzida no âmbito do movimento adicional na ferramenta de acabamento, promove a limpeza da ferramenta de acabamento de material de abrasão depositado junto a ou dentro da superfície ativa. No total, é obtido um aperfeiçoamento considerável do comportamento de corte dos componente ativos da ferramenta de acabamento.

[0012] Além disso, o contato de pressão periódico da superfície ativa com a superfície da peça a trabalhar causa um aumento das tensões próprias da pressão nas seções próximas à superfície da peça a trabalhar, de modo que pode ser aumentada a resistência permanente da peça a trabalhar por exemplo, de uma peça de um mancal e rolamentos ou de um eixo de manivela).

[0013] O aumento da tensão própria de pressão causado pelo trabalho adicional na superfície da peça a trabalhar, de camadas próximas à superfície da peça a trabalhar, causa uma redução do efeito de entalhe e uma redução das tensões de tração, que ocorrem em uma pressão de Hertz. Também com isso aumenta a vida útil das peças a trabalhar trabalhadas de acordo com a invenção.

[0014] Finalmente, a interrupção da estrutura de esmerilhamento explicada acima tem a vantagem de que em uma peça a trabalhar acabada pode ser consideravelmente reduzido um efeito de drenagem. Isso é particularmente vantajoso quando no caso da peça a trabalhar tratar-se de um anel de mancal. Um rolamento de um corpo de rolamento sobre uma superfície de mancal do anel de mancal 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 lubrificante (particularmente óleo).

[0015] É preferível quando a frequência de oscilação do movimento adicional 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 aproximadamente1 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 adicional. Os movimentos no âmbito de frequência citado podem ser bem controlados; ao mesmo tempo, podem ser obtidas as vantagens descritas acima sob referência ao trabalho "à maneira de martelo" da superfície da ferramenta a trabalhar.

[0016] Uma amplitude do movimento adicional pode perfazer, por exemplo, 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 micrômetros), um grão pode penetrar no material da peça a trabalhar com toda sua extensão.

[0017] Uma amplitude do movimento adicional pode perfazer, por exemplo, 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, também pode ser impedido que os efeitos em si vantajosos do processo de acordo com a invenção não fiquem associados a uma deterioração da macrogeometria da peça a trabalhar a ser trabalhada. Um valor vantajoso para a amplitude do movimento adicional perfaz 100 micrômetros.

[0018] 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 processo 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 movimento 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 trabalhar em uma direção paralela ao eixo da peça a trabalhar, mas, não obstante, para uma pluralidade de casos de aplicação pode ser obtida uma quantidade de remoção de material suficientemente alta.

[0019] 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, adicionalmente, 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 convencional (portanto, com movimento rotativo da peça a trabalhar e sem movimento 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.

[0020] Para o caso de estar previsto um acionamento de oscilação citado 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.

[0021] Para o caso de estar previsto um acionamento de oscilação citado 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.

[0022] 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.

[0023] 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.

[0024] De modo vantajoso, a frequência de oscilação do movimento adicional 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 direção paralela ao eixo de peça a trabalhar. Essas relações de frequência causam uma combinação ótima de uma alta quantidade de remoção de material, um aumento da tensão própria de pressão de camadas da peça a trabalhar próximas à superfície e um efeito de drenagem reduzido em comparação com uma estrutura de esmerilhamento cruzada convencional.

[0025] É preferível, ainda, quando uma amplitude de um movimento de vaivém na direção paralela ao eixo da peça a trabalhar (corresponde à metade do curso total) perfaz entre aproximadamente 0,1 mm e aproximadamente 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.

[0026] De modo vantajoso, a amplitude do movimento adicional é menor pro um fator de 5 a 600, particularmente, por um fato de 10a 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 esmerilhamento cruzado convencional.

[0027] 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 mancal de biela de um eixo de manivela), que só é minimamente mais larga do que a ferramenta de acabamento. Em casos extremos, podem até mesmo 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.

[0028] A invenção refere-se, ainda, a um dispositivo para trabalho de acabamento de uma superfície de peça trabalhar por meio de uma ferramenta 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 rotação 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 adicional oscilante em uma direção perpendicular à superfície da peça a trabalhar,

[0029] A invenção tem por base a outra tarefa de indicar um dispositivo otimizado para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a trabalhar.

