BR102019012539A2

BR102019012539A2 - device and method of applying cutting fluid introjected to abrasive wheels

Info

Publication number: BR102019012539A2
Application number: BR102019012539-0A
Authority: BR
Inventors: Tiago da SILVA; Marcelo Aleixo
Original assignee: Instituto Federal De Educação, Ciência E Tecnologia De Santa Catarina
Priority date: 2019-06-18
Filing date: 2019-06-18
Publication date: 2020-12-29

Abstract

Dispositivo e método de aplicação de fluidos de corte em rebolos abrasivos, onde tal dispositivo possui o formato de flange e é fixado ao rebolo abrasivo, permitindo que o dispositivo possa se acoplar ao eixo de rotação de quaisquer máquinas que utilizem rebolos como ferramentas de usinagem sendo o fluido de corte injetado na estrutura do rebolo, distribuído pelos poros do rebolo e direcionado por força centrífuga para a área de corte. Deste modo o fluido alcança efetivamente a região de corte aumentando a sua eficiência de lubrificação e refrigeração e, permitindo que o volume utilizado de fluido seja reduzido drasticamente.

Device and method of applying cutting fluids to abrasive wheels, where such a device has a flange shape and is attached to the abrasive wheel, allowing the device to be able to be coupled to the rotation axis of any machines that use wheels as machining tools being the cutting fluid injected into the wheel structure, distributed through the wheel pores and directed by centrifugal force to the cutting area. In this way the fluid effectively reaches the cutting region, increasing its lubrication and cooling efficiency and allowing the volume of fluid used to be drastically reduced.

Description

DEVICE AND APPLICATION METHOD OF INTROJECTED CUTTING FLUID IN ABRASIVE REBOLS

[1] A presente invenção se situa no campo das operações, mais especificamente dos dispositivos para retificar ou polir, exatamente dispositivo e método de aplicação de fluidos de corte em rebolos abrasivos, onde tal dispositivo possui o formato de flange e é fixado ao rebolo abrasivo, permitindo que o dispositivo possa se acoplar ao eixo de rotação de quaisquer máquinas que utilizem rebolos como ferramentas de usinagem.[1] The present invention is located in the field of operations, more specifically the devices for grinding or polishing, exactly the device and method of applying cutting fluids to abrasive wheels, where such device has the shape of a flange and is fixed to the abrasive wheel. , allowing the device to be attached to the rotation axis of any machines that use wheels as machining tools.

[2] Nos métodos de aplicação de fluidos de corte conhecidos, os fluidos têm dificuldade em alcançar os interstícios entre o rebolo abrasivo e a peça a ser retificada. Mesmo alcançando a região efetiva de corte, se aplicado em baixa quantidade, existe a possibilidade de o fluído evaporar rapidamente devido às altas temperaturas envolvidas nas operações abrasivas. Assim, para ser eficiente, grandes volumes de fluido de corte devem ser continuamente fornecidos à área de corte.[2] In known cutting fluid application methods, fluids have difficulty reaching the interstices between the abrasive wheel and the part to be ground. Even reaching the effective cutting region, if applied in low quantities, there is a possibility that the fluid will evaporate quickly due to the high temperatures involved in abrasive operations. Thus, to be efficient, large volumes of cutting fluid must be continuously supplied to the cutting area.

[3] Nos métodos convencionais, a quantidade de fluído necessária para resfriar e lubrificar a peça adequadamente, em processos de usinagem abrasiva, compreende de 10 a 30 L/min, eventualmente mais.[3] In conventional methods, the amount of fluid required to cool and lubricate the part properly, in abrasive machining processes, comprises 10 to 30 L / min, possibly more.

[4] A grande desvantagem da utilização de grandes quantidades de fluidos de corte são os problemas referentes ao meio ambiente, como a contaminação de córregos ou rios, quando descartados incorretamente. Além disso, há a produção de vapores tóxicos oriundos do processo, que podem provocar doenças respiratórias. Há também a procriação de fungos e bactérias nos fluidos, que podem causar problemas de saúde como as doenças de pele, doenças pulmonares e, em alguns casos, câncer.[4] The major disadvantage of using large quantities of cutting fluids are problems related to the environment, such as contamination of streams or rivers, when disposed of incorrectly. In addition, there is the production of toxic vapors from the process, which can cause respiratory diseases. There is also the procreation of fungi and bacteria in the fluids, which can cause health problems such as skin diseases, lung diseases and, in some cases, cancer.

