BR102013021444A2

BR102013021444A2 - guia de apoio para uma cabeça de broca e método para modelar e fabricar uma guia de apoio

Info

Publication number: BR102013021444A2
Application number: BR102013021444A
Authority: BR
Inventors: evans Tony; Lawes Simon
Original assignee: Sandvik Intellectual Property
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2013-08-22
Publication date: 2016-04-05
Also published as: JP6282817B2; US20160361794A1; KR20140025289A; KR102113349B1; CN103624301A; JP2014039997A; CN103624301B; BR102013021444B1; US20140056661A1; EP2700463A1; US9999959B2; EP2700463B1

Abstract

guia de apoio para uma cabeça de broca.e método pra modelar e fabricar uma guia de apoio a presente invenção está correlacionada a uma guia (ka apoio (50) (ka cabeça (ka broca de iiuxa profundo, cujos chanfros de aresta (36, 38, 40) são formados em uma operação contínua de polimento, de modo que não existam descontinuidades na superfície do lado angulado que se estende até ea superficie externa (34) ck1 guia (ka apoio (50). um método de fabricação da guia de apoio (50) inclui a geração de um. guia. métrico virtual, compreendendo um percurso de trajeto curvo para uma superficie de polimento, em torno de uma peça de partida de uma guia de apoio, e uma pluralidade (ka superfícies cha controle cpna se interceptam cxxn o percurso curvo e?n locais separados ao longo (ka sua extensão, cada superfícüe de controle definindo um ângulo cms orientação ck; superficie <ka polimento. ihma máquina ck; polimento (ke controle :numérico zum: computador' (cnc) jpode interpretar o guia métrico virtual, para mudar o ângulo de orientação de uma superficie de polimento em relação a uma peça de partida de uma guia de apoio, na medida em que a mesma se movimenta entre superfícies de controle adjacentes de uma maneira contínua.

Description

"GUIA DE APOIO PARA UMA CABEÇA DE BROCA E MÉTODO PARA MODELAR E FABRICAR UMA GUIA DE APOIO" Campo da Invenção A presente invenção está correlacionada a perfis de superfície de polimento de objetos metálicos. Especificamente, a invenção se refere ao formato e fabricação de guias de apoio para cabeças de broca idealizadas para perfuração de furos profundos, isto é, usinagem de um furo tendo uma profundidade de mais de 4 vezes seu diâmetro, em uma peça de trabalho metálica. / Antecedentes da Invenção A perfuração de furo profundo é tipicamente realizada com cabeças de broca que não são auto- centralizadoras. Cabeças de brocas convencionais para perfuração de furo profundo, por exemplo, usando o Sistema de Tubo Único (STS) ou técnicas de Sistema de Ejetor são feitas com pastilhas de corte colocadas assimetricamente. Essas cabeças de brocas compreendem na sua extremidade frontal uma pastilha de corte externa, uma pastilha de corte interna e uma pastilha de corte intermediária. As pastilhas de corte interna e externa são localizadas adjacentes a uma primeira porta de entrada de cavacos, e a pastilha de corte intermediária é localizada adjacente a uma segunda porta de entrada de cavacos, que é diametralmente oposta à primeira porta de entrada de cavacos.

Um par de guias de apoio (tamfrgjEK^bnhecidas como almofadas guias) è montado no perímetro da cabeça de broca, na sua extremidade frontal. Cada guia de apoio apresenta uma superfície que se projeta radialmente. Essas superfícies que se projetam são idealizadas para apoio contra uma parede de furo gerada pela pastilha de corte externa. Juntamente com a pastilha de corte externa, as guias de apoio proporcionam um terceiro ponto de contato para centralizar a cabeça de broca no furo. As guias de apoio e a pastilha de corte externa podem, desse modo, ser espaçadas entre si, em torno do perímetro da cabeça de broca.

Exemplos de brocas de furos longas tendo tais guias de apoio são divulgados, por exemplo, nas Patentes Ü.S. Nos. 5.697.737, 6.602.028 e 6.682.275.

As guias de apoio convencionais são formadas como objetos separados, por exemplo, a partir de um material duro de desgaste, tal como, metal duro, sendo depois presas à cabeça de broca, por exemplo, mediante brasagem ou por meio de um parafuso. As guias de apoio, individualmente, apresentam um formato geralmente de cubo, mas, a superfície externa (isto é, a superfície que se defronta radialmente para fora da cabeça de broca para contatar a parede do furo) é convexa, isto é, descreve um arco convexo ao longo da largura da guia de apoio, que está na direção periférica da cabeça de broca. A superfície que se projeta radialmente apresentada pela guia de apoio pode se afunilar ao longo da extensão da guia de apoio, distante da extremidade frontal da cabeça de broca, isto é, de modo que a máxima projeção radial seja na aresta frontal da guia de apoio.

Chanfros são formados nas arestas da guia de apoio para prover uma transição suave para a superfície externa. Uma desvantagem conhecida dos chanfros é que suas linhas de interseção (tipicamente, nos cantos da guia de apoio) podem ser agudas e, portanto, propensas para atuar como adicionais superfícies de corte. Isto pode resultar em furos de baixa qualidade, visto na forma de espirais, conjunto de nervuras, linhas superdimensionadas e de marcação em retraçãU, e pode também reduzir a vida útil de operação da guia de apoio ou da cabeça de broca, e negativamente afetar a velocidade superficial da cabeça de broca, quando em uso.

Diversas tentativas foram feitas para solucionar essa desvantagem. Assim, por exemplo, é possivel amolar as interseções mediante uso manual de uma lima ou ferramenta de polimento de diamante. Entretanto, devido a sua natureza, esse método é bastante trabalhoso e de dificil controle, do ponto de vista de consistência e repetibilidade. Outras tentativas foram feitas para harmonizar a interseção usando adicionais etapas de polimento de máquinas convencionais. Entretanto, o uso de adicionais etapas de polimento, inevitavelmente, gera adicionais interseções, uma vez que deve haver folga para avanço para dentro e avanço para fora da superfície de polimento. A Patente Ü.S. No. 2010/0158623 divulga o uso de uma etapa de polimento reservada, usando uma superfície de polimento cônica, para efetivamente prover um adicional centelhamento do chanfro, ao longo da interseção entre o chanfro de extremidade frontal e a superfície externa da guia de apoio. Entretanto, mesmo nesse caso, adicionais interseções são formadas quando a ' câmara adicional intercepta os chanfros laterais.