[0030] Essa tarefa é solucionada de acordo com a invenção em um dispositivo citado acima pelo fato de que o acionamento adicional está formado para produção e uma frequência de oscilação, que é mais baixa do que 20 kHz.

[0031] Vantagens e configurações do dispositivo de acordo com a invenção 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.

[0032] 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.

[0033] Entende-se que em vez de um piezativador, também podem ser usados outros ativadores, por exemplo, acionamentos hidráulicos, pneumáticos ou elétricos ou também acionamentos baseados em estrição magnética.

[0034] 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.

[0035] De modo vantajoso, o ativador piezo e a ferramenta de acabamento estão diretamente acoplados em movimento um com o outro, de modo que um movimento do ativador piezo ao longo do eixo de movimento adicional 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 multiplicação ou desmultiplicação por meio de uma engrenagem.

[0036] 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.

[0037] Para uma transmissão particularmente simples do movimento do iezativador sobre a ferramenta de acabamento, é proposto que uma superfície de acionamento do piezativador e a ferramenta de acabamento estejam conectadas rigidamente uma com a outra.

[0038] 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 acabamento ou também por molas adicionais.

[0039] No âmbito da invenção é possível que a ferramenta de acabamento esteja formada na forma de uma pedra de acabamento.

[0040] No âmbito da invenção é possível que a ferramenta de acabamento esteja formada na forma de uma fita de acabamento. Para esse caso, é preferível quando para compressão da fita de acabamento contra a superfície 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 seção 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.

[0041] Em uma modalidade particularmente preferida da invenção está previsto que a seção de compressão e a seção de concha estacionária estejam formadas em uma peça e conectadas uma à outra através de umas seção de conexão, sendo que a seção de conexão está formada de tal modo que forças de acionamento do acionamento adicional causam um movimento da seção de compressão ao longo do eixo de movimento adicional. Desse modo, as superfícies voltadas para a peça a trabalhar da seção de compressão e da seção de concha estacionária pode ser produzidas em um curso de trabalho e, assim ser produzidas de modo exatamente ajustado geometricamente 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 ocorre apenas por uma deformação (elástica) da seção de conexão, partindo de uma posição inicial não deformada.

[0042] Em uma modalidade da invenção, está previsto um acionamento de oscilação para geração de um movimento de vaivém de superfície de peça a trabalhar e superfície ativa, em uma direção paralela ao eixo da peça a trabalhar.

[0043] Em uma modalidade alternativa da invenção, expressamente não está previsto um acionamento de oscilação, para produção e um movimento de vaivém relativo de superfície de peça a trabalhar e superfície ativa em uma direção paralela ao eixo de peça a trabalhar.

[0044] Outras características e vantagens da invenção são objeto da descrição abaixo e da representação em desenhos de exemplos de modalidade preferidos.

[0045] Nos desenhos mostram:

[0046] Figura 1 uma vista lateral de uma modalidade de um dispositivo para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a trabalhar;

[0047] Figura 2 um detalhe designado com II na Figura 1em representação ampliada;

[0048] Figura 3 uma vista dianteira do detalhe de acordo com a Figura 2;

[0049] Figura 4 um detalhe correspondente à Figura 2 de uma outra modalidade de um dispositivo para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a trabalhar;

[0050] Figura 5 uma vista correspondente à Figura 3 do detalhe de acordo com a Figura 4;

[0051] Figura 6 uma vista esquemática de uma superfície de peça a trabalhar produzida com um processo de acabamento convencional;

[0052] Figura 7 uma vista esquemática de uma superfície de peça a trabalhar produzida por meio de um processo de acordo com a invenção;

[0053] Figura 8 uma vista em perspectiva de uma outra modalidade de um dispositivo para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a trabalhar;

[0054] Figura 9 uma vista em perspectiva de uma outra modalidade de um dispositivo para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a trabalhar;

[0055] Figura 10 uma vista lateral de uma parte do dispositivo designada com VI, VII nas Figuras 8 e 9,

[0056] Figura 11 um detalhe designado com XI na Figura 10 em representação ampliada;

[0057] Figuras 12 a 16 vistas laterais de modalidades de conchas de compressão para uso em dispositivos de acordo com as figuras 8 a 11;

[0058] Figura 17 uma vista lateral de uma modalidade de um dispositivo para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a trabalhar;

[0059] Figura 18 uma vista de cima de uma outra modalidade de um dispositivo para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a trabalhar;

[0060] Fig. 19 uma vista lateral do dispositivo de acordo com a Figura 18;

[0061] 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.