[5] Inclusive os métodos que se utilizam de quantidades menores de fluído apresentam desvantagens. Se aplicado em baixas quantidades, há uma queda na capacidade do fluído em promover a limpeza da região periférica do rebolo e na capacidade de lubrificar e refrigerar adequadamente o processo.[5] Even the methods that use smaller amounts of fluid have disadvantages. If applied in low quantities, there is a drop in the fluid's ability to clean the peripheral region of the wheel and in the ability to properly lubricate and cool the process.

[6] Em aprofundada análise do estado da arte, percebe-se uma lacuna em dispositivos e métodos que utilizem quantidades reduzidas de fluidos de corte em processos de retificação e polimentos por rebolos abrasivos.[6] In a thorough analysis of the state of the art, there is a gap in devices and methods that use reduced amounts of cutting fluids in grinding and polishing processes by abrasive wheels.

[7] Em caráter ilustrativo, meramente com intuito de demonstrar alguma similaridade no campo de aplicação, o documento RU2579325, “Device for supply of lubricant-coolant during flat peripheral grinding”, depositada por Federalnoe G Bjudzhetnoe Obrazovatelnoe Uchrezhdenie Vysshego Professionalnogo, Obrazovanija Vladimir em 20 de novembro de 2014, divulga uma invenção que pode ser usada para retificação plana de metais e ligas usando fluidos refrigerantes. Este dispositivo para fornecimento de fluídos contém tampa direita e esquerda, com lâminas radiais, flanges para fixação do rebolo com superfície cilíndrica externa, tubulações para fornecimento de fluído e camisa de proteção. Existem placas laterais fixadas nas paredes frontais e traseiras da caixa protetora para fazer as extremidades das cavidades dos rebolos de retificação. As tampas são feitas com furos radiais e são rigidamente instaladas na superfície cilíndrica externa do flange correspondente com as lâminas radiais de empuxo, cada uma das tampas no flange final. As tubulações de alimentação do fluido são feitas na forma de semicilindros da peça de trabalho processados com furos na periferia.[7] For illustrative purposes, merely in order to demonstrate some similarity in the field of application, document RU2579325, “Device for supply of lubricant-coolant during flat peripheral grinding”, deposited by Federalnoe G Bjudzhetnoe Obrazovatelnoe Uchrezhdenie Vysshego Professionalnogo, Obrazovanija Vladimir in November 20, 2014, discloses an invention that can be used for flat grinding of metals and alloys using refrigerants. This device for supplying fluids contains a right and left cover, with radial blades, flanges for fixing the grinding wheel with an external cylindrical surface, pipes for fluid supply and a protective jacket. There are side plates attached to the front and rear walls of the protective box to make the ends of the grinding wheel cavities. The caps are made with radial holes and are rigidly installed on the outer cylindrical surface of the corresponding flange with the radial thrust blades, each of the caps on the final flange. The fluid supply pipes are made in the form of semi-cylinders of the workpiece processed with holes in the periphery.

[8] Ainda, a patente RU2162789, “Device for oscillating supply of lubricant-coolant”, de Orlovskij G Tekhn Universite, depositado em 07 de abril de 1999 apresenta um dispositivo que tem um rebolo com uma camada de corte deslocada axialmente e faces inclinadas no ângulo agudo alfa para o plano do eixo de rotação. O bocal para fornecimento de lubrificante-refrigerante é anexado ao corpo oscilando na direção axial com a ajuda do rolamento. Este último é instalado no pescoço do flange de fixação inclinado no ângulo alfa. Articulado com o bico, há um tubo móvel coaxialmente localizado em tubo fixo que entra nele para formar um sistema telescópico. O design oferecido garante o posicionamento necessário do fluxo lubrificante-refrigerante para a zona de corte oscilante com injeção adicional de lubrificante-refrigerante durante cada revolução do rebolo.[8] In addition, patent RU2162789, “Device for oscillating supply of lubricant-coolant”, by Orlovskij G Tekhn Universite, filed on April 7, 1999, presents a device that has a grinding wheel with an axially displaced cutting layer and inclined faces. at the acute alpha angle to the plane of the axis of rotation. The lubricant-coolant nozzle is attached to the body by oscillating in the axial direction with the help of the bearing. The latter is installed on the neck of the fixing flange inclined at the alpha angle. Articulated with the spout, there is a movable tube coaxially located in a fixed tube that enters it to form a telescopic system. The design offered ensures the necessary positioning of the lubricant-coolant flow to the oscillating cutting zone with additional injection of lubricant-coolant during each revolution of the wheel.