Resumo da Invenção A presente invenção, na sua forma mais geral, provê uma guia de apoio de cabeça de broca para uma máquina de perfuração de furo profundo, cujos chanfros de aresta são formados em uma operação contínua de polimento, de modo a que não haja descontinuidades na superfície de lado angulado que se estende para a superfície externa (isto é, de contato) da guia de apoio. Isso é particularmente vantajoso para o canto da guia de apoio entre sua superfície lateral de avanço e sua superfície frontal, uma I vez que nesse local é que a força de atrito pode ser particularmente alta.

De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é provida uma guia de apoio para uma cabeça de broca de uma máquina de perfuração de furo profundo, a guia de apoio tendo: uma superfície externa para contatar uma peça de trabalho a ser perfurada, a superfície externa descrevendo um arco convexo entre arestas laterais opostas do mesmo; uma superfície interna oposta à superfície externa; uma superfície lateral de avanço, entre as superfícies interna e externa, ao longo de um primeiro lado da guia de apoio; uma superfície lateral de fuga, entre as superfícies interna e externa, ao longo de um segundo lado da guia de apoio, oposto ao primeiro lado; uma superfície frontal, para ser disposta na extremidade mais distante da cabeça da broca, a superfície frontal se dispondo entre as superfícies interna e externa, em uma primeira extremidade da superfície lateral de avanço e da superfície lateral de fuga; uma superfície posterior, entre as superfícies interna e externa, em uma segunda extremidade da superfície lateral de avanço e da superfície lateral de fuga, oposta à primeira extremidade; um chanfro lateral de avanço, entre a superfície externa e a superfície lateral· de avanço, o chanfro lateral de avanço sendo orientado com um primeiro ângulo com relação à superfície externa, ao longo de uma aresta lateral de avanço da superfície externa; e uma superfície de penetração chanfrada, entre a superfície externa e a superfície frontal, a superfície de penetração . chanfrada sendo orientada com um segundo ângulo com relação à superfície externa, ao longo de uma aresta frontal da superfície externa; em que o chanfro lateral de avanço se junta à superfície de penetração chanfrada através de uma região de transição de avanço, cuja orientação em relação à superfície externa muda do primeiro ângulo para o segundo ângulo, sem apresentar descontinuidades. A ausência de descontinuidades pode corresponder a uma superfície de contorno suave, sem quaisquer linhas de interseção que possam ser observadas entre as superfícies planas. Conseqüentemente, não existem arestas pontudas nas quais as forças de.atrito possam se tornar concentradas. A estrutura de guia de apoio definida acima pode proporcionar diversas vantagens. A ausência de linhas de interseção entre superfícies planas diferentemente orientadas reduz a força de atrito sobre a guia de apoio.

Por sua vez, isso pode reduzir a carga de torção sobra a cabeça de broca, o que ajuda a evitar vibração, desse modo, melhorando a qualidade dos furos. Além disso, o tempo de vida de operação da guia de apoio pode ser aumentado, o que, por sua vez, aumenta a produtividade da cabeça de broca como um todo. · Preferivelmente, o chanfro lateral de avanço, a 1 região de transrçao de avanço, e a superfície de penetração chanfrada são formados em uma única operação de máquina de polimento. 0 método pelo qual isso pode ser obtido será descrito em maiores detalhes abaixo. Ao modelar a supexxxoxe θγπ. uma unxca operaçao, ροα,θ sex maxs θγχοχθπι-θ θ mais repetitivo do que a técnica 'dei afíação ' manual conhecida mencionada acima. Isso pode facilitar uma eficiente fabricação em escala industrial da guia de apoio. A guia de apoio pode incluir um chanfro lateral de fuga entre a superfície externa e a superfície lateral de fuga, o chanfro lateral de fuga sendo orientado com um terceiro ângulo com relação à superfície externa, ao longo de uma aresta lateral de fuga da superfície externa, em que a superfície de penetração chanfrada se junta com o chanfro lateral de fuga, através de uma região de transição de fuga, cuja orientação em relação à superfície externa muda do segundo ângulo para o terceiro ângulo, sem apresentar descontinuidades. Em outras palavras, a mesma técnica pode ser usada na transição entre a superfície de penetração chanfrada e o chanfro lateral de fuga, como também entre a superfície de penetração chanfrada e o chanfro lateral de avanço, isto é, a superfície de penetração chanfrada, a região de transição de fuga e o chanfro lateral de fuga podem ser formados em uma única operação de máquina de polimento.

Na prática, é desejável ter um chanfro de aresta de avanço, uma superfície de penetração chanfrada e um chanfro de aresta de fuga. Preferivelmente, todos os três desses chanfros e a região de transição de avanço e região de transição de fuga são formados em uma única etapa de polimento, sem a ocorrência de descontinuidades. 0 primeiro ângulo pode variar ao longo do chanfro lateral de avanço. Qualquer variação, preferivelmente, é de uma maneira contínua, para evitar a formação de interseções pontudas, isto é, descontinuidades na superfície angulada. De modo similar, o segundo ângulo pode variar ao longo da superfície de penetração chanfrada, e/ou o terceiro ângulo pode variar ao longo do chanfro lateral de fuga. Novamente, qualquer variação é preferivelmente continua, pelas mesmas razões. ' Em uma modalidade, uma porção rebaixada pode ser formada substancíalmente de modo central na aresta de avanço da superfície externa. A superfície de penetração chanfrada pode, então, incluir uma porção suavemente dentada, correspondendo à porção rebaixada. 0 centro da aresta de avanço da superfície externa é, normalmente, o local no qual as maiores forças de atrito são exercidas. A degradação ou ruptura da guia de apoio é comum nesse local. A porção rebaixada objetiva espalhar as forças de atrito para aumentar o tempo de vida da guia de apoio. A alteração da geometria da aresta de avanço da superfície externa é indesejável e, em alguns casos, impossível com a técnica convencional de fabricação de guia de apoio.