[0062] Na Figura 1 um dispositivo para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a trabalhar está designado, no total, com o sinal de referência 10. O dispositivo 10 compreende uma armação de máquina 12 para instalação do dispositivo 10 sobre uma superfície de instalação 14. Na armação está previsto um receptáculo de peça a trabalhar 16, para recepção de uma peça a trabalhar 18 a ser trabalhada para acabamento.

[0063] 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 mancal.

[0064] O dispositivo 10 compreende um dispositivo de acionamento rotativo 22, para o acionamento rotativo da peça a trabalhar 18 retida no receptáculo 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.

[0065] A peça a trabalhar 18 apresenta uma superfície de peça a trabalhar 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,

[0066] 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 superfície da peça a trabalhar 24 é movida em direção à superfície da peça a trabalhar 24 e em sentido contrário à mesma.

[0067] 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 movimento oscilante da superfície ativa 34 ao longo do eixo de movimento adicional 32.

[0068] 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.

[0069] O mecanismo de fixação 42 compreende, por exemplo, uma luva 44, que está solicitada com movimento por meio do elemento de transmissão 40 pelo acionamento adicional 3. A luva 44 está recebida de modo deslocável ao longo do eixo de movimento adicional 32 em uma carcaça 46 do porta-ferramenta de acabamento 30.

[0070] 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.

[0071] O porta-ferramenta de acabamento 30 pode ser posicionado por meio de um dispositivo de posicionamento 50 ao longo de um eixo de posicionamento 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 posicionamento 52.

[0072] A corrediça 56 e o porta-ferramenta de acabamento 30 estão conectados de tal modo um com o outro, que o porta-ferramenta de acabamento 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 acabamento 26 e um manuseio simples da ferramenta de acabamento 26 no âmbito de processos de instalação ou troca de ferramentas.

[0073] 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.

[0074] O acionamento de oscilação 58 apresenta, por exemplo, um excêntrico 60 em si conhecido e, portanto, não explicado mais detalhadamente, 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 designado 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 acabamento 30, e, portanto, também à ferramenta de acabamento 26.

[0075] Alternativamente a um mancal deslizante (hidrodinâmico ou hidrostático) representado nas Figuras 2 e 3, da luva 44 na carcaça 46, também o dispositivo de fixação 42 pode estar montado na carcaça 46 por meio de pelo menos uma guia de rolamento linear.

[0076] Uma outra possiblidade consiste em montar de modo móvel o dispositivo de fixação 42 por meio de pelo menos um elemento de membrana 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.

[0077] 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.

[0078] Quando a peça a trabalhar 18 é trabalhada por meio de um processo de acabamento convencional, não ocorre nenhum movimento da superfície ativa 34 ao longo do eixo de movimento adicional 32. Nesse processo convencional, um movimento relativo entre superfície de peça a trabalhar 24 e superfície ativa 34 está composto por um movimento rotativo da superfície 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 estejam 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 comparativamente grandes.

[0079] Quando o movimento relativo entre peça a trabalhar 18 e ferramenta de acabamento 26 descrito acima sob referência à Figura 6 é sobreposto por um outro movimento, a saber, o movimento adicional da ferramenta de acabamento 26 ao longo do eixo de movimento adicional32, é formada uma estrutura de superfície 78 representada na Figura 7.

[0080] 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 formadas seções de ranhuras 86 separadas umas da outras. As seções de ranhura 86 servem como espaço de armazenamento para agentes refrigerantes e lubrificantes, que, diferentemente da estrutura de esmerilhamento cruzada 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.

[0081] Nas Figuras 8 a 11estão 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 acabamento 26 na forma de uma fita de acabamento 88 (compare a Figura 10).