[9] O pedido de patente US 9,302,369 B2 “Grinding Wheel and Method” depositado por Amr Elfizy François Perron em 05 de abril de 2016, refere-se a um rebolo que contém uma estrutura com uma pluralidade de ranhuras que impulsiona o fluído refrigerante para as regiões periféricas do rebolo. Um ângulo entre uma segunda parede de cada ranhura e uma tangente à circunferência externa adjacente à saída do fluído é definido com base na taxa de fluxo de refrigerante desejada, na velocidade rotacional predeterminada do rebolo.[9] US patent application 9,302,369 B2 “Grinding Wheel and Method” filed by Amr Elfizy François Perron on April 5, 2016, refers to a wheel that contains a structure with a plurality of grooves that drives the refrigerant fluid to the peripheral regions of the wheel. An angle between a second wall of each groove and a tangent to the outer circumference adjacent to the fluid outlet is defined based on the desired refrigerant flow rate, at the predetermined rotational speed of the wheel.

[10] No entanto, os documentos ou inventos que integram o estado da técnica, não descrevem um dispositivo que seja capaz de promover a lubrificação e a refrigeração da zona efetiva de corte, por meio da técnica proposta por esta invenção. As outras técnicas, além de utilizarem demasiado volume de fluído de corte, não conseguem atingir com sucesso o interstício frequente que ocorre no contato entre o rebolo e a peça. Além disso, a maioria das invenções anteriores a esta, não podem ser adequadas a todo tipo máquina que utiliza rebolos como ferramentas abrasivas, algo que este invento consegue atender.[10] However, the documents or inventions that integrate the state of the art, do not describe a device that is capable of promoting lubrication and cooling of the effective cutting zone, by means of the technique proposed by this invention. The other techniques, in addition to using too much cutting fluid volume, are unable to successfully reach the frequent interstice that occurs in the contact between the grinding wheel and the part. In addition, most of the inventions prior to this, cannot be suitable for every type of machine that uses grinding wheels as abrasive tools, something that this invention can handle.

[11] Frente às lacunas presentes na técnica, a invenção que ora se propõe é um dispositivo e método de aplicação de fluído de corte injetado em rebolos abrasivos, onde tal dispositivo possui o formato de um flange e é fixado ao rebolo abrasivo, permitindo que o dispositivo possa se acoplar ao eixo de rotação de qualquer máquina que utilize o rebolo como ferramenta de usinagem.[11] In view of the gaps in the technique, the invention proposed here is a device and method for applying cutting fluid injected into abrasive wheels, where the device has the shape of a flange and is fixed to the abrasive wheel, allowing the device can be coupled to the rotation axis of any machine that uses the wheel as a machining tool.

[12] Neste método proposto o fluido de corte é injetado na estrutura do rebolo e é direcionado pela força centrífuga para a área de corte. Deste modo o fluido pode alcançar efetivamente a região de corte, permitindo que o volume utilizado de fluido seja reduzido drasticamente. A quantidade de fluído necessária para a utilização deste dispositivo, tem o mínimo de 1L/min e pode ser aumentada ao máximo necessário, sem restrições.[12] In this proposed method, the cutting fluid is injected into the wheel structure and directed by centrifugal force to the cutting area. In this way the fluid can effectively reach the cutting region, allowing the volume of fluid used to be drastically reduced. The amount of fluid necessary for the use of this device, has a minimum of 1L / min and can be increased to the maximum necessary, without restrictions.