Um segundo aspecto da invenção provê um método de fabricação de uma guia de apoio, conforme discutido acima. As guias de apoio são convencionalmente fabricadas como peças de partida de material fundido, cujo formato final é acabado em uma máquina de polimento de Controle Numérico por Computador (CNC) , tal como, o polidor universal TX7 + , fabricado pela ANCA Pty. Ltd., como parte de um processo de Fabricação Auxiliado por Computador (CAM). Convencionalmente, a geometria da guia de apoio é criada usando um pacote de software de Modelo Auxiliado por Computador (CAD). 0 processo de CAM normal inclui a geração de instruções (por exemplo, código G) para ativar a máquina de polimento de CNC, a partir da representação de CAD da guia de apoio. Entretanto, os presentes inventores identificaram um problema com essa técnica, que foi de ser extremamente difícil expressar matematicamente dentro de um desenho de CAD uma superfície de contorno suavemente chanfrada, em torno da superfície lateral de avanço e superfície frontal de uma peça de partida da guia de apoio. Portanto, existe uma aparente barreira para' a· fabricação do desejado perfil de superfície, uma vez que até que o mesmo possa ser expresso matematicamente, as relevantes instruções para ativar a máquina de polimento de CNC não podem ser extraídas. Além disso, foi observado que uma separada expressão matemática pode ser exigida para cada particular geometria, o que poderá representar um ônus na fabricação.

Assim, os presentes inventores imaginaram uma solução para esse problema, ignorando a completa representação de CAD da guia de apoio. Eles imaginaram que a própria máquina de CNC é capaz de executar uma mudança contínua na posição da superfície de polimento, em relação à peça de partida da guia de apoio, quando provida com uma orientação de partida e de parada. Assim, os inventores imaginaram que se a geometria da guia de apoio pode ser expressa como um esqueleto de orientações fixas para a superfície de polimento, a máquina de polimento de CNC, por si própria, poderá prover as transições suaves. Expressões matemáticas dessa transição das mesmas não precisam ser derivas antecipadamente.

Assim, de acordo com um segundo aspecto da invenção, é provido um método de fabricação de uma guia de apoio para uma cabeça de broca de uma máquina de perfuração de furo profundo, o método compreendendo: gerar um guia métrico virtual, o qual compreende: um percurso curvo para definir a direção de trajeto de uma superfície de polimento, em torno de uma superfície lateral de avanço, e uma superfície frontal de uma peça de partida da guia de apoio; uma pluralidade de superfícies de controle que interceptam o percurso em localizações distintas separadas ao longo de sua extensão, cada superfície de controle definindo um ângulo, de orientação da superfície de polimento em cada localização distinta . do percurso; instruir uma máquina de polimento de controle 'numérico por computador (CNC) para associar o guia métrico virtual a uma peça de partida da guia de apoio, mantida em um suporte da peça de trabalho da máquina de polimento de controle numérico por computador (CNC); provocar um movimento relativo entre uma superfície de polimento da máquina de polimento de CNC e a peça de partida da guia de apoio mantida no suporte da peça de trabalho, de acordo com o guia métrico virtual; e durante o movimento relativo, mudar o ângulo de orientação da superfície de polimento entre superfícies de controle adjacentes de uma maneira contínua. Assim, de acordo com o método da invenção, o guia métrico virtual proporciona em combinação, um percurso do movimento para a superfície de polimento em relação à peça de partida da guia de apoio, e um conjunto de posições para a superfície de polimento, no seu trajeto em torno do percurso. Ao interpretar o guia métrico virtual, a máquina de polimento de CNC determina o movimento da superfície de polimento entre cada posição adjacente. Uma particular vantagem dessa técnica é que um guia métrico virtual pode ser definido por um conjunto de parâmetros, de modo que diferentes geometrias podem ser geradas mediante uma simples entrada de um novo conjunto de parâmetros, ao invés de se gerar um formato inteiramente novo.

Assim, o guia métrico virtual pode incluir uma pluralidade de parâmetros armazenados em uma memória de computador, os parâmetros definindo propriedades do percurso curvo e das superfícies de controle. 0 método pode incluir, antes da geração do guia métrico virtual, a introdução de um ou mais da pluralidade de parâmetros dentro da memória do computador. Assim, por exemplo, o percurso curvo do guia métrico virtual pode compreender um percurso em forma de "U" para formação de uma única superfície chanfrada em torno de uma superfície lateral de avanço, uma superfície frontal e uma superfície de 'fuga da peça de partida da guia de apoio. 0 percurso em formato de "U" pode ser definido por um primeiro conjunto de parâmetros, por exemplo, largura, comprimento, raio do canto de avanço, raios do canto de fuga, que pode corresponder à peça de partida da guia de apoio idealizada para uso. A pluralidade de parâmetros pode incluir qualquer um ou mais dentre: um ângulo principal de avanço, para definir o ângulo de orientação da superfície de polimento ao longo de uma porção central da superfície de penetração da peça de partida da guia de apoio; uma largura principal de avanço, para definir a largura do chanfro ao longo da porção central da superfície de penetração; um ângulo secundário de avanço, para definir o ângulo de orientação da superficie de polimento ao longo da superfície de penetração em cada lado da porção central; uma largura secundária de avanço, para definir a largura do chanfro ao longo da superfície de penetração em cada lado da porção central; um ângulo lateral de avanço da guia, para definir o ângulo de orientação da superfície de polimento, ao longo da superfície lateral de avanço da peça de partida da guia de apoio; uma largura de ângulo lateral de avanço da guia, para definir a largura do chanfro ao longo da superfície lateral de avanço da peça de partida da guia de apoio; um ângulo lateral de fuga da guia, para definir o ângulo de orientação da superficie de polimento, ao longo da superfície lateral de fuga da peça de partida da guia de apoio; uma largura de ângulo lateral de fuga da guia, para definir a largura do chanfro ao longo da superfície lateral de avanço da peça de partida da guia de apoio; e um raio curvo para definir o raio de curvatura do percurso curvo entre uma porção de aresta de avanço e uma porção de superfície de penetração.