[0082] O dispositivo 10 de acordo com a Figura 8 compreende uma armação 12, que pode ser instalada sobre uma superfície de instalação 14. A armação 12 serve para disposição de um acionamento de oscilação designado, no total, com o sinal de referência 58, por meio do qual pode ser produzido 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 movimento de oscilação está alinhado paralelamente a um eixo de peça a trabalhar 20 da peça a trabalhar 18.

[0083] 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 dispositivo 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.

[0084] 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.

[0085] Com exceção da diferença descrita acima (acionamento de oscilação 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 acordo com a Figura 9.

[0086] Na superfície da peça a trabalhar 24 a ser trabalhada da peça a trabalhar 18, trata-se, por exemplo, de uma superfície de mancal 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.

[0087] Portanto, para apoio da ferramenta de acabamento 26 está previsto um dispositivo de mancal 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 trabalhar 20.

[0088] O dispositivo de mancal 94 compreende uma ptegiratória96, que está retida de modo giratório por meio de um mancal giratório 98 em torno de um eixo giratório 100 em uma parte de armação 102 da armação12. O eixo giratório100 estende-se paralelamente ao eixo d peça a trabalhar 20.

[0089] 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 mancal 106 está montada de modo deslocável ao longo de um eixo de guia 108 da guia linear 104 em relação à parte giratória 96.

[0090] A parte de mancal 106 estende-se substancialmente dentro de um plano estendido perpendicularmente ao eixo da peça a trabalhar 20.

[0091] A parte de mancal 106 apresenta uma abertura 108, que está traspassada pelo mancal giratório 98.

[0092] A parte de mancal 106 apresenta uma extremidade de parte de mancal 110 voltada para a peça a trabalhar 18, para disposição de um dispositivo de compressão 112.

[0093] O dispositivo de compressão 112 compreende pelo menos dois braços de tenazes 114. Os braços de tenazes 114 são deslocáveis em relação da parte de mancal 106 em torno de eixos giratórios de braços de tenazes 116 (compare a Figura 10). Os eixos giratórios dos braços de tenazes 116 estendem-se paralelamente ao eixo giratório 100 da parte giratória 96.

[0094] Os braços de tenazes 114 apresentam em sua extremidade voltada para a peça a trabalhar 18 uma unidade 118, que subsequentemente ainda é explicada mais detalhadamente sob referência à Figura 11.

[0095] 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.

[0096] As unidades118 apresentam um suporte122 fixamente conectado com os braços de tenazes 114, que serve para disposição de um dispositivo de aperto para a fita de acabamento 88.

[0097] 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

[0098] 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 conectadas fixamente uma com a outra, de modo que também forças de tração podem ser transmitidas do piezativador 38 ao elemento movido 136.

[0099] Para compressão da fita de acabamento 88 na superfície da peça a trabalhar 24, as unidades 118 compreendem, em cada caso, uma concha de compressão 138, que apresentam, em cada caso, uma superfície de compressão 140 curvada.

[0100] 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 compressão 146, que é móvel em relação à seção de concha 142 estacionária, mais precisamente, ao longo do eixo de movimento adicional 32.

[0101] 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 estacionária). 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.

[0102] 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 compressão 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.

[0103] Sob referência às Figuras 12 a 16, são descritas a seguir diversas modalidades de conchas de compressão 138. Na concha de compressão 138 de acordo com a Figura 11, a superfície curvada 148, formada por meio da seção de compressão 146, é comparativamente curta vista na direção 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.

[0104] Na modalidade de uma concha de compressão 138 representada 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.

[0105] 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 compressão 140 está composta por uma superfície curvada 148, que é formada pela seção de conexão 146, pelo menos uma superfície parcial 154, que é formada 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.

[0106] No caso extremo, toda a superfície de compressão 140 pode estar formada pela seção de compressão 146; isso está representado na Figura 14.

[0107] 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. Adicionalmente, 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 compressão 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 exatamente em relação à superfície de compressão 140.

[0108] Quando as forças 120são introduzidas na peça a trabalhar 18 através 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 acionamento de compressão 119 e as forças de trabalho de superfície geradas por meio do piezativador 38 podem, portanto, ser ajustadas independentemente uma da outra.