[13] O dispositivo é dotado de flange de balanceamento (1) no formato de disco e com dimensões e ranhuras necessárias para a sua fixação na máquina e balanceamento do rebolo. O disco de injeção (2) possui dimensões e furações para se fixar ao flange de balanceamento (1) e ao eixo da máquina, além de furacões (3) para distribuir o fluido lubri-refrigerante por toda a região de contato com a lateral do rebolo. Deste modo o rebolo (4) é preso entre o flange de balanceamento (1) e o disco de injeção (2) do dispositivo e conectado à máquina. Outro item é a câmara de distribuição (5), em formato cilíndrico, que funciona como reservatório de fluido e se fixa ao disco de injeção (2). No centro do item (5) é inserido um tubo de entrada do fluído (6) que alimenta o fluido à câmara de distribuição. Para o fluido não sofrer perda de vazão e pressão na distribuição, há um sistema de vedação e de deslizamento, que é fixado ao tubo (6) e a câmara (5), composto por rolamento e retentor. Assim o tubo (6) se mantém estático enviando o fluido para o dispositivo, enquanto a câmara de distribuição (5) o disco de injeção (2) e o flange de balanceamento (1) acompanham a rotação do rebolo. Após a câmara de distribuição (5) estar cheia o fluido entra em contato com o rebolo pelos furos (3) que existem no disco de injeção (2), o líquido penetra na estrutura porosa do rebolo (4) e se desloca pela força centrifuga para a região periférica, atingindo assim a zona efetiva de corte resfriando e lubrificando de modo eficiente a região de contato entre o rebolo (4) e a peça que está sendo usinada.[13] The device is provided with a balancing flange (1) in the shape of a disc and with the dimensions and grooves necessary for fixing it on the machine and balancing the wheel. The injection disc (2) has dimensions and holes to be attached to the balancing flange (1) and to the machine shaft, as well as hurricanes (3) to distribute the lubricating fluid throughout the contact area with the side of the grinding wheel. In this way, the grinding wheel (4) is secured between the balancing flange (1) and the injection disc (2) of the device and connected to the machine. Another item is the distribution chamber (5), in a cylindrical shape, which functions as a fluid reservoir and attaches to the injection disc (2). In the center of the item (5), a fluid inlet tube (6) is inserted that feeds the fluid to the distribution chamber. In order for the fluid not to suffer loss of flow and pressure in the distribution, there is a sealing and sliding system, which is fixed to the tube (6) and the chamber (5), consisting of a bearing and retainer. Thus, the tube (6) remains static, sending the fluid to the device, while the distribution chamber (5) the injection disc (2) and the balancing flange (1) follow the rotation of the wheel. After the distribution chamber (5) is filled, the fluid comes into contact with the wheel through the holes (3) that exist in the injection disc (2), the liquid penetrates the porous structure of the wheel (4) and moves by the centrifugal force to the peripheral region, thus reaching the effective cutting zone by efficiently cooling and lubricating the contact region between the grinding wheel (4) and the part being machined.

[14] A invenção pode ser mais bem compreendida com o auxílio das figuras.[14] The invention can be better understood with the aid of the figures.

[15] A figura 1 apresenta uma vista explodida em perspectiva do dispositivo dispondo sua configuração preferencial: flange de balanceamento (1), disco de injeção (2), câmara de distribuição (5) e tubo de entrada de fluído (6)[15] Figure 1 shows an exploded perspective view of the device with its preferred configuration: balancing flange (1), injection disc (2), distribution chamber (5) and fluid inlet tube (6)

[16] Em resumo, a nova configuração e o novo método de aplicação de fluido trazem a vantagem da redução do uso de fluido de corte e a mitigação dos impactos destes ao meio ambiente, além de diminuir o risco à saúde dos operadores.[16] In summary, the new configuration and the new method of applying fluid bring the advantage of reducing the use of cutting fluid and mitigating the impacts of these on the environment, in addition to reducing the risk to the health of operators.

[17] Esta invenção não se limita às representações aqui comentadas ou ilustradas, devendo ser compreendida em seu amplo escopo. Muitas modificações e outras representações da inovação virão à mente daquele versado na técnica à qual essa inovação pertence, tendo o benefício do ensinamento apresentado nas descrições anteriores e desenhos anexos. Além disso, é para ser entendido que a inovação não está limitada à forma específica revelada, e que modificações e outras formas são entendidas como inclusas dentro do escopo das reivindicações anexas. Embora termos específicos sejam empregados aqui, eles são usados somente de forma genérica e descritiva e não como propósito de limitação.[17] This invention is not limited to the representations commented or illustrated here, but must be understood in its broad scope. Many modifications and other representations of the innovation will come to the mind of one versed in the technique to which this innovation belongs, having the benefit of the teaching presented in the previous descriptions and attached drawings. Furthermore, it is to be understood that the innovation is not limited to the specific form revealed, and that modifications and other forms are understood to be included within the scope of the appended claims. Although specific terms are used here, they are used only in a generic and descriptive manner and not for the purpose of limitation.

Claims

APPLICATION DEVICE FOR INTRODUCED CUTTING FLUID IN ABRASIVE REWINDS characterized by having a balancing flange (1) with grooves, injection disc (2) with holes (3) and distribution chamber (5), supply tube ( 6) with sealing and sliding system fixed to the chamber (5), consisting of bearing and retainer.

METHOD characterized by the cutting fluid being injected into the center of the distribution chamber (5) by inserting a tube (6) that feeds the fluid to the distribution chamber, keeping the tube static and sending the fluid to the device, while the elements (1 and 2), the wheel (4) and the distribution chamber (5) follow the rotation of the wheel; after the distribution chamber (5) is filled, the fluid comes into contact with the grinding wheel (4) through the holes in the injection disc (2), the liquid penetrates the porous structure of the grinding wheel (4) and moves by centrifugal force to the peripheral region, reaching the effective cutting zone, cooling and lubricating the contact region between the grinding wheel (4) and the part being machined.