Conforme descrito acima, a peça de partida da guia de apoio pode incluir uma superficie‘·externa que descreve um arco convexo entre arestas laterais opostas da mesma. Nesse caso, o percurso curvo pode incluir uma porção arqueada para acompanhar o formato da superfície externa na sua aresta de avanço. 0 raio do arco pode ser um adicional parâmetro do guia métrico virtual. Conforme mencionado acima, pode ser desejável prover uma porção rebaixada na aresta frontal da superfície externa. Isso pode ser feito mediante provisão de um adequado entalhe no percurso em forma de "U". A profundidade e o raio do entalhe podem ser parâmetros do percurso em forma de "U". A maneira pela qual a máquina de polimento de CNC é disposta (por exemplo, programada) para mudar o ângulo de orientação entre superfícies de controle adjacentes pode ser previamente estabelecida na dita máquina, ou programada em separado, antes do guia métrico virtual ser acessado. Assim, a etapa de mudança do ângulo de orientação da superfície de polimento pode incluir a variação do ângulo de orientação, quando a superfície de polimento se desloca ao longo da distância (χ) entre pontos de extremidades terminais das superfícies de controle.adjacentes, de acordo com uma função contínua φ{χ), onde άφ/άχ = 0, em cada ponto de extremidade terminal. Ά distância pode ser ao longo de um percurso curvo, por exemplo, em torno do canto de avanço ou de fuga da peça de partida da guia de apoio. A máquina de polimento de CNC pode apresentar a função contínua φ(χ), usando as condições e/ou as condições limites providas pelos pontos de extremidades terminais das superfícies de controle e correspondentes derivadas.

Na prática, o guia métrico virtual pode ser definido em um ambiente de CAD, por exemplo, em relação a uma representação de uma peça de partida de guia de apoio. Assim, por exemplo, o percurso em formato de "U" e as Hp rnn +- τη Ί nnHpm nm v-A v** A~ -A- -1— Vw** *-L- V-< VA A A U- ,1™ W *X~ V-> KA vA \_A. V—> xll . J-, U* V VA Al.Lw A A V-» V-, A— -A— A A -A- A» d.A U U perfil suspenso acima (isto é, espaçado verticalmente) da representação da peça de partida de guia de apoio. Assim, pode ser possível imitar a produção da operação de polimento mediante execução de uma operação Booleana, usando o perfil suspenso e a peça de partida da guia de apoio, para prover uma vista virtual da superfície polida. 0 segundo aspecto da invenção pode ter uma aplicação fora do campo de perfuração de furos profundos. Assim, a invenção pode ser útil em qualquer situação onde uma superfície de contorno suave precisa ser usinada/acabada sobre um objeto. Desse modo, o segundo aspecto da invenção pode ser expresso como um método para aplicação de um perfil de superfície em um objeto, o método compreendendo: gerar um guia métrico virtual, o qual compreende: um percurso para definir a direção de trajeto de uma superfície de polimento, ao longo do perímetro do objeto; uma pluralidade de superfícies de controle que interceptam o percurso em localizações distintas separadas ao longo de sua extensão, cada superfície de controle definindo um ângulo de orientação da superfície de polimento em cada localização distinta do percurso; e instruir uma máquina de polimento de controle numérico por computador (CNC) para associar o guia métrico virtual com o objeto, quando mantida em um suporte da peça de trabalho da máquina de polimento de controle numérico por computador (CNC); provocar um movimento relativo entre uma superfície de polimento da máquina de polimento de CNC e o objeto mantido no suporte da peça de trabalho, de acordo com o guia métrico virtual; e durante o movimento relativo, mudar o ângulo de orientação da superfície de polimento entre superfícies de controle adjacentes de uma maneira contínua.

As modalidades da invenção serão discutidas em maiores detalhes abaixo, fazendo-se referência aos desenhos anexos, nos quais: - a figura 1 é uma vista lateral de uma convencional cabeça de broca de perfuração de furo profundo; - a figura 2 é uma vista frontal da convencional cabeça de broca de perfuração de furo profundo, mostrada na figura 1; - a figura 3 é uma vista de topo de uma convencional guia de apoio; - a figura 4 é uma fotografia mostrando uma vista de topo da extremidade frontal de uma guia de apoio, a qual representa uma modalidade da invenção; - a figura 5 é uma vista esquemática em perspectiva de um guia métrico virtual, adequado para uso em um método, o qual representa uma modalidade da invenção; - as figuras 6a, 6B e 6C representam uma série de vistas de uma guia de apoio de acordo com a invenção, na qual os parâmetros do guia métrico virtual são ilustrados; - a figura 7 é uma vista esquemática lateral de uma máquina de polimento de CNC de cinco eixos, adequada para a implementação da presente invenção; e - a figura 8 é um fluxograma mostrando um método que representa uma modalidade da invenção.

As figuras 1 e 2 mostram uma cabeça de broca convencional (10) para uma máquina de perfuração de furo profundo. A guia de apoio da invenção é adequada para uso em cabeças de broca do presente tipo. A cabeça de broca (10) compreende um corpo oco, geralmente cilíndrico, tendo uma extremidade traseira (14) (mais próxima da máquina de perfuração) e uma extremidade dianteira (16) (mais distante da máquina de perfuração). Quando em uso, a cabeça de broca (10) é montada em um tubo de broca (não mostrado) . Uma rosca tipo macho (12) na extremidade traseira (14) da cabeça de broca (10) é disposta para corresponder com uma rosca tipo fêmea formada no tubo de broca.

Conforme mais claramente mostrado.na figura 2, a extremidade frontal (16) apresenta três pastilhas de corte (18, 20, 22) dispostas assimetricamente e montadas na mesma. As pastilhas de corte incluem uma pastilha de corte externa (18) montada no perímetro da cabeça de broca (10), uma pastilha de corte interna (20) montada no centro da cabeça de broca (10) e uma pastilha de corte intermediária (22), cuja distância radial do eixo da cabeça de broca fica entre as pastilhas de corte interna e externa, mas, que é perifericamente espaçada das pastilhas de corte interna e externa (18, 20) . As pastilhas de corte interna e externa (18, 20) são localizadas ao longo de um raio adjacente comum a uma primeira porta de entrada de cavaco (24) . A pastilha de corte intermediária (22) é localizada adjacente a uma segunda porta de entrada de cavaco (26), a qual é diametralmente oposta à primeira porta de entrada de cavaco (24) . A pastilha de corte externa (26) provê uma parte que se projeta radialmente (29) (visto de modo mais claro na figura 1) que contata a parede do furo gerada durante o corte. Um par de guias de apoio (30) é montado no perímetro da cabeça de broca (10), na sua extremidade frontal. Cada guia de apoio (30) apresenta uma superfície que se projeta radialmente e que também se apóia contra a parede do furo gerada pela pastilha de corte externa. Junto com a pastilha de corte externa (18), as guias de apoio (30) proporcionam então um contato de três pontos com o centro da cabeça de broca no furo. As guias de apoio e a pastilha de corte externa são grosseiramente e igualmente espaçadas em torno do perímetro da cabeça de broca (10), embora outras disposições angulares sejam possíveis. A figura 3 mostra uma das guias de apoio (30) em maiores detalhes. A guia de apoio (30) é montada em um assento (32) formado na· superfície lateral da cabeça de broca (10). A guia de apoio (30) pode ser fixada no assento (32) mediante soldagem. A guia de apoio (30') apresenta uma superfície externa convexamente arqueada (34). Esta é a superfície que se defronta com a parede do furo. A superfície externa (34) pode se afunilar ligeiramente na direção radial, quando a guia de apoio se estende para longe da extremidade frontal da cabeça de broca. A conicidade pode ser provocada pelo formato da própria guia de apoio (30), ou pode ser provocada por um afunilamento gradualmente cô,nico na parede da própria cabeça de broca. A aresta dianteira da superfície externa (34) termina numa superfície de penetração chanfrada (36). De modo similar, a aresta lateral de avanço e a aresta lateral de fuga da superfície externa (34) terminam em um chanfro de aresta de avanço (38) e em um chanfro de aresta de fuga (40), respectivamente. Existe também um chanfro de aresta traseira (42) na extremidade traseira da superfície externa (34) . Pode ser observado na figura 3 que a superfície de penetração chanfrada (36) encontra o chanfro de aresta de avanço (38) e o chanfro de aresta de fuga (40) em diferentes linhas da interseção (44, 46). Linhas similares de interseção ocorrem no local em que o chanfro de aresta de avanço (38) e o chanfro de aresta de fuga (40) encontram o chanfro de aresta traseira (42) . As linhas de interseção (44, 46) são descontinuidades no ângulo da superfície em torno da aresta da superfície externa (34). Conforme explicado acima, essas linhas de interseção (44, 46) são suficientemente pontudas para atuar como arestas de corte, quando a cabeça de broca é movida para dentro e para fora do furo perfurado, o que pode provocar a degradação do furo. A presente invenção proporciona uma guia de apoio e um correspondente método de fabricação, no qual as linhas de interseção não estão presentes. A figura 4 mostra uma vista de topo de uma guia de apoio '(50), a .qual constitui uma modalidade da invenção. A guia de apoio ê' caracterizada por um chanfro contínuo em volta da aresta lateral de avanço e da sua extremidade frontal, e que também continua em volta da aresta lateral de fuga, sem nenhuma descontinuidade de ângulo. Similarmente à guia de apoio convencional (30) mostrada na figura 3, a guia de apoio (50) conforme a invenção inclui uma superfície de penetração chanfrada (36), um chanfro de aresta de avanço (38) e um chanfro de aresta de fuga (40), formados, respectivamente, na aresta dianteira, aresta de avanço e aresta de fuga da superfície externa convexamente arqueada (34) . A diferença da guia de apoio convencional é que ao invés das linhas de interseção, a guia de apoio (50) inclui uma região de transição de avanço (52) e uma região de transição de fuga (54) . Ά região de transição de avanço (52) compreende uma superficie angulada que se estende sem descontinuidade a partir do chanfro lateral de avanço (38) para a superficie de penetração chanfrada (36) . Similarmente, a região de transição de fuga (54) compreende uma superficie angulada que se estende sem descontinuidade a partir da superficie de penetração chanfrada (36) para o chanfro lateral de fuga (38). A expressão "sem i descontinuidade" significa que o ângulo subtendido pela superficie chanfrada relativa a uma superficie cilíndrica hipotética que corresponde ao corpo da cabeça de broca varia de maneira contínua.

As superfícies chanfradas discutidas acima são ! geradas pela movimentação de um elemento de polimento, o qual define' uma superfície de polimento plana, relativa a uma peça de partida de guia de apoio. A peça de partida da guia de apoio pode ser uma peça em forma de cubo, de um material que apresenta uma superfície externa convexamente ) arqueada. A peça de partida da guia de apoio pode ser fundida ou de outro modo criada nesse formato. 0 elemento de polimento faz parte de uma máquina Ide 'polimento de controle numérico por computador (CNC), preferivelmente, uma máquina de polimento de cinco eixos, tal como, o 5 polidor universal TX7+ da ANCA, o qual é capaz de mover a superfície de polimento relativamente à peça de partida da guia de apoio (quando montada em um suporte de peça de trabalho), com cinco graus de liberdade.

Um desenho esquemático de uma máquina de ] polimento de CNC de cinco eixos (100) é mostrado na figura 7. a máquina de polimento (100) apresenta um elemento de polimento (102) que é montado sobre uma estrutura (104), a qual pode se articular em torno de um eixo vertical (10 6) . Isso possibilita à orientação da superfície de polimento de ser alterada de um grau de liberdade. Um suporte de peça de trabalho (108) é montado em uma carreta (110) . Ά carreta pode se mover para trás e para frente e de lado a lado em relação ao elemento de polimento, conforme indicado pelas setas (112, 114pelas setas (112, 114), respectivamente. O suporte da peça de trabalho (108) pode se mover para cima e para baixo na carreta, conforme mostrado pela seta (116) . Desse modo, o suporte da peça de trabalho (108) tem liberdade de movimento em relação ao elemento de polimento em três dimensões lineares. O suporte da peça de trabalho pode também girar em torno de um eixo horizontal (118) .

Na invenção, a máquina de polimento de CNC pode ser instruída para mover a superfície de polimento em relação à peça de partida da guia de apoio, em uma única operação de polimento, para formar, pelo menos, o chanfro de aresta de avanço, a superfície de transição de avanço e a superfície de penetração chanfrada. A operação de polimento única pode também formar a região de transição de fuga e o chanfro de' aresta de fuga. O fundamento da invenção é que a operação de polimento única não é instruída com base em uma completa representação de CAD da peça de partida da gúia de apoio, mas, ao invés disso, é baseada em um esqueleto de pontos de referência (aqui referido como guia métrico virtual), entre os quais a máquina de polimento de CNC determina um percurso para a superfície de polimento. A geração de um desenho ou modelo de CAD de uma guia de apoio com os chanfros continuamente curvados em um modo que proporciona flexibilidade de modelo futuro, isto é, a capacidade de variar dimensões, etc., é impraticável. A representação matemática da superfície chanfrada, especialmente em virtude da natureza convexa da aresta frontal da superfície externa, é extremamente complexa e, portanto, de dificil codificação em um software de uma maneira direta. O guia nétrico virtual, por outro lado, provê um meio de Introduzir parâmetros para a superfície chanfrada, o que Dermite variações no ângulo ou formato do chanfro, ou no ramanho da própria guia’de apoio. A figura 5 mostra uma ilustração gráfica asquemática de um guia métrico virtual (60), adequado para aso com a invenção. O guia métrico virtual (60) é criado em am ambiente de CAD, com relação a uma representação de CAD ie uma peça de partida da guia de apoio (62) . O guia nétrico virtual (60) define um percurso de guia curvo em formato de "U" (64), e uma pluralidade de superfícies de controle (66) . O percurso de guia curvo (64) define a rota para a superfície de polimento tomar em torno da aresta de topo da superfície externa da peça de partida da guia de apoio (62) . O percurso em formato de "U", desse modo, í efetivamente acompanha a linha da aresta de avanço, aresta | frontal e aresta de fuga da peça de partida da guia de j apoio (62). Cada das superfícies de controle (66) intercepta o percurso curvo (64) em um ângulo que corresponde ao ângulo que deveria ser exibido pelo chanfro naquele ponto do percurso curvo (64). 0 percurso curvo (64) se dispõe sobre um perfil plano (68), o 'qual' é’suspenso por uma predeterminada distância acima da superfície da peça de partida da guia de apoio (62). A predeterminada distância pode ser um parâmetro selecionável do guia métrico virtual.

Ela pode ser usada pela máquina de polimento de CNC para localizar a superfície de polimento relativa à peça de partida da guia de apoio, antes que o polimento ocorra. Do mesmo modo, cada superfície de controle (66) pode ser definida em termos de seu ângulo, com relação ao perfil plano (62) .

Na modalidade ilustrada na figura 5, são mostradas nove superfícies · de controle (66). Um maior número de superfícies de controle pode ser usado para proporcionar maior flexibilidade com relação ao formato do chanfro. Isso pode ser útil se diferentes distribuições da carga de atrito na superfície de penetração forem exigidas.

As nove superfícies de controle incluem uma superfície de controle dirigida internamente (68) e uma superfície de controle dirigida externamente (70) no início e fim do percurso em formato de "U", respectivamente. Essas superfícies garantem que a superfície de polimento está adequadamente alinhada com a peça de partida da guia de apoio, quando entra em contato e deixa a peça de partida, no início e fim da operação de polimento. 0 chanfro de aresta de avanço e o chanfro de aresta de fuga, tipicamente, compreendem um chanfro de ângulo constante ao longo do lado da peça de partida da guia de apoio. As superfícies de controle dirigidas internamente e externamente (68, 70) se dispõem com este ângulo. A fim de criar o chanfro de aresta de avanço e o chanfro de aresta de fuga, o guia métrico virtual define uma superfície de controle terminal de aresta de avanço (72) e uma superfície de controle terminal de aresta de fuga (74), cada qual tendo o ângulo de seu respectivo chanfro. A superfície de controle dirigida internamente (68) 'e -à -superfície de controle terminal de aresta de avanço (72), desse modo, proporcionam um par de superfícies de controle tendo o mesmo ângulo. A superfície de polimento não precisa mudar de orientação quando a mesma se movimenta ao longo do percurso em forma de "U" entre essas superfícies de controle, o que significa que um chanfro de ângulo constante é criado, muito embora o guia métrico virtual não defina uma representação gráfica dessa superfície. O mesmo se aplica para a superfície de controle dirigida externamente (70) e superfície de controle terminal de aresta de fuga (74) . A superfície de controle terminal de aresta de avanço (72) e a superfície de controle terminal de aresta de fuga (74) se interceptam com o percurso curvo em formato de "U" (64) no ponto onde o percurso começa a se curvar em torno da frente da peça de partida da guia de apoio (62). O raio da curva pode ser um parâmetro do guia métrico virtual, que, por sua vez, pode então afetar a posição da superfície de controle terminal de aresta de avanço (72) e da superfície de controle terminal de aresta de fuga (74) e, conseqüentemente, a extensão dos chanfros de avanço e de fuga. O raio do canto da aresta de avanço e o raio do canto da aresta de fuga podem ser parâmetros independentes.

Na presente modalidade, existe uma superfície de controle localizada no ponto intermediário do canto da aresta de avanço e do canto da aresta de fuga. 0 percurso em forma de "U" (62) inclui uma porção da superfície de penetração, entre o canto da aresta de avanço e o canto da aresta de fuga. Essa seçao corresponde a superfxcie de penetração chanfrada. Na medida em que esta pode ser a parte mais importante da guia de apoio em termos de forças de atrito suportadas, o formato precisa ser cuidadosamente controlado. Na presente modalidade, três superfícies de controle frontais são providas nessa seção, por exemplo, uma na extremidade do canto da aresta de avanço, uma na extremidade do canto da aresta de fuga e uma localizada no meio entre essas duas. Essas superfícies de controle possibilitam à superfície de penetração chanfrada ser formada com um chanfro variável, por exemplo, na forma de uma porção rebaixada localizada no centro da superfície frontal ou dianteira (isto é, no pico da superfície externa convexa).

Após recebimento dos parâmetros que alimentam e produzem o guia métrico virtual, a máquina de polimento de CNC pode plotar um percurso para a superfície de polimento em relação à peça de partida da guia de apoio (no suporte da peça de trabalho), usando as superfícies de controle como pontos de referência. A máquina de polimento de CNC pode ser previamente programada ou instruída para variar o ângulo da superfície de polimento entre as superfícies de controle de uma maneira constante. Especificamente, isso significa que não deve haver nenhuma descontinuidade no ângulo do chanfro, que, se o ângulo varia entre as superfícies de controle com aumento da distância (χ) ao longo do percurso em formato de "U" de acordo com uma função contínua φ{%), pode ser interpretado como uma exigência de άφ/άχ = 0 em cada superfície de controle. A função φ(χ) pode ser diferente entre cada par de superfícies de controle. A máquina de CNC pode apresentar um acervo de funções para atender a essa finalidade. Normalmente, essas funções são atendidas quando da interpretação dos movimentos exigidos para reproduzir uma dada superfície virtual. A invenção ignora a etapa de representar a superfície graficamente, ao - invés disso, substitui a superfície com instruções mais diretas para a superfície de polimento. · . ' As figuras 6Ά, 6B e 6C ilustram diversos parâmetros que podem fazer parte do guia métrico virtual. A figura 6A é uma vista em seção transversal longitudinal, dirigida descendentemente para o centro da guia de apoio. A figura 6B é uma vista frontal da guia de apoio. A figura 6C é uma vista plana da guia de apoio. A figura 6A ilustra quatro parâmetros: um ângulo principal de avanço (7 6) para definir o ângulo de orientação da superfície de polimento ao longo de uma porção central da superfície de penetração da peça de partida da guia de apoio; uma largura principal de avanço (78), para definir a largura do chanfro ao longo da porção central da superfície de penetração; um ângulo secundário de avanço (80) , para definir o ângulo de orientação da superfície de polimento ao longo da superfície de penetração em cada lado da porção central; e uma largura secundária de avanço (82), para definir a largura do chanfro ao longo da superfície de penetração em cada lado da porção central. Esses parâmetros podem, desse modo, influenciar as três superfícies frontais de controle. A figura 6B mostra quatro parâmetros: um ângulo lateral de avanço da guia (84), para definir o ângulo de orientação da superfície de polimento, ao longo da superfície lateral de avanço da peça de partida da guia de apoio; uma largura de ângulo lateral de avanço da guia (86), para definir a largura do chanfro ao longo da superfície lateral de avanço da peça de partida da guia de apoio; um ângulo lateral de fuga da guia (88), para definir o ângulo de orientação da superfície de polimento ao longo da superfície lateral de fuga da peça de partida da guia de apoio; e uma largura de ângulo lateral de fuga da guia (90), para definir a largura do chanfro ao longo da superfície lateral de avanço da peça de partida da guia de apoio. Esses parâmetros, assim, podem 'influenciar a superfície de controle dirigida internamente (68), a superfície de controle dirigida externamente (70), a superfície de controle terminal da aresta de avanço (72) e a superfície de controle terminal, da aresta de fuga (74) . Ά figura 6C mostra dois adicionais parâmetros; um raio curvo (92), para definir o raio de curvatura do percurso curvo entre uma porção de aresta de avanço e uma porção da superfície de penetração, e uma extensão suporte da guia (94), para definir a distância entre a parte da frente da guia de apoio e a aresta traseira da superfície externa. A extensão da guia de apoio (94) pode ser opcional. O raio curvo (92) pode influenciar a posição da superfície de controle terminal da aresta de avanço (72) e a superfície de controle do canto da aresta de avanço.

Os parâmetros discutidos acima não são essenciais para o guia métrico virtual. Diferentemente, eles representam um eficiente modo de estenografia de adaptar o guia métrico virtual para encontrar diferentes tamanhos e formatos da guia de apoio. A figura 8 resume as etapas de uma técnica de fabricação, a qual representa uma modalidade da invenção. Uma primeira etapa (120) compreende a introdução de parâmetros, a fim de gerar o guia métrico virtual. Essa etapa pode abranger desenhar o guia métrico virtual dentro de um ambiente de CAD, ou pode compreender a introdução de dados correspondentes aos parâmetros discutidos acima em um sistema que possa gerar o guia métrico virtual a partir desses parâmetros.

Uma segunda etapa (122) compreende comunicar o guia métrico virtual com a máquina de polimento de CNC, Isso pode ser feito de qualquer modo convencional, similar ao modo no qual. os desenhos de CAD são comunicados em um ambiente de CAM.

Uma terceira etapa (124) compreende' 'calcular, na máquina de polimento de CNC, o movimento relativo da superfície de polimento em relação ao suporte da peça de trabalho, de acordo com o guia métrico virtual. Essa etapa pode incluir calcular uma função que modifica o ângulo da superfície de polimento, que varia entre superfícies de controle adjacentes de uma maneira contínua. Dados os parâmetros que definem o guia métrico virtual, as máquinas de polimento de CNC convencionais são capazes de executar (por exemplo, podem ser programadas para executar) os ditos cálculos de acordo com técnicas conhecidas.

Uma quarta etapa (126) compreende a ativação da máquina de polimento de CNC para executar o movimento relativo calculado, a fim de produzir a guia de apoio.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Guia de apoio para uma cabeça de broca de uma máquina de perfuração de furo profundo, a guia de apoio tendo: - uma superfície externa para contatar uma peça de trabalho a ser perfurada, a superfície externa descrevendo um arco convexo entre arestas laterais opostas do mesmo; - uma superfície interna oposta à superfície externa; - uma superfície lateral de avanço, entre as superfícies interna e externa, ao longo de um primeiro lado da guia de apoio; I - uma superfície lateral de fuga, entre as superfícies interna e externa, ao longo de um segundo lado da guia de apoio, oposto ao primeiro lado; - uma superfície frontal, para ser disposta na extremidade mais distante da cabeça da broca, a superfície frontal se dispondo entre as superfícies interna e externa, em uma primeira extremidade da superfície lateral de avanço e da superfície lateral de fuga; - uma superfície posterior, entre as superfícies interna e externa, em uma segunda extremidade da superfície lateral de avanço e da superfície lateral de fuga, oposta à primeira extremidade; - um chanfro lateral de avanço entre a superfície externa e a superfície lateral de avanço, o chanfro lateral de avanço sendo orientado com um primeiro ângulo com relação à superfície externa, ao longo de uma aresta lateral de avanço da superfície externa; e - uma superfície de penetração chanfrada, entre a superfície externa e a superfície frontal, a superfície de penetração chanfrada sendo orientada com um segundo ângulo com relação à superfície externa, ao longo de uma aresta frontal da superfície externa; caracterizada pelo fato de que: - o chanfro lateral de avanço se junta à superfície de penetração chanfrada através de uma região de transição de avanço, cuja orientação em relação à superfície externa muda do primeiro ângulo para o segundo ângulo, sem apresentar descontinuidades.

2. Guia de apoio, de acordo com a reivindicação 1, caracteri zada pelo fato de que o chanfro lateral de avanço, a região de transição de avanço e a superfície de penetração chanfrada são formados em única operação de máquina de polimento.

3. Guia de apoio, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, incluindo um chanfro lateral de fuga entre a superfície externa e a superfície lateral de fuga, o chanfro lateral de fuga sendo orientado com um terceiro ângulo com relação à superfície externa, ao longo de uma aresta lateral de fuga da superfície externa, caracterizada pelo fato de que a superfície de penetração chanfrada se junta com o chanfro lateral de fuga, através de uma região de transição de fuga, cuja orientação em relação à superfície externa muda do segundo ângulo para o terceiro ângulo, sem apresentar descontinuidades.

4. Guia de apoio, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a superfície de penetração chanfrada, a região de transição de fuga e o chanfro lateral de fuga são formados em única operação de máquina de polimento.

5. Método de fabricação de uma guia de apoio para uma cabeça de broca de uma máquina de perfuração de furo profundo, o método sendo caracterizado pelo fato de compreender: - gerar um guia métrico virtual, o qual compreende: - um percurso curvo para definir a direção de trajeto de uma superfície de polimento, em torno de uma superfície lateral de avanço, e uma superfície frontal de uma peça de partida da guia de apoio; - uma pluralidade de superfícies de controle que interceptam o percurso em localizações distintas separadas ao longo de sua extensão, cada superfície de controle definindo um ângulo de · orientação da superfície de polimento em cada localização distinta do percurso; e instruir uma máquina de polimento de controle numérico por computador (CNC) para associar o guia métrico virtual a uma peça de partida da guia de apoio, mantida em um suporte da peça de trabalho da máquina de polimento de controle numérico por computador (CNC); - provocar um movimento relativo entre uma superfície de polimento da máquina de polimento de CNC e a peça de partida da guia de apoio mantida no suporte da peça de trabalho, de acordo com o guia métrico virtual; e durante o movimento relativo, mudar o ângulo ' de' -orientação da superfície de polimento entre superfícies de controle adjacentes de uma maneira contínua.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o percurso curvo compreende um percurso no formato de "U", para formação de uma única superfície chanfrada em torno de uma superfície lateral de avanço, uma superfície frontal e uma superfície de fuga da peça de partida da guia de apoio.

7. Método, de acordo com as reivindicações 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a peça de partida da guia de apoio inclui uma superfície externa que descreve um arco convexo entre arestas laterais opostas do mesmo, e em que o percurso curvo inclui uma porção arqueada para acompanhar o formato da superfície externa na sua aresta de avanço.

8. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo fato de que a mudança do ângulo de orientação da superfície de polimento inclui a variação do ângulo de orientação, quando a superfície de polimento se desloca ao longo da distância (χ) entre pontos de extremidades terminais de superfícies de controle adjacentes, de acordo com uma função contínua φ(χ), onde em cada ponto de extremidade terminal.

9. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações 5 a 8, caracterizado pelo fato de que o guia métrico virtual inclui uma pluralidade de parâmetros armazenados em uma memória de computador, os parâmetros definindo propriedades do percurso curvo e das superfícies de controle.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de parâmetros inclui qualquer um ou mais dentre os seguintes itens: - um ângulo principal de avanço, para definir o ângulo de orientação da superfície de polimento ao longo de uma porção central da superfície de penetração da peça de partida da guia de apoio; - uma largura principal de avanço, para definir a largura do chanfro ao longo da porção central da superfície de penetração; - um ângulo secundário de avanço, para definir o ângulo de orientação da superficie de polimento ao longo da superfície de penetração em cada lado da porção central; - uma largura secundária de avanço, para definir a largura do chanfro ao longo da superfície de penetração em cada lado da porção central; - um ângulo lateral de avanço da guia, para definir o ângulo de orientação da superfície de polimento, ao longo da superfície lateral de avanço da peça de partida da guia de apoio; - uma largura de ângulo lateral de avanço da guia, para definir a largura do chanfro ao longo da superfície lateral de avanço da peça de partida da guia de apoio; - um ângulo lateral de fuga da guia, para definir o ângulo de orientação da superfície de polimento, ao longo da superfície lateral de fuga da peça de partida da guia de apoio; - uma largura de ângulo lateral de fuga da guia, para definir a largura do chanfro ao longo da superfície lateral de avanço da peça de partida da guia de apoio; e - um raio curvo para definir o raio de curvatura do percurso curvo entre uma porção de aresta de’avanço e uma porção de superfície de penetração.

11. Método, de acordo com as reivindicações 9 ou 10, caracterizado pelo fato de incluir antes da geração do guia métrico virtual, a introdução de um ou mais da pluralidade de parâmetros dentro da memória do computador.

12 . Método para aplicação de um perfil de superfície a um objeto, o método sendo caracterizado pelo fato de compreender: - gerar um guia métrico virtual, o qual compreende: - um percurso para definir a direção do trajeto de uma superfície de polimento ao longo do perímetro do objeto; - uma pluralidade de superfícies de controle que interceptam o percurso em localizações distintas separadas ao longo de sua extensão, cada superfície de controle definindo um ângulo de orientação da superfície de polimento em cada localização distinta do percurso; e - instruir uma máquina de polimento de controle numérico por computador (CNC) para associar o guia métrico virtual a um objeto, quando mantido em um suporte da peça de trabalho da máquina de polimento de controle numérico por computador (CNC); - provocar um movimento relativo entre uma superfície de polimento da máquina de polimento de CNC e o objeto mantido no suporte da peça de trabalho, de acordo com o guia métrico virtual; e - durante o movimento relativo, mudar o ângulo de orientação da superfície de polimento entre superfícies de controle adjacentes de uma maneira contínua.