[0109] É possível que os elementos de compressão 160 atuem, substancialmente, na direção paralela das forças 120 (compare a Figura 10), tal como é o caso na modalidade representada na Figura 15.

[0110] 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.

[0111] Nas Figuras 17 a 19, estão representadas modalidades de dispositivos 10 para trabalho de acabamento de uma superfície de peça a trabalhar 24, nas quais um eixo de movimento adicional 32 não se estende perpendicularmente a uma superfície de peça a trabalhar 24 a ser trabalhada, mas paralelamente à mesma (compare a Figura 17) ou tangencialmente à mesma (compare a Figura 18).

[0112] 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 sobreposto um movimento adicional da superfície ativa 34 da ferramenta de acabamento 26 na direção paralela ao eixo de peça a trabalhar 20, tal como está 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.

[0113] Ao movimento adicional 162 também pode ser sobreposto um movimento de oscilação convencional, que é gerado por meio de um acionamento de oscilação convencional (na Figura 17 indicado com uma seta dupla 64 maior).

[0114] No dispositivo10 representado nas Figuras 18 e 19, ao movimento rotativo da superfície de peça a trabalhar 24 em relação à superfície ativa 34 da ferramenta de acabamento 26, é sobreposto um movimento adicional 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 (compare a seta dupla 64 na Figura 19).

[0115] Em um processo de acabamento convencional, conhecido do estado da técnica, um componente eficaz da superfície ativa 34 de uma ferramenta 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, diferente da linha efetiva 164. A linha efetiva 166 consiste, substancialmente, em seções onduladas orientadas ao longo da extensão da linha efetiva 164.

[0116] No uso de um dispositivo 10 de acordo com a Figura 17, diferentemente 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 perpendicular à linha efetiva 164.

Claims

1. 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 (34) da ferramenta de acabamento (26) em uma direção de rotação em torno de um eixo de peça a trabalhar (20), sendo que ao movimento 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 1 kHz.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, 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

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que uma amplitude do movimento adicional perfaz, pelo menos aproximadamente, 5 micrômetros.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que uma amplitude do movimento adicional perfaz, no máximo, aproximadamente 200 micrômetros.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, 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 direção paralela ao eixo de peça a trabalhar (20).

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado 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).

7. Processo de acordo com a reivindicação 6, 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 aproximadamente 1 Hz.

8. Processo de acordo com a reivindicação 6 ou 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, no máximo, aproximadamente 50 Hz.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que a frequência de oscilação do movimento adicional 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 paralela ao eixo de peça a trabalhar (20).

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de que uma amplitude do movimento em vaivém na direção paralela ao eixo de peça a trabalhar (20) perfaz entre aproximadamente 0,1 mm e aproximadamente 3 mm.

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 10, caracterizado 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 amplitude do movimento de vaivém na direção paralela ao eixo da peça a trabalhar (20).

12. 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 movimento rotativo da superfície de peça a trabalhar (24) em relação a uma superfície 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 sobreposição do movimento relativo de superfície de peça a trabalhar (24) e superfície ativa (34), está previsto um acionamento adicional (36) para geração de um movimento adicional oscilante em uma direção perpendicular à superfície de peça a trabalhar (24), caracterizado pelo fato de que o acionamento adicional (36) está formado para produção de uma frequência de oscilação, que é mais baixa do que 1 kHz.

13. Dispositivo (10) de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o acionamento adicional (36) compreende um piezativador (38).

14. Dispositivo (10) de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o piezativador (38) está alinhado ao longo de um eixo de movimento adicional (32), particularmente, compreende piezativadores empilhados ao longo do eixo de movimento adicional (32).

15. Dispositivo (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de acabamento (26) está formada na forma de uma pedra de acabamento (28).

16. Dispositivo (10) de acordo com uma das reivindicações 12 a 14, 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 compressão (140) está formada por uma seção de compressão (146), que é móvel ao longo de um eixo de movimento adicional (32) em relação a uma seção de concha (142) estacionária.

17. Dispositivo (10) de acordo com a reivindicação 16, caracterizado 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 conectadas 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 acionamento do acionamento adicional (36) causam um movimento da seção de compressão (146) ao longo do eixo de movimento adicional (